[发明专利]用于复合材料的垫圈，由垫圈和复合材料组成的系统以及用于建立结构的方法

说明书

本发明涉及用于复合材料的垫圈，该复合材料具有至少两个金属盖层和至少一个安置在该金属盖层之间的非金属芯层，其中该垫圈具有带有用于沿着连接方向容纳连接元件的缺口的基体和在连接方向上突出于该基体的、用于将该垫圈自固定于复合材料上的脚部元件。

技术领域

本发明涉及用于复合材料的垫圈，其具有至少两个金属盖层和至少一个安置在该金属盖层之间的非金属芯层，还涉及由垫圈和复合材料组成的系统以及用于建立结构的方法。

背景技术

垫圈和垫圈的应用与复合材料一样已经足够已知，这种垫圈具有两个金属盖层和安置在该金属盖层之间的非金属芯层。这里，使用通常以夹心形式组成的复合材料时的目的在于，将金属盖层的正面材料特性与非金属芯层的正面材料特性结合。

为了在复合材料与其他的构件之间形成持久并且热稳定的连接，现有技术中已知来自DE 102012109047B3中的方法，在该方法中将非金属芯层目的性加热，在拧紧连接元件时至少区域性变形至少一个金属盖层并且通过变形挤出经过加热的非金属芯层。

然而却显示出，这种目的性的加热会导致在复合材料和构件之间的连接时而施加的拧紧力矩大于90％的损失。其原因为经过加热的非金属材料，尤其塑料流动进入钻孔中，连接装置伸入通过该钻孔以进行连接。

发明内容

本发明的目的在于，在将复合材料与构件或者其它复合材料连接时降低在连接时引入的拧紧力矩的损失。

本发明通过用于复合材料的垫圈解决该目的，该复合材料具有至少两个金属盖层和至少一个安置在该金属盖层之间的非金属芯层，其中该垫圈具有包含用于沿着连接方向容纳连接元件的缺口的基体和在连接方向上突出于该基体的、用于将该垫圈自固定于复合材料上的脚部元件。

相对于现有技术，该垫圈的特征在于用于自固定的脚部元件，由此在将复合材料与构件连接时所施加的拧紧力矩由该自固定的垫圈承受。由此，相比于现有技术，非金属芯层至钻孔中的流动在拧紧力矩方面的影响较小。这里，脚部元件尤其用于通过嵌入复合材料中来固定垫圈，优选不可旋转地固定。

基体优选为环形片，其中央开口提供用于容纳的缺口。此外，一个或者多个脚部元件确定出底面，在使用中该垫圈以该底面与复合材料接触。此外还设置，相对于该底面的顶面提供例如用于螺栓头的支撑面。此外，环形片厚度基本对应于脚部元件在连接方向中确定的高度也是可行的。从基体中突出的脚部元件的高度优选比复合材料的总厚度小，由此在垫圈以其底面贴靠在复合材料上并且以脚部元件嵌入复合材料中时可以避免脚部元件的完全透过。垫圈尤其具有多个沿着环形片均匀分布的脚部元件。

本发明优选的设计方案和扩展方案可从从属权利要求以及结合图示的说明中得到。

根据本发明的另一个设计形式设定，脚部元件在其端面上具有带有切角的切面，其中该切角尤其为0°到50°之间，优选2°到40°之间，并且特别优选在5°和30°之间。这里，切角在切面和在垂直于连接方向延伸的平面之间测量。该切面在此允许脚部元件经由该垫圈所贴靠的贴靠面上的金属盖层容易地嵌入复合材料中。换句话说：当垫圈嵌入复合材料中以进行自固定时，切面有助于打开金属盖层。

根据本发明的另一个实施形式设定，脚部元件在朝向缺口的侧面上具有相对于连接方向呈角度地倾斜延伸的内边棱，其中该角度优选为30°至60°之间，优选35°至50°之间，特别优选40°和45°之间。该倾斜延伸的内边棱有利地有助于在脚部元件嵌入至复合材料中时挤压非金属芯层。

根据本发明的另一个实施形式设定，基体朝向脚部元件的底面相对于垂直于连接方向延伸的平面倾斜延伸，其中该底面尤其在缺口方向中倾斜向与该底面相对而置的基体顶面。由此，在基体的底面上形成了拱形轮廓，其中心中安置有用于容纳连接元件的缺口。