專利名稱：用于車輛的復(fù)合構(gòu)件的制作方法
用于車輛的復(fù)合構(gòu)件本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分所述的機(jī)動車的復(fù)合構(gòu)件。文獻(xiàn)US 2008/0156425A1公開了一種用于制造構(gòu)件的方法，在該構(gòu)件中布置有一些預(yù)浸潰過(vorimpregnieren)的纖維材料,其中，外部的預(yù)浸料(Prepreg)布置在金屬構(gòu)件體上，其中，預(yù)浸料堆(Prepreg-Stapel)成型到三維的還料(Vorform)中，該還料在沖壓機(jī)中被壓入到構(gòu)件體中。型坯(Vorformling)例如是由碳纖維強(qiáng)化的塑料，該用于強(qiáng)化的塑料應(yīng)作為一種輕量化解決方案應(yīng)用到結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。文獻(xiàn)DE 10 2008 032 344A1公開了一種組件(Baugruppe)，尤其是車身。為了制造尤其用于車身的、一方面符合剛度和強(qiáng)度要求、另一方面不需要新的接合工藝但是仍然僅僅具有較小重量的構(gòu)件，在此規(guī)定所述組件由通過碳纖維強(qiáng)化的塑料制成的、多部分的構(gòu)件構(gòu)造。這尤其涉及一種純纖維強(qiáng)化的塑料構(gòu)件。文獻(xiàn)EP I 483 137B1公開了一種經(jīng)過強(qiáng)化的碰撞梁(Auf^ralltrager)，其中，所
述碰撞梁具有聚合物基體(Polymermatrix)和金屬的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)包括金屬絲或者說金屬絞線(Metalllitze)，這些金屬絲或者說金屬絞線構(gòu)造成基本上彼此平行的，并且聚合物基體具有至少一個第一層和一個第二層，其中，所述第一層圍繞金屬絞線布置并且所述第二層圍繞所述第一層布置，其中，應(yīng)將所述金屬絞線中的幾根層壓到聚合物材料的兩片之間，所述金屬絞線形成聚合物基體的第一層，以便形成金屬絞線帶(Metalllitzenband),其中，所述金屬絞線構(gòu)造到構(gòu)件的一個或多個平面中。文獻(xiàn)US 4，849，147公開了用于制造中空的、纖維強(qiáng)化的塑料結(jié)構(gòu)的方法，所述塑料結(jié)構(gòu)帶有一體成型的固定裝置以布置外部部件。固定裝置布置在由纖維材料制成的零件上，合成樹脂注射到該纖維材料中。在注射塑料期間，手指將固定機(jī)構(gòu)保持在位置上。文獻(xiàn)US 2007/0277926A1公開了一種用于成型機(jī)動車結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裝置和方法，并且該結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括混合結(jié)構(gòu)，該混合結(jié)構(gòu)優(yōu)選由兩個或多個通過粘合劑彼此連接的部件組成，以便形成比傳統(tǒng)的、由金屬構(gòu)造的構(gòu)件更輕的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。所述混合構(gòu)件應(yīng)基本不需涂層工藝(tjberformprozess)，其中應(yīng)設(shè)置止動閉鎖裝置(Rastverschluss),以便將構(gòu)件彼此保持在一起。文獻(xiàn)US 5，888，600公開了一種經(jīng)過強(qiáng)化的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有通道形式的層壓結(jié)構(gòu)，該層壓結(jié)構(gòu)由金屬沖壓件、通道形成型的板件以及位于其之間的、由結(jié)構(gòu)泡沫制成的層組成。所述構(gòu)件應(yīng)通過以下方式形成，即將片狀的塑料坯料壓入到通道中并且使合成樹脂進(jìn)行熱膨脹以形成結(jié)構(gòu)泡沫。文獻(xiàn)US 2008/0014388A1公開了一種空腔類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括沿著主伸展方向延伸的包覆部件(HUllkomponent)，其中，在所述包覆部件上布置有遮蓋部件，并且在二者之間構(gòu)造有空心腔室，并且在所述空心腔室中布置有強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，該強(qiáng)化結(jié)構(gòu)包括人造的支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)至少在一些區(qū)域中遵循主伸展部，以便以至少幾個區(qū)域并且以至少一個強(qiáng)化元件貼靠在包覆部件的內(nèi)側(cè)上，所述強(qiáng)化元件至少在一些區(qū)域中遵循主伸展部并且借助粘合劑層連接在人造支撐結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)動車的復(fù)合構(gòu)件，利用該復(fù)合構(gòu)件加快機(jī)動車的裝配且利用該復(fù)合構(gòu)件制造一種高穩(wěn)定性的構(gòu)件，所需的連接區(qū)域和功能構(gòu)件已經(jīng)集成在該構(gòu)件中。根據(jù)本發(fā)明，壓力硬化的結(jié)構(gòu)構(gòu)件至少在部分區(qū)域中利用塑料構(gòu)件強(qiáng)化，并且制造成共同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。在此首先由根據(jù)文獻(xiàn)EP I 483 137的纖維強(qiáng)化的塑料產(chǎn)生型坯，其中，如此構(gòu)造這種型坯，從而所述型坯可在預(yù)設(shè)的位置上形狀配合地插入到結(jié)構(gòu)構(gòu)件中。phs構(gòu)件在進(jìn)行壓力硬化或成型硬化之后，在還熱的狀態(tài)下在應(yīng)插入塑料構(gòu)件的區(qū)域中利用粘合劑層進(jìn)行涂層以及尤其進(jìn)行噴涂，并且緊接著插入塑料構(gòu)件。因為塑料構(gòu)件由熱塑的塑料制成，所以尤其確保了與涂覆的粘合劑的連接，從而使得塑料構(gòu)件完美地成型到phs構(gòu)件上，其中，通過Phs構(gòu)件還殘留的、尤其從150°C至350°C的溫度，保證了粘合劑一方面非常好地連接到Phs構(gòu)件上且另一方面非常好地連接到塑料構(gòu)件的熱塑的塑料上。在第一實施方式中，首先由片狀的、利用鋼絞線強(qiáng)化的塑料材料根據(jù)文獻(xiàn)EP I483 137產(chǎn)生型坯，例如產(chǎn)生接近U形的型坯，并且緊接著利用壓鑄方法將強(qiáng)化結(jié)構(gòu)、尤其 是格柵類型的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)壓鑄到由型坯包圍的空間中。利用這種尤其利用型坯的自由的U形支腿封閉的格柵類型的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)可壓鑄連接元件，如螺紋、螺母、螺栓等，其中，當(dāng)這些元件應(yīng)越過型還的底壁(Bodenwandung)向外突出時,在型還中存在相應(yīng)的空隙。然而此外，也可利用格柵結(jié)構(gòu)將用于安全帶的皮帶輪、用于氣囊的容納腔室等噴注到型坯中或者說在型坯中擠壓包封。緊接著型坯被如此插入到phs構(gòu)件中，從而其例如U形的側(cè)壁形狀配合地貼靠在Phs構(gòu)件的側(cè)壁上，其中，其利用粘合劑粘接地布置在phs構(gòu)件的側(cè)壁上。為了強(qiáng)化而進(jìn)行壓鑄的格柵結(jié)構(gòu)因此全面地、既由phs構(gòu)件包圍又由型坯包圍。在另一種有利的實施方式中，塑料構(gòu)件或者說型坯插入到phs構(gòu)件中，然而其中，型坯的底壁放置在Phs構(gòu)件的底壁上，并且就此而言型坯形狀配合地、全面地插入到phs構(gòu)件中。帶有塑料構(gòu)件的phs構(gòu)件緊接著被一起轉(zhuǎn)送到注塑模具(Spritzgussform)中，并且附加地將塑料格柵噴注或壓鑄到塑料模具中。利用該格柵樣品(Gittermuster)可將其他功能構(gòu)件，尤其是螺紋、螺母、螺栓、容納部、尤其是皮帶用的可移位的容納部、皮帶輪、內(nèi)飾或頂飾用的連接點、氣囊裝置用的連接點等噴注或者說擠壓包封到塑料構(gòu)件中。結(jié)果，獲得了機(jī)動車的復(fù)合構(gòu)件，該復(fù)合構(gòu)件緊接著利用通常的接合技術(shù)、尤其是焊接到相應(yīng)的焊接點上或另外的接合方法連接到車輛中。在另一種有利的實施方式中，將構(gòu)造塑料構(gòu)件的材料以及熱塑的塑料并且必要時位于內(nèi)部的玻璃纖維墊(Glasfasermatte)作為平面的、片狀的構(gòu)成物(Gebilde)使用，所述構(gòu)造塑料構(gòu)件的材料由通過編織或絞合成的鋼絲元件(絞線)制成的基體組成，所述鋼絲元件借助于纖維、尤其是粘膠纖維彼此之間保持一定的間距并且例如以交叉的形式敷設(shè)，其中，將出自Phs工藝過程的、還熱的phs部件置入到模具中，根據(jù)文獻(xiàn)EP I 483 137所述的片狀材料在期望的位置處放置到Phs構(gòu)件上，并且緊接著利用工具、必要時也利用經(jīng)過預(yù)熱的工具成型到所述Phs構(gòu)件中。對于這種做法來說，也可以在放置片狀元件前在phs構(gòu)件上產(chǎn)生粘合劑層。然后，如在第一種情況中一樣連接構(gòu)件。對于本發(fā)明有利的是，在部分區(qū)域中利用塑料元件附加地強(qiáng)化壓力硬化的構(gòu)件，所述構(gòu)件自身具有高的剛度和穩(wěn)定性，其中，所述塑料元件自身具有高的剛度和有抵抗能力的。此外有利的是，復(fù)合構(gòu)件能夠以更大的制造深度安裝到機(jī)動車中，其中，在復(fù)合材料的區(qū)域中也能夠已經(jīng)噴注地布置有用于螺栓連接部、安全帶、氣囊等的必需的連接區(qū)域。借助附圖
示例性地對本發(fā)明進(jìn)行闡述。其中附圖示出圖I極其示意性地示出了用于根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件的制造順序；圖2是根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件作為B柱時的側(cè)視圖；
圖3是根據(jù)圖2的構(gòu)件的橫截面圖。本發(fā)明的出發(fā)點一方面是由鋼制成的壓力硬化的構(gòu)件，也就是說由以下方式制造的構(gòu)件由可熱硬化的鋼制成的鋼板以冷加工方法制造成型，緊接著進(jìn)行加熱并在專門工具中再次進(jìn)行冷卻，其中，冷卻超出臨界硬化速度進(jìn)行并且由此引起硬化，或者鋼板熱成型并且緊接著在熱成型工具中以高于臨界硬化速度的速度冷卻和硬化。制造的構(gòu)件尤其可以是機(jī)動車的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件也可以具有復(fù)雜的形狀。例如，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以是機(jī)動車B柱。此外，根據(jù)文獻(xiàn)EP I 483 137，所述出發(fā)點是所謂的EASI材料，所述EASI材料同樣由申請人研發(fā)，其中，這種材料是包括鋼絲-粘膠纖維-紡織物(Gewebe)的片狀材料，其中，這種鋼絲-粘膠纖維-紡織物一方面由捻合的或編織的鋼纖維(絞線)、尤其是高強(qiáng)度的、僅可以沿某一方向延伸或者形成格柵網(wǎng)的鋼纖維組成，其中，鋼絲纖維或者說由多根纖維捻合的或編織的絞線利用粘膠纖維彼此保持在一起。捻合的或編織的鋼纖維絞線尤其可構(gòu)造為經(jīng)紗(Kettfaden )并且粘膠纖維可構(gòu)造為緯紗(Schussfaden )，或者反過來纖維絞線可構(gòu)造為緯紗并且粘膠纖維可構(gòu)造為經(jīng)紗。此外，鋼絲絞線也可以相應(yīng)地嵌在由粘膠纖維制成的編織物或紡織物中。將這種鋼絲-粘膠纖維-紡織物與至少一個玻璃纖維墊和外置的熱塑性薄膜以及從擠壓機(jī)(Extruder)中流出的熱塑性塑料(Thermoplast) —起加工成片狀材料,所述片狀材料通過紡織物相應(yīng)地強(qiáng)化。鋼絲-粘膠纖維-紡織物尤其可與熱塑性塑料一起布置在兩個玻璃纖維面之間，這兩個玻璃纖維面由熱塑性塑料隔開。該片狀的塑料材料I (圖I)在第一方法實施方式中在相應(yīng)的壓模(Pressform)中在使用塑料的熱塑性性能的情況下被擠壓成型坯2。在另一方法階段中，在phs構(gòu)件3還熱時將其從成型工具或冷卻工具中取出，在應(yīng)制造型坯2和phs構(gòu)件3之間的復(fù)合部(Verbund)的區(qū)域中，所述phs構(gòu)件利用粘合劑(未示出)涂覆并且緊接著將型坯2形狀配合地插入到phs構(gòu)件3中。鋼纖維4有利地伸出型坯2的外棱邊，所述鋼纖維必要時也與涂覆的粘合劑接觸，并且尤其由于編織或搶合而在端部上具有張開部(Aufspreizung),因為所述張開部具有較大的表面積，所以其可以特別良好地與粘合劑共同作用。然而，也可利用phs材料在突出的端部上實施釬焊(Verkjtung)或者熔焊(Verschwei β ung)。在將型坯2插入到phs構(gòu)件3中之后，所述phs構(gòu)件3與型坯2 —起轉(zhuǎn)送到另一工具中，在該工具中實施壓鑄方法。通過壓鑄將格柵結(jié)構(gòu)5成型到型坯2中或者說噴注和擠壓到型坯2中，該格柵結(jié)構(gòu)由于在壓鑄時的溫度通過phs構(gòu)件3進(jìn)而型坯2的殘余溫度的促進(jìn)與型坯2的塑料材料相連接，并且尤其在型坯中構(gòu)造成一體的肋板結(jié)構(gòu)。伴隨著將格柵結(jié)構(gòu)5噴注到型坯2中，連接元件(未示出)也能夠以已知的方式在格柵結(jié)構(gòu)中或者利用格柵結(jié)構(gòu)擠壓包封地布置。
這種連接元件例如是螺母、螺紋、螺栓、氣囊連接元件、氣囊容納元件、安全帶連接元件、安全帶皮帶輪以及其他可以考慮的元件，這些元件容納在、可能容納在或者必須容納在機(jī)動車的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中、比如像A柱、B柱或C柱以及橫梁和縱梁中。替代地，首先將帶有描述的連接元件或功能構(gòu)件的肋板結(jié)構(gòu)壓鑄到型坯中，以便然后將帶有格柵結(jié)構(gòu)的型還朝向phs構(gòu)件插入到phs構(gòu)件中，從而使得肋板結(jié)構(gòu)被phs材料和型坯包圍。制成的復(fù)合構(gòu)件6 (附圖2)具有連接區(qū)域7，利用所述連接區(qū)域所述復(fù)合構(gòu)件能夠連接到車身中。在另一種有利的實施方式中通過如下方式改變方法流程，即片狀的EASI元件I代替型坯2在應(yīng)設(shè)置塑料強(qiáng)化部的區(qū)域中安放在還熱的phs構(gòu)件3上，并且緊接著利用合適的工具、必要時借助進(jìn)一步的熱量形狀配合地成型到phs構(gòu)件中。進(jìn)一步緊接著的方法階段相當(dāng)于第一實施方式，其中，所述復(fù)合構(gòu)件相當(dāng)于第一 實施方式的復(fù)合構(gòu)件。對于該有利的第二實施方式來說，也在結(jié)構(gòu)構(gòu)件和EASI元件之間布置有粘合劑層。對于本發(fā)明有利的是，以成本低廉的方式制造復(fù)合構(gòu)件，該復(fù)合構(gòu)件由高強(qiáng)度的鋼構(gòu)件制成，該鋼構(gòu)件在部分區(qū)域中利用塑料強(qiáng)化，由于其特殊的構(gòu)造而具有堅韌的斷裂特性和良好的能量吸收特性，其中，用于其他構(gòu)件的連接區(qū)域和連接元件已經(jīng)附加地如此地包含在復(fù)合構(gòu)件中，從而明顯簡化了機(jī)動車的隨后的裝配。在帶有由結(jié)構(gòu)構(gòu)件和型坯包圍的肋板結(jié)構(gòu)的實施方式中有利的是，通過由此得出的、鋼絞線與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的間隔，鋼絞線的抗拉強(qiáng)度可最優(yōu)地有助于所述復(fù)合構(gòu)件的強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.用于機(jī)動車的復(fù)合構(gòu)件，尤其是比如像縱梁、橫梁或A柱、B或C柱的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其中，所述復(fù)合構(gòu)件由通過壓力硬化的鋼制成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造，并且至少部分區(qū)域地在所述由壓力硬化的鋼制成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，至少在部分區(qū)域中形狀配合地插入或成型地布置有塑料構(gòu)件；并且其中，所述塑料構(gòu)件是利用鋼絞線強(qiáng)化的、基本上由熱塑的塑料制成的構(gòu)件；并且其中，將比如像加強(qiáng)肋的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)壓鑄(注塑成型)到所述塑料構(gòu)件中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合構(gòu)件，其特征在于，所述塑料構(gòu)件粘接到所述鋼構(gòu)件中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合構(gòu)件，其特征在于，利用加強(qiáng)肋噴注或者說成型用于有待連接到所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的元件的連接元件和功能構(gòu)件。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的復(fù)合構(gòu)件，其特征在于，型坯的突出的絞線與phs構(gòu)件粘接、釬焊或者熔焊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動車的復(fù)合構(gòu)件，尤其是比如像縱梁、橫梁或A柱、B或C柱的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；其中，所述復(fù)合構(gòu)件由通過壓力硬化的鋼制成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)造，并且至少部分區(qū)域地在所述由壓力硬化的鋼制成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，至少在部分區(qū)域中形狀配合地插入或者成型地布置有塑料構(gòu)件；并且其中，所述塑料構(gòu)件是利用鋼絞線強(qiáng)化的、基本上由熱塑的塑料制成的構(gòu)件；并且其中，將比如像加強(qiáng)肋的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)壓鑄(注塑成型)到所述塑料構(gòu)件中。
文檔編號B62D25/04GK102947080SQ201080063527
公開日2013年2月27日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者K·M·拉德爾邁爾, K·蘇雷, C·G·范克爾特 申請人:沃斯特阿爾派因汽車有限責(zé)任公司