專利名稱：構(gòu)件,特別是輕型結(jié)構(gòu)的混合構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種構(gòu)件，特別是一種帶有殼形本體和至少一個(gè)芯體元件的混合構(gòu)件。
背景技術(shù)：
這種構(gòu)件，例如管式梁或橫梁，被用于汽車制造中，但它們也可以按相同的結(jié)構(gòu)用于飛機(jī)上飛機(jī)制造中。一種例如由管件構(gòu)成的橫梁由于其較優(yōu)的彈性模量，大多數(shù)僅采用金屬制成，其中，由鋼板或鋁板深拉伸而成的本體通過焊接、鉚接或螺栓連接并且?guī)в屑庸探?。這種構(gòu)件具有相應(yīng)的壁厚，以達(dá)到足夠的抗彎、抗撓和抗扭強(qiáng)度以及足夠的抗壓強(qiáng)度。這樣就產(chǎn)生了重量重、成本高的問題。這種構(gòu)件原則上可用作空調(diào)設(shè)備中的風(fēng)管。但問題在于，在金屬管上容易分離出無用且有害的冷凝水。
另外，還有一種已知的構(gòu)件，它具有一個(gè)雙層結(jié)構(gòu)，并帶有焊接的腹板以起到穩(wěn)定的作用。這種構(gòu)件在DE 197 20 902中公開。但這種構(gòu)件的制作成本高，并且重量很重。
EP 0 370 342中公開了一種用于汽車中的梁的混合結(jié)構(gòu)輕型構(gòu)件，它優(yōu)選由金屬制成，具有殼形的本體，在本體的內(nèi)腔中布置著加固筋。加固筋由塑料注射成型，并與金屬本體在直接的連接點(diǎn)通過以下方式連接，即塑料部分穿過金屬件的開口，并超出開口的平面。金屬本體為U形，并且為了達(dá)到高強(qiáng)度和高剛度，加固筋一直伸入到本體的內(nèi)腔中。這種已公開的構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)在于，在具有足夠的強(qiáng)度、剛度和承載能力的同時(shí)，重量較輕。
在DE 200 08 201 U中公開了一種混合結(jié)構(gòu)的橫梁，它帶有一個(gè)殼形的本體，本體由注射成型的塑料筋加固。塑料筋在成型時(shí)，應(yīng)使作為風(fēng)道的塑料管能夠形狀配合地插入。風(fēng)道的這種裝入方式成本高，因?yàn)轱L(fēng)道必須單獨(dú)制成，并且需要一個(gè)獨(dú)立的工序完成裝入。這種需在形狀上進(jìn)行配合的加固筋的穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，以現(xiàn)有技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，提供一種性能更佳且成本較低的輕型結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及這種構(gòu)件的制造方法。
本發(fā)明的目的由一種具有殼形本體和至少一個(gè)芯體元件的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)，其中，本體帶有至少一條閉合縫，并通過至少一個(gè)具有公差補(bǔ)償功能的中間層與芯體元件相連。
另外，本發(fā)明還涉及一種根據(jù)本發(fā)明所述的構(gòu)件的制造方法，在這個(gè)方法中，將具有公差補(bǔ)償功能的中間層安裝在橫斷面為敞開的本體的內(nèi)側(cè)，并將至少一個(gè)芯體元件放在中間層之上，然后將本體閉合，并通過一種適當(dāng)?shù)慕雍霞夹g(shù)使其沿一條或多條閉合縫形成牢固的連接。
另外，本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明所述的構(gòu)件在汽車或飛機(jī)上的應(yīng)用。
從屬權(quán)利要求涉及其它具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施形式。
本發(fā)明以下列設(shè)想為基礎(chǔ)，即提供一種成本低、穩(wěn)定性好的輕型結(jié)構(gòu)構(gòu)件，它具有高彈性模量(簡(jiǎn)稱E-Modul)，同時(shí)具有重量輕、導(dǎo)熱性低的優(yōu)點(diǎn)。為此，構(gòu)件帶有一個(gè)穩(wěn)定的、殼形的、例如由金屬制成的本體，以及一個(gè)例如由塑料制成的芯體元件。本體的內(nèi)側(cè)和芯體元件通過至少一個(gè)具有公差補(bǔ)償功能的中間層連接。
在構(gòu)件上可以采用多種的材料和表面組合。這樣就使構(gòu)件在制造以及應(yīng)用方面具有很高的靈活性。
另外，在這種制造方法中，金屬本體和芯體元件可以通過粘接形成材料結(jié)合的連接。公差補(bǔ)償優(yōu)選地通過中間層如膠粘劑實(shí)現(xiàn)。這種制造方法和由此制成的構(gòu)件，在使用膠粘性中間層的情況下，通過應(yīng)力的均勻分布，使構(gòu)件中的連接體系能夠很容易地成型。此外，由于一個(gè)閉合的、盡可能薄的金屬本體將芯體構(gòu)件包圍，所以構(gòu)件具有很高的表面阻力矩。在這里，本體不局限為一個(gè)筆直的本體，在俯視圖中，它可以為其它形狀，例如汽車或飛機(jī)中的地板或平坦加固件的形狀。
另外，這種構(gòu)件還可以節(jié)省空間，因?yàn)樵诒倔w中，導(dǎo)向元件如空氣導(dǎo)向元件或管道可穿過如由本體所形成的空腔。通過特殊的本體結(jié)構(gòu)，例如本體中孔狀的開口，芯體元件可以向外突出，這樣就使得機(jī)械上的集成(mechanische Integration)，如氣囊的螺釘緊固成為可能。構(gòu)件的這種特殊的連接結(jié)構(gòu)和制造方法使得原型的制作變得更快，成本更低，這一點(diǎn)對(duì)于汽車制造尤為重要。由于可以選擇帶有芯體元件的模塊結(jié)構(gòu)，也使模具費(fèi)用和模具修改費(fèi)用減少。這樣，對(duì)于左右兩半的結(jié)構(gòu)就可以采用更靈活的解決方案，例如使用小型的注塑模具或成型模具。
此外，芯體元件還可以實(shí)現(xiàn)如對(duì)氣流的導(dǎo)向和隔熱，與位于金屬本體之外的元件的集成和/或通過金屬加強(qiáng)件加固結(jié)構(gòu)的功能。
在本發(fā)明中，殼形的金屬本體是指由金屬或金屬化合物制成的、具有高彈性模量的單體式或多體式本體。構(gòu)件即復(fù)合元件優(yōu)選地具有一個(gè)由鋼制成的本體。金屬本體可以具有一個(gè)帶有不同結(jié)構(gòu)或貼面材料的特殊表面，例如一個(gè)帶有孔的表面。通過本體中的孔，芯體元件可以向外突出，這樣就使集成化成為可能。在本發(fā)明中，集成化是指機(jī)械上的集成化。機(jī)械上的集成化特別適合于氣囊和/或轉(zhuǎn)向柱。
在一個(gè)實(shí)施形式中，至少一個(gè)芯體元件和本體在構(gòu)件中復(fù)合布置。芯體元件可以優(yōu)選為由塑料或金屬如鋼構(gòu)成的功能構(gòu)件。芯體元件優(yōu)選為塑料元件。塑料的重量輕、導(dǎo)熱性差。芯體元件可以為整體式或組合式的。芯體元件可以優(yōu)選地完成對(duì)氣流的導(dǎo)流和隔熱、位于金屬本體之外的構(gòu)件的整合和/或通過芯體元件中的金屬加強(qiáng)件加固結(jié)構(gòu)的任務(wù)。除了芯體元件外，構(gòu)件還可以附帶有電線、導(dǎo)線、玻璃纖維光纜、傳感器、應(yīng)變計(jì)和/或電子芯片。
另外，本體帶有至少一條閉合縫。閉合縫可以盡可能地環(huán)繞由金屬本體和芯體元件形成的空間。為了使例如線束能從內(nèi)向外或從外向內(nèi)鋪設(shè)，閉合縫可以在應(yīng)力低的位置出現(xiàn)局部中斷，也不會(huì)帶來不利影響。
閉合縫具有至少一個(gè)接合點(diǎn)。本體優(yōu)選地通過適當(dāng)?shù)慕雍霞夹g(shù)在閉合縫處閉合。本體特別優(yōu)選地通過焊接、釬接、粘接、沖壓連接、螺栓或鉚釘在閉合縫處閉合。在另一個(gè)實(shí)施形式中，本體通過粘接和沖壓連接的組合實(shí)現(xiàn)閉合。
特別是在焊接、釬接、沖壓連接或粘接時(shí)，閉合縫的厚度優(yōu)選地與閉合后的本體的厚度相對(duì)應(yīng)。在采用鉚釘或螺栓的接合方法中，閉合縫的厚度不得大于閉合后的本體的厚度的10倍。
本體與芯體元件之間的連接絕大部分是通過具有公差補(bǔ)償功能的中間層。在本發(fā)明中，具有公差補(bǔ)償功能的中間層優(yōu)選應(yīng)含有一層膠粘劑和/或密封劑、一個(gè)雙面膠合帶和/或密封帶或泡沫塑料帶。特別適合的具有公差補(bǔ)償功能的中間層為聚氨酯膠粘劑。
構(gòu)件并不局限為一個(gè)筆直的本體，它在俯視圖中可以為其它形狀。在本發(fā)明中，其它形狀可以是，例如，汽車或飛機(jī)中的地板或平坦加固件的形狀。
在構(gòu)件的制造方法中，首先將具有公差補(bǔ)償功能的中間層安裝在尚未閉合的本體的內(nèi)側(cè)上，并將至少一個(gè)芯體元件放在中間層之上。然后將敞開的本體閉合，并通過一種適當(dāng)?shù)慕雍霞夹g(shù)使其沿一條或多條閉合縫形成牢固的連接。另外可選的是，將附加的電線、導(dǎo)線、玻璃纖維光纜、傳感器、應(yīng)變計(jì)和/或電子芯片一同裝入構(gòu)件或與其粘接。
構(gòu)件的制造方法由以下的步驟組成I)預(yù)備一個(gè)或多個(gè)未閉合的本體，II)將至少一個(gè)具有公差補(bǔ)償功能的中間層裝入，III)將至少一個(gè)芯體元件和/或可選的其它元件如電線、導(dǎo)線、玻璃纖維光纜、傳感器、應(yīng)變計(jì)和/或電子芯片裝入，IV)將敞開的本體閉合，V)通過一種適當(dāng)?shù)慕雍霞夹g(shù)使閉合的本體沿一條或多條閉合縫形成牢固的連接。
這種構(gòu)件可用于任何技術(shù)領(lǐng)域。構(gòu)件被優(yōu)選地應(yīng)用于汽車和飛機(jī)制造業(yè)。例如，構(gòu)件可作成包括固定件、風(fēng)道以及空調(diào)裝置的一部分的儀表板支架。


本發(fā)明的實(shí)施例通過附圖闡述。其中，圖1為一個(gè)帶有一條閉合縫的構(gòu)件的透視圖，圖2為一個(gè)帶有兩條閉合縫的構(gòu)件的俯視圖，圖3為一個(gè)構(gòu)件閉合縫的局部圖，圖4為帶有沖壓連接的閉合縫的局部圖，圖5I)到5V)為具有一個(gè)本體和一條閉合縫的構(gòu)件的制作方法的流程示意圖，圖6I)到6V)為具有兩個(gè)本體和兩條閉合縫的構(gòu)件的制作方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。所有圖中相同的零部件均采用相同的標(biāo)號(hào)。
圖1中為構(gòu)件1的一個(gè)矩形實(shí)施例，例如用作汽車或飛機(jī)的橫梁。構(gòu)件1具有一個(gè)本體2。在本體2的內(nèi)側(cè)上布置著一個(gè)具有公差補(bǔ)償功能的中間層4，在中間層之上裝有一個(gè)芯體元件6。一個(gè)金屬體或一個(gè)金屬型材，特別是一個(gè)殼形的金屬型材可作為本體2。在輕型結(jié)構(gòu)的構(gòu)件1中，芯體元件6由塑料制成。中間層4優(yōu)選為一層膠粘劑。中間層4也可由一個(gè)雙面膠合帶和/或密封帶或泡沫塑料帶形成。也就是說，本體2通過中間層4與芯體元件6相連。此外，本體2可以沿著一條閉合縫8在接合點(diǎn)10處形成牢固的連接。
圖2中是一種組合式的構(gòu)件1。在這個(gè)實(shí)施例中，本體2帶有兩條閉合縫8，它們具有多個(gè)接合點(diǎn)10以實(shí)現(xiàn)牢固的連接。除了塑料插入件或芯體元件6之外，在構(gòu)件1中，特別是在一個(gè)芯體元件6和本體2之間形成的空腔H中裝入了其它元件12，例如電線。
圖3和4是構(gòu)件1的閉合縫8的局部圖。在圖3中，本體2在閉合縫8處通過焊接閉合。閉合縫8的厚度8a等于接合后的本體2在這個(gè)位置的厚度。在圖4中，本體2在閉合縫8處通過螺栓14閉合。在這里，本體2由兩部分構(gòu)成，這樣，本體2的兩個(gè)元件在閉合縫8區(qū)域通過布置在中間的中間層4和芯體元件6按次序相互連接。因此，在這個(gè)實(shí)施例中，閉合縫8的厚度8a等于本體2的兩個(gè)元件如兩個(gè)半殼的厚度、中間層4的厚度和芯體元件6的厚度之和。
圖5I)到5V)展示了構(gòu)件1的制造方法的流程，例如管式梁，它帶有一個(gè)整體式本體2。膠粘劑和/或一個(gè)雙面膠合帶和/或密封帶或泡沫塑料帶作為中間層4裝在本體2的兩個(gè)半殼3中。芯體元件6則被放入到兩個(gè)半殼3中的一個(gè)之中，并位于中間層4之上，然后本體2通過一個(gè)彎曲點(diǎn)16閉合。本體2在閉合縫8處通過在接合點(diǎn)10的螺栓15牢固地連接在一起。根據(jù)中間層4的類型和形狀，在本體2閉合時(shí)，膠粘劑在機(jī)械加載的作用下在芯體元件6和本體2之間的空腔H中分散，從而形成環(huán)繞的中間層4。
圖6I)到6V)中是構(gòu)件1的制造方法的流程示意圖，它帶有一個(gè)雙體式本體2。本體2具有兩個(gè)元件2a和2b，例如一個(gè)半開的型材和一個(gè)蓋板。本體2還可以由兩個(gè)半殼或兩個(gè)其它的半型材構(gòu)成。在本體2的雙體式實(shí)施形式中，為了形成牢固的連接，本體具有兩個(gè)閉合縫8。膠粘劑和/或一個(gè)雙面膠合帶和/或密封帶或泡沫塑料帶作為具有公差補(bǔ)償功能的中間層4，裝在本體2的兩個(gè)元件2a、2b的內(nèi)側(cè)。芯體元件6裝在本體2的一個(gè)元件2b中的中間層4之上。然后將本體2的另一個(gè)元件2a放在元件2b和它內(nèi)部的芯體元件6之上，并通過螺栓14將本體2的兩個(gè)元件2a、2b沿閉合縫8在接合點(diǎn)10處牢固地接合。
標(biāo)號(hào)說明1 構(gòu)件 2 本體2a，2b 本體的元件3 本體的半殼4 中間層6 芯體元件8 閉合縫8a 閉合縫的厚度10 接合點(diǎn)12 元件14 螺栓 16 彎曲點(diǎn)
權(quán)利要求
1.構(gòu)件(1)，具有一個(gè)殼形的本體(2)和至少一個(gè)芯體元件(6)，其中，本體(2)帶有至少一條閉合縫(8)，并通過至少一個(gè)具有公差補(bǔ)償功能的中間層(4)與芯體元件(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于，本體(2)為單體式或多體式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的構(gòu)件，其特征在于，閉合縫(8)具有至少一個(gè)接合點(diǎn)(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，本體(2)通過下面一種接合方法焊接、釬接、粘接、沖壓連接和/或鉚接，在閉合縫處形成閉合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，在焊接、釬接、壓接、粘接時(shí)和/或在接合后，閉合縫(8)的厚度(8a)與本體(2)的厚度相對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，接合后的閉合縫(8)的厚度(8a)最大為閉合后的本體(2)的厚度的10倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，本體(2)帶有開口，特別是在部分區(qū)域被穿孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的構(gòu)件，其特征在于，在接合點(diǎn)(10)處成為整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，芯體元件(6)是一個(gè)塑料件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，具有公差補(bǔ)償功能的中間層(4)含有一層膠粘劑和/或密封劑、一個(gè)雙面膠合帶和/或密封帶或泡沫塑料帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件，其特征在于，它還設(shè)有附加的元件(12)，包括電線、導(dǎo)線、玻璃纖維光纜、傳感器、應(yīng)變計(jì)和/或電子芯片。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件的制造方法，其中，將具有公差補(bǔ)償功能的中間層(4)安裝在橫截面為敞開的本體(2)的內(nèi)側(cè)上，并將至少一個(gè)芯體元件(6)置于中間層(4)之上，然后將本體(2)閉合，并通過一種接合技術(shù)使其沿一條或多條閉合縫(8)形成牢固的連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，裝入包括電線、導(dǎo)線、玻璃纖維光纜、傳感器、應(yīng)變計(jì)和/或電子芯片的附加元件(12)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的構(gòu)件(1)，用于汽車或飛機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種構(gòu)件(1)，具有一個(gè)殼形的本體(2)和至少一個(gè)芯體元件(6)。本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的構(gòu)件(1)，其中在本體(2)和芯體元件(6)之間插入一個(gè)用于公差補(bǔ)償?shù)闹虚g層(4)，從而改進(jìn)公差補(bǔ)償。
文檔編號(hào)B62D25/14GK1882470SQ200480034000
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月19日
發(fā)明者格雷戈?duì)枴な┡逑Ｌ?申請(qǐng)人:貝洱兩合公司