專(zhuān)利名稱(chēng)：將塑料附接到金屬部分上的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將塑料構(gòu)件附接到金屬部分上的方法。
背景技術(shù)：
目前，車(chē)輛結(jié)構(gòu)構(gòu)件，例如車(chē)輛前端模塊和車(chē)門(mén)支承一般都是金屬和/或塑料制品。車(chē)輛前端模塊構(gòu)成車(chē)輛結(jié)構(gòu)，還可以為各種車(chē)輛部件如車(chē)前燈、散熱器、風(fēng)扇、喇叭等提供連接結(jié)構(gòu)。車(chē)輛前端模塊最好是一個(gè)單個(gè)的單元組件，能被制造者安裝到車(chē)輛上。
這些車(chē)輛部件一般是由一些焊接在一起的沖壓件制備而成?；蛘?，這些構(gòu)件還可以由通過(guò)擠壓或液壓成形的手段得到的閉合斷面金屬基材制備而成。使用閉合斷面金屬基材制備而成的構(gòu)件具有相當(dāng)高的強(qiáng)度。然而，更典型的一種方式是利用額外的金屬材料焊接到閉合斷面金屬構(gòu)件上以形成連接表面。
對(duì)于大型車(chē)輛來(lái)說(shuō)，由于不能適應(yīng)車(chē)輛性能的需要，目前這些構(gòu)件已經(jīng)不能完全利用塑料材料來(lái)制造。然而，使用將塑料構(gòu)件與金屬構(gòu)件相結(jié)合的手段以為車(chē)輛零部件提供附接點(diǎn)的方法在現(xiàn)有技術(shù)中也已成為公知技術(shù)。在某些情況下，還可采用如螺紋連接或鉚釘?shù)葯C(jī)械固定件將金屬構(gòu)件連接到塑料構(gòu)件上。但是采用這種手段其成本是相當(dāng)昂貴、且很浪費(fèi)人力。
由Guyomard等人發(fā)明并由Valeo Thermique Moteur申請(qǐng)獲準(zhǔn)的美國(guó)專(zhuān)利No.6273496公開(kāi)了一種將塑料制件封接到金屬構(gòu)件上的方法。在該參考文獻(xiàn)中揭露了一種包含有金屬結(jié)構(gòu)組件的車(chē)前嵌板，金屬結(jié)構(gòu)組件包括一個(gè)閉合斷面金屬構(gòu)件。塑料材料被整體模制在金屬構(gòu)件上。
由Goldbach等發(fā)明并由Bayer公司申請(qǐng)的公開(kāi)號(hào)為No.2001/0053431的專(zhuān)利申請(qǐng)文件也公開(kāi)了一種將塑料材料封接到金屬基材上的方法。由Goldbach發(fā)明并由Bayer Akhengesellsschaft申請(qǐng)獲準(zhǔn)的美國(guó)專(zhuān)利No.5919803還公開(kāi)了另一種塑料金屬整體元件。
因此，提供一種不通過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)械連接手段而只利用相當(dāng)少量的塑料材料就可實(shí)現(xiàn)將塑料構(gòu)件封接到金屬構(gòu)件的方法是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種將塑料構(gòu)件附接到金屬構(gòu)件上的方法，該方法包括提供一種帶有第一開(kāi)口的金屬構(gòu)件，所述金屬構(gòu)件被放置在模具中，然后將一個(gè)工具置于第一開(kāi)口的一側(cè)，接著將塑料構(gòu)件模制在金屬構(gòu)件的至少一部分上，并且穿過(guò)第一開(kāi)口，使得塑料構(gòu)件在第一開(kāi)口的一側(cè)形成凸緣，以將塑料構(gòu)件和金屬構(gòu)件固定在一起。
根據(jù)本發(fā)明的整合塑料與金屬的零件包括一個(gè)帶有開(kāi)口的金屬構(gòu)件。一塑料構(gòu)件被模制在該金屬構(gòu)件的至少一部分上。塑料材料沿伸通過(guò)開(kāi)口并且在開(kāi)口的一側(cè)有一個(gè)凸緣以將塑料構(gòu)件和金屬構(gòu)件固定在一起。
根據(jù)下面的具體說(shuō)明將清楚本發(fā)明其他方面的實(shí)用性。應(yīng)當(dāng)理解示范本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的具體描述和個(gè)別舉例僅僅是用來(lái)舉例而并非用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)如下的附圖和對(duì)于本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述可以更好的理解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明所述的方法制造的零件的透視圖。
圖2是圖1沿2-2線的剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的透視圖。
圖4是另一實(shí)施例的的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的描述僅表示為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，因此不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)發(fā)明技術(shù)方案及其應(yīng)用或用途的限定。
采用本發(fā)明的方法制備的零件在附圖中用標(biāo)記10來(lái)表示。零件10包括一標(biāo)記為12的金屬構(gòu)件，和一個(gè)標(biāo)記為14的塑料構(gòu)件。
金屬構(gòu)件12的橫斷面最好是閉合的。優(yōu)選通過(guò)液壓成形法形成金屬構(gòu)件12。使用閉合橫斷面的金屬構(gòu)件可以為元件10提供剛度。這種結(jié)構(gòu)特別有益于車(chē)輛支承結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)理解在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可使用開(kāi)放橫斷面的金屬構(gòu)件。金屬構(gòu)件14可以由任何合適的金屬制成，比如鋼或鋁。
所示的金屬構(gòu)件12大致上是直的或線性的。應(yīng)當(dāng)理解金屬構(gòu)件12也可以是彎曲的或被彎成任何所需的結(jié)構(gòu)。此外，還可以將多個(gè)金屬構(gòu)件12合并成為一單個(gè)零件10。
塑料構(gòu)件14由任何合適的熱塑性塑料或熱固塑料制成。塑料材料的一種實(shí)施方式可以采用聚丙烯聚苯醚合成塑料。雖然提供了一種合適塑料材料的例子，但應(yīng)當(dāng)理解在本發(fā)明的范圍內(nèi)其他任何合適的熱塑性塑料或熱固塑料都可以被使用。其他填充料或添加劑可以被加入到塑料材料中以強(qiáng)化塑料構(gòu)件14?？梢允褂萌魏魏线m的填充料，比如，玻璃纖維或塑料纖維。
塑料構(gòu)件14為零件10提供額外的強(qiáng)度。并且，塑料構(gòu)件14最好是設(shè)置在金屬構(gòu)件12的至少一部分上，也可以延伸超出金屬構(gòu)件12之外以提供連接結(jié)構(gòu)。比如說(shuō)，塑料構(gòu)件14可以向外延伸以形成凸緣15，凸緣15可以包括開(kāi)口或孔16以將額外的車(chē)輛構(gòu)件附接到零件10上。開(kāi)口16可以有也可以沒(méi)有，并且可以是任何幾何形狀。塑料構(gòu)件可以是任何想要的最終結(jié)構(gòu)。并且一單個(gè)塑料構(gòu)件14可以被固定到多個(gè)金屬構(gòu)件12上。同樣的，多個(gè)塑料構(gòu)件14也可以被固接到一個(gè)單個(gè)的金屬構(gòu)件12上。
如圖1所示，塑料構(gòu)件14可以纏繞在金屬構(gòu)件12上，如標(biāo)記30所示，盡管也可以是不必要的。塑料構(gòu)件14尤其是凸緣15可以以任何方式、任何形狀從金屬構(gòu)件12向外延伸。在這種情況下，塑料構(gòu)件14可以為零件10提供一個(gè)連接結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，塑料構(gòu)件14可以具有合適結(jié)構(gòu)以便連接其他構(gòu)件。比如說(shuō)，當(dāng)零件10包括一個(gè)前端模塊時(shí)，塑料構(gòu)件14可以以包括多個(gè)開(kāi)口的方式模制，以便容納如車(chē)前燈、冷卻系統(tǒng)構(gòu)件、機(jī)罩鎖定機(jī)構(gòu)等配件。并且，還可以包括開(kāi)口16以將零件10比如說(shuō)前端模塊固定到車(chē)輛上。
從圖2可清楚地看到，金屬構(gòu)件12包括一個(gè)上部開(kāi)口18。上部開(kāi)口18允許一個(gè)工具，比如型芯工具進(jìn)入金屬構(gòu)件12的內(nèi)部以允許如以下所描述的模制操作。開(kāi)口18可以是任何尺寸以允許型芯工具進(jìn)入金屬構(gòu)件12。限定上部開(kāi)口18的金屬構(gòu)件12邊緣20最好是被折疊起來(lái)以使金屬構(gòu)件12的鋒利邊緣減到最小并加強(qiáng)金屬構(gòu)件12。金屬構(gòu)件12還具有一個(gè)下部開(kāi)口22，下部開(kāi)口22最好是圓形的。如圖所示，下部開(kāi)口22的邊緣24最好是向上彎曲的、或被向上彎向到金屬構(gòu)件12的內(nèi)部。邊緣24也可以不必彎曲。
上部開(kāi)口18和下部開(kāi)口22可以是任何形狀。并且，開(kāi)口18和22最好是在液壓成形處理期間就設(shè)置在金屬構(gòu)件12上。上部開(kāi)口1 8和下部開(kāi)口22最好被設(shè)置在金屬構(gòu)件12的相對(duì)側(cè)，當(dāng)然，這些開(kāi)口也可以是在金屬構(gòu)件12的任一表面上，不必是彼此相對(duì)的。
塑料構(gòu)件14最好被置于金屬構(gòu)件12的至少一個(gè)部分上。而且，塑料構(gòu)件14被設(shè)置通過(guò)金屬構(gòu)件12上的下部開(kāi)口22。塑料構(gòu)件14還包括一凸緣26。凸緣26最好是環(huán)形的，并延伸超出下部開(kāi)口22的邊緣24。凸緣26提供類(lèi)似底部的結(jié)構(gòu)。凸緣26可以不必是環(huán)形的，至少有部分凸緣26延伸超出下部開(kāi)口22的邊緣24。以這種方式，塑料構(gòu)件14被固接或鎖定到金屬構(gòu)件12上。也就是說(shuō)，在下部開(kāi)口22處，金屬被夾在凸緣26和設(shè)置在金屬構(gòu)件12上的塑料構(gòu)件的外部之間。換句話說(shuō)，凸緣26伸出在金屬構(gòu)件12開(kāi)口22一側(cè)上的下部開(kāi)口22邊緣24之外，構(gòu)件14的塑料材料延伸超出在金屬構(gòu)件12開(kāi)口22相對(duì)一側(cè)上的下部開(kāi)口22邊緣24。
下部開(kāi)口的彎曲邊緣24有助于將塑料構(gòu)件14固接到金屬構(gòu)件12上。更具體的，凸緣26既從下部開(kāi)口22向外延伸又向下到金屬構(gòu)件12超出下部開(kāi)口22翻上去的邊緣24。
如圖1清楚所示，采用開(kāi)口22而使塑料構(gòu)件14與金屬構(gòu)件12多點(diǎn)連接。并且，這種連接方式消除了對(duì)用諸如螺釘或鉚釘?shù)葯C(jī)械固定件以將塑料構(gòu)件14和金屬構(gòu)件12固定的需要。也不需要為了將塑料構(gòu)件14固定在金屬構(gòu)件12上將金屬構(gòu)件12包封在塑料構(gòu)件14中。這種連接還允許在單一次模制過(guò)程中完成塑料構(gòu)件14的形成以及將塑料構(gòu)件14固接到金屬構(gòu)件12上。這樣就制備成一個(gè)包含金屬構(gòu)件12和塑料構(gòu)件14的整合零件10。
附圖1特別示出了一組三個(gè)連接部分。從該透視圖所見(jiàn)，示出了兩個(gè)上部開(kāi)口18，并且容易看到塑料凸緣26罩住下部開(kāi)口22。而且，表示了從一個(gè)下部開(kāi)口伸展開(kāi)的塑料構(gòu)件14。塑料構(gòu)件14的這個(gè)部分30被完全模制到金屬構(gòu)件12上?？梢悦靼自诹硪粋?cè)的塑料構(gòu)件14包括一個(gè)型芯工具所需的開(kāi)口。
在根據(jù)本發(fā)明制備零件10的優(yōu)選方法中，采用了注模工藝。為了制備零件10，首先需要提供金屬構(gòu)件12。金屬構(gòu)件12液壓成形具有上部開(kāi)口18和下部開(kāi)口22。然后將金屬構(gòu)件12放置在合適的模制腔里。還可以將多個(gè)金屬構(gòu)件12置于一個(gè)單一的模制腔中。接著將一個(gè)型芯工具通過(guò)上部開(kāi)口18插入并置于下部開(kāi)口22相鄰的部位。然后由合適的塑料材料注模形成塑料構(gòu)件14。任意開(kāi)口16都可以同時(shí)被模制到塑料構(gòu)件14上。
型芯工具主要提供兩種功能。首先它支撐金屬構(gòu)件12防止其在模制過(guò)程中塌陷。另外，型芯工具在金屬構(gòu)件12的開(kāi)口22的一側(cè)上提供一個(gè)模制腔，使得可以在金屬構(gòu)件12的開(kāi)口22的一側(cè)模制凸緣26。也就是說(shuō)，由于型芯工具提供了一個(gè)模制腔，這就免除了在模制過(guò)程中用塑料材料填充金屬構(gòu)件12。同樣的，通過(guò)使用型芯工具使得塑料構(gòu)件14的連接無(wú)需將金屬構(gòu)件12包封在塑料材料中。
雖然注模是這里制備零件10的優(yōu)選方法，但是在本發(fā)明的范圍內(nèi)任何一種合適的成形技術(shù)都可以被使用。這些手段包括壓縮模制、注模壓縮、擠出壓縮、氣體或液體輔助壓力模制、低壓模制、吹塑模制、熱力塑形或旋轉(zhuǎn)模制等。
很容易看出根據(jù)本發(fā)明的方法制備的零件10可以用于制造車(chē)輛結(jié)構(gòu)部件，例如車(chē)輛前端模塊和車(chē)門(mén)系統(tǒng)。然而，本發(fā)明的使用并不僅限于此。本發(fā)明適用于任何應(yīng)用到塑料構(gòu)件被固接到金屬構(gòu)件的場(chǎng)合。本發(fā)明最好使用通過(guò)液壓成形得到的具有閉合斷面的金屬構(gòu)件。
附圖3所示的是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的透視圖。在附圖3所示的實(shí)施例中，包括一個(gè)金屬構(gòu)件12和一個(gè)塑料構(gòu)件14。這些構(gòu)件與在以上的附圖1和2中所示的相應(yīng)構(gòu)件相同。在附圖3所示的實(shí)施例中，增加了加強(qiáng)肋或加力板32。加強(qiáng)肋32增加塑料構(gòu)件14的強(qiáng)度。加強(qiáng)肋32可以設(shè)置于塑料構(gòu)件15的任何位置。附圖3還表示了另一種凸緣的結(jié)構(gòu)形式。所示的凸緣26’大致呈矩形。當(dāng)然，附圖3中所示的凸緣26’可以大致呈矩形，也可以呈任何其它適合的形狀。
附圖4所示的是另一實(shí)施例的橫斷面圖。在附圖4所示的實(shí)施例中，下部開(kāi)口22由一系列的開(kāi)口32組成。凸緣26”延伸超出每個(gè)開(kāi)口22的邊緣。通過(guò)這種方式形成了一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的凸緣26”。凸緣26”最好是一個(gè)在每個(gè)開(kāi)口上面的連續(xù)凸緣。而不連續(xù)的、分離的凸緣也是可以被使用的。
如附圖4所示，系列開(kāi)口22分布在金屬構(gòu)件12的不同表面上。當(dāng)然，開(kāi)口系列22也可以都位于金屬構(gòu)件12的同一表面上。
此外，還可以增設(shè)一個(gè)加強(qiáng)肋(圖中未表示)。所述加強(qiáng)肋可以與凸緣26”相連接。也就是說(shuō)，該加強(qiáng)肋可以在附圖4以橫斷面所示的金屬構(gòu)件12的每個(gè)壁之間延伸。使用該肋可以增加構(gòu)件的強(qiáng)度。
本發(fā)明是通過(guò)實(shí)施例的方式來(lái)說(shuō)明的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，任何語(yǔ)言的使用都是為了表達(dá)文字描述的本意而不是對(duì)其內(nèi)容的限定。顯然，在上述教導(dǎo)下進(jìn)行各種修改也是可能的。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種將塑料構(gòu)件附接到金屬構(gòu)件上的方法，包括以下步驟提供一個(gè)在其上具有第一開(kāi)口的金屬構(gòu)件；將金屬構(gòu)件置于一模具中；在所述第一開(kāi)口的一側(cè)放置一個(gè)工具；將塑料構(gòu)件模制在所述金屬構(gòu)件的至少一部分上，并且穿過(guò)第一開(kāi)口，使得塑料構(gòu)件在該第一開(kāi)口的一側(cè)上形成一個(gè)凸緣，以使所述塑料構(gòu)件與所述金屬構(gòu)件固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一開(kāi)口由一邊緣所限定，并且該方法還包括彎曲該邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬構(gòu)件具有閉合的橫斷面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的金屬構(gòu)件具有一個(gè)由第二邊緣所限定的第二開(kāi)口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括，彎曲所述金屬構(gòu)件的第二邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括，通過(guò)將所述工具插入第二開(kāi)口使該工具定位在所述第一開(kāi)口的一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括，將加強(qiáng)肋模制到所述塑料構(gòu)件上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸緣延伸超出所述第一開(kāi)口的邊緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將塑料(14)附接到金屬基材(12)上的方法，其中提供一個(gè)在其上具有第一開(kāi)口的金屬構(gòu)件；將該金屬構(gòu)件置于模具中；在第一開(kāi)口的一側(cè)放置一個(gè)工具；將塑料構(gòu)件模制在金屬構(gòu)件的至少一部分上并且穿過(guò)第一開(kāi)口，使該塑料構(gòu)件在第一開(kāi)口的一側(cè)上形成一個(gè)凸緣，以使塑料構(gòu)件與金屬構(gòu)件固定在一起。
文檔編號(hào)B62D29/00GK1931557SQ20061014164
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月25日
發(fā)明者J·E·斯塔爾加德, J·克蘭格斯, B·隆霍斯, E·科瓦爾, L·D·布特菲爾德, T·M·戈拉爾, M·布朗, K·R·潘特, T·E·納爾多內(nèi), D·蓋達(dá) 申請(qǐng)人:通用電氣公司, 卡萊爾設(shè)計(jì)產(chǎn)品公司, 瓦利－福姆公司