[实用新型]预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构及汽车

说明书

本实用新型提供了一种预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构及具有该预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构的汽车。具体的预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构包括预制螺栓、碳纤维件和金属件，碳纤维件和金属件之间具有粘结剂层，碳纤维件包括碳纤维件主体和朝向金属件延伸的凸起，金属件包括金属件主体和用于容纳碳纤维件的凹陷部，预制螺栓包括容纳在碳纤维件内的头部和穿过凹陷部的杆部。该预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构通过改变碳纤维局部厚度形成凸起增加金属件与碳纤维件之间的连接强度；同时该连接结构采用了类似螺栓连接的方式，保留了机械连接较高的剪切强度、拉伸强度、耐剥离性。

技术领域

本实用新型涉及碳纤维技术领域，尤其涉及一种预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构及具有该连接结构的汽车。

背景技术

随着新能源汽车对整车重量提出越来越严厉的要求，碳纤维作为高强度、高刚度的轻质材料已经得到越来越广泛的应用。碳纤维在整车的应用包括车身骨架的主承力结构，可以实现减重40％～60％；同时，可以作为前机盖、翼子板、侧围板及后背门等内外覆盖件，作为外观装饰件具有良好的感知效果。即碳纤维应用对整车轻量化及客户体验有极大的提升效应。

目前，碳纤维和金属件之间的连接结构主要为机械连接(螺接/卡接)、胶接、钎焊/摩擦焊接以及机械连接和胶结的混合方式四种方式。例如，对于强度要求不高的部位，通过胶接的方法实现连接；在结构承力部位，则通过机械连接与胶接的混合方式，以保证该接头能够承受足够的剪切力及剥离力；钎焊/摩擦焊接通过在碳纤维表面预制特殊材料后与金属进行热连接。

综合考虑成本及连接接头的性能，碳纤维与金属件之间的连接，其连接接头的刚/强度、疲劳耐久性仍是行业难题。

胶接的性能受环境(湿、热、腐蚀介质)影响大，对碳纤维及其金属件的表面状态要求较高，且胶接的耐剥离能力差；机械连接通常是通过螺栓、螺钉及卡扣等紧固件作为连接件，需要在碳纤维及其金属上预制通孔，碳纤维与连接件之间易发生电化学腐蚀缺陷，开孔会降低碳纤维基材强度；混合连接由于前述两种方式的独立并存，不能规避任意一种连接方式存在的缺陷。钎焊/摩擦焊接需对碳纤维表面做特殊处理，连接成本急剧上升，且其接头强度严格受预制材料与碳纤维界面强度及预制材料与金属件界面强度的影响，接头强度不是非常可控。

可见，现有技术中，碳纤维和金属件之间的连接不能兼顾连接的耐剥离能力和抗腐蚀能力、并同时避免破坏碳纤维基材的强度；并且碳纤维上预制连接孔会导致的碳纤维本体强度下降及接头处产生的应力集中问题。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能够增加金属件与碳纤维件之间的连接强度同时具有机械连接强度较强的连接接头的预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构。

本实用新型的目的还在于提供一种汽车，该汽车具有能够增加金属件与碳纤维件之间的连接强度同时具有机械连接强度较强的连接接头的预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构。

一个方面，本实用新型提出了一种预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构，包括预制螺栓、碳纤维件和金属件，所述碳纤维件和金属件之间具有粘结剂层，所述碳纤维件包括碳纤维件主体和朝向所述金属件延伸的凸起，所述金属件包括金属件主体和用于容纳所述碳纤维件的凹陷部，所述预制螺栓包括容纳在所述碳纤维件内的头部和穿过所述凹陷部的杆部。

进一步地，上述预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起用于增加所述碳纤维件和所述金属件的面内剪切力。

进一步地，上述预制紧固件的碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起朝向所述金属件截面逐渐变小。

进一步地，上预制紧固件的述碳纤维件与金属件的连接结构中，所述凸起为圆台形、柱形或棱台形。