CN100411774C - 混合部件及其制造方法、包括该混合部件的机动车辆部件 - Google Patents

Abstract

一种混合部件，其用于轻重量的结构应用，该混合部件包括由高强度钢形成的钢构件；和通过在该钢构件一部分的周围现场浇铸半固态的铝而浇铸于该钢构件的一部分上的浇铸耦合构件，从而将该耦合构件确定地且刚性地固定到该钢构件上。一种形成混合部件的方法，该混合部件用于轻重量的结构应用，该方法包括：将由高强度钢形成的钢构件成型为一个预定的构形；和通过在该钢构件一部分的周围现场浇铸半固态的铝而在该钢构件的一部分上浇铸一个耦合构件，从而将该耦合构件确定地且刚性地固定到该钢构件上。

Description

混合部件及其制造方法、包括该混合部件的机动车辆部件

本发明涉及且要求2003年10月20日提交的美国临时专利申请60/512,827的优先权，现将其全部内容引入文中。本发明还涉及且要求2004年9月27日提交的美国临时专利申请60/612,800的优先权，现将其全部内容引入文中。

技术领域

本发明大体上涉及一种汽车部件，更具体地，涉及一种用于汽车悬架、底盘、车体或动力传动系部件的混合部件(hybrid component)，例如控制臂、发动机架、副车架或变速器油泵，但不限于此，该混合部件至少部分地通过现场浇铸(cast-in-place)操作形成。

背景技术

一般地，传统的用作汽车悬架臂的臂构件包括有一个机加工的铝铸件、铁铸件或型钢结构和一对压入所述构件各端的弹性衬套。在为管状型钢结构的情形下，已发展出各种熔焊(MIG(金属惰性气体电弧)焊、TIG(钨极氩弧)焊或激光焊)或摩擦搅拌焊来将耦合构件在结合部处连接到管状构件。已知的铸造方法包括在第5,332,026、5,429,175、5,660,223、6,467,528、和6,745,819号美国专利中披露的方法，在此将其全文引入以供参考。

但是，当在传统悬架臂构件——例如其中主体和耦合构件通过比如熔焊(MIG焊、TIG焊或激光焊等)或固相压焊方法(摩擦搅拌焊)等焊接方式而结合——的结合部分处施加拉伸载荷时，可能导致或在该结合部分处或附近出现裂纹，从而导致结合构件的分开及其功能的降低。进一步地，为减少连接构件的质量，连接构件可为管形。传统上，连接构件和耦合构件具有相似的化学组分或冶金特性兼容而允许使用用于连接该等构件的熔焊工艺，以得到产品所需的强度和耐腐蚀性能。从而，需要提供一种用于车辆悬架、结构、车体或动力传动系的部件，该部件重量轻并且避免了与强度、裂纹和腐蚀相关的潜在质量问题。

发明内容

本发明的发明人已经认识到与传统部件相关的这些和其它问题。为了减轻此类问题，本发明的一个方面涉及一种形成混合部件的方法，该方法包括：使管状构件的一个开口端变形而封闭该开口端，以及在该变形的开口端周围浇铸熔融材料而形成耦合构件。

该变形步骤可进一步包括挤压或夹紧该开口端而封闭该开口端。该变形步骤可还包括将该密封的开放端折叠到其自身之上而形成一个J形钩状附着构形。而且，变形步骤可还包括折叠该开口端。

本发明的另一方面涉及一种形成混合部件的方法，该方法包括：将一个帽状构件插入到管状构件的开口端或环绕该开口端，以及在该管状构件和帽状构件周围浇铸熔融材料而形成耦合构件。

本方法可还包括如下步骤：穿透管状构件和帽状构件的外壁，以及将一个销钉插入到穿透的管状构件和帽状构件中。

本发明的另一方面涉及一种混合部件，该混合部件包括：具有变形开口端的管状构件，以及通过在变形开口端周围现场浇铸熔融材料而在该管状构件的开口端上形成的耦合构件，从而将该耦合构件确定地固定到所述管状构件上。

所述部件可还包括：一个部分容纳于所述开放端中的塞件，以及一个穿过在管状构件和塞件中形成的孔而容纳于其中的销钉。

本发明的另一方面涉及一种方法，该方法包括如下步骤：旋转锻造管状构件的开口端而密封该开口端，以及在该变形端周围浇铸熔融材料而形成耦合构件。

本发明的另一方面涉及一种方法，该方法包括如下步骤：将镍基涂覆材料施加到管状构件的封闭端的表面上而形成耦合构件。

本发明的另一方面涉及一种混合部件，其用作轻重量的结构部件。该混合部件包括一个由高强度钢形成的钢构件，以及一个浇铸耦合构件，其通过在该钢构件一部分的周围现场浇铸一种半态体的铝而浇铸在该钢构件的一部分上，从而将该耦合构件确定地且刚性地固定到该钢构件上。

所述钢构件可具有至少大约为1300MPa的屈服强度，并且所述浇铸耦合构件可具有至少大约180MPa的屈服强度。所述钢构件可为管状构件。其上浇铸有耦合构件的该钢构件的一部分可以是所述管状构件的一个端部。该端部可包括从该钢构件朝外延伸的弯曲部分。该端部可包括一个具有非圆形截面的部分。其上浇铸有耦合构件的该钢构件的一部分可以是所述管状构件的一个中间部分。该中间部分可包括一个具有非圆形截面的部分。

本发明的另一方面涉及一种用于机动车辆的发动机架。该发动机架包括一个框架组件，该框架组件带有由间隔的横向构件固定的一对间隔的轨道。至少一个间隔的轨道和间隔的横向构件包括一个混合部件，该混合部件包括一个由高强度钢形成的钢构件和一个通过在该钢构件的一部分周围现场浇铸一种半固态的铝而浇铸在该钢构件的一部分上的浇铸耦合构件，从而将该耦合构件确定地且刚性地固定到该钢构件上。

该钢构件可具有至少大约为1300MPa的屈服强度，并且所述浇铸耦合构件可具有至少大约为180MPa的屈服强度。所述钢构件可为管状构件。

本发明的另一方面涉及一种用于机动车辆的控制臂。该控制臂包括一个混合部件，该混合部件包括一个由高强度钢形成且纵向弯曲的钢构件和多个浇铸在该钢构件上的浇铸耦合构件。各个耦合构件通过在该钢构件的一部分周围现场浇铸一种半固态的铝而浇铸在该钢构件的一部分上，从而将该耦合构件确定地且刚性地固定到该钢构件上。

该钢构件可具有至少大约为1300MPa的屈服强度，并且各个浇铸耦合可具有至少大约为180MPa的屈服强度。所述钢构件可为管状构件。

本发明的另一方面涉及一种用于机动车辆的仪表面板支撑结构。该仪表面板支撑结构包括一个呈横梁形式的混合部件，以及位于该混合部件各端的支架。该混合部件包括一个由高强度钢形成的钢构件和一个浇铸在该钢构件上的浇铸耦合构件。该耦合构件通过在该钢构件的一部分周围现场浇铸现场浇铸一种半固态的铝而浇铸在该钢构件的一部分上，从而将该耦合构件确定地且刚性地固定到该钢构件上。该浇铸耦合构件包括多个间隔的托架。

该钢构件可具有至少大约为1300MPa的屈服强度，并且所述浇铸耦合构件可具有至少大约为180MPa的屈服强度。所述钢构件可为管状构件。

本发明的另一方面涉及一种用于机动车辆的保险杠组件。该保险杠组件包括一个混合部件，该混合部件包括一个由高强度钢形成的钢构件和多个浇铸在该钢构件上的浇铸耦合构件。各个耦合构件通过在该钢构件的一部分周围现场浇铸一种半固态的铝而浇铸在该钢构件的一部分上，从而将该耦合构件确定地且刚性地固定到该钢构件上。该钢构件形成了保护车辆免受碰撞的纵向延伸的钢保险杠构件，并且该耦合构件形成了附着到钢保险杠构件上的第一和第二铝构件。该钢保险杠构件在该第一和第二铝构件之间延伸，并且所述第一和第二铝构件位于车辆的空间构架和钢保险杠构件之间。

该钢构件可具有至少大约为1300MPa的屈服强度，并且各个浇铸耦合构可具有至少大约为180MPa的屈服强度。所述钢构件可为管状构件。

本发明的另一方面涉及一种形成混合部件的方法，该混合部件用于轻重量的结构应用。该方法包括：将由高强度钢形成的钢构件成型为预定构造，以及通过在该钢构件的一部分周围现场浇铸一种半固态的铝而在该钢构件的一部分上浇铸一个耦合构件，从而将该耦合构件确定地且刚性地固定到该钢构件上。

形成该钢构件可包括形成屈服强度至少约为1300MPa的钢构件，而浇铸该浇铸耦合构件可包括形成屈服强度至少约为180MPa的铝件。形成该钢构件可包括将钢构件形成管状构件。该方法可还包括在高温中对该混合部件进行热处理。在高温中对该混合部件进行热处理可包括在大约440度时对该混合部件进行热处理。

本发明的另一方面涉及一种用于车辆的保险杠组件。该保险杠组件包括一个构造成保护车辆免受碰撞的纵向延伸的钢保险杠构件，以及连接到该钢保险杠构件的第一和第二铝构件。该钢保险杠构件在该第一和第二铝构件之间延伸并且所述第一和第二铝构件位于车辆的空间构架和钢保险杠构件之间。

所述第一和第二铝构件可为安装托架，该安装托架具有设置成将保险杆构件安装到空间构架的安装板。所述第一和第二铝构件也可以是板。进一步地，所述第一和第二铝构件可以是设置成吸收碰撞力并且以预定方式变形的挤压罐。

本发明的另一方面涉及一种制造用于车辆的保险杠组件的方法。该方法包括：形成一个构造成保护车辆免受碰撞的纵向延伸的钢保险杠构件，形成第一和第二铝构件，将第一和第二铝构件连接到该钢保险杠构件，使得该钢保险杠构件在该第一和第二铝构件之间延伸并且所述第一和第二铝构件位于所述车辆的空间构架和钢保险杠构件之间。

形成保险杠构件可包括通过辊压成形、冲压和热冲压等之一来形成保险杠构件。形成第一和第二铝构件还可包括通过挤压形成该第一和第二铝构件。而且，形成第一和第二铝构件可包括形成具有一个铝部和一个钢部的第一和第二铝构件。此外，该方法可进一步包括将一个非金属的碰撞吸收设备附着到钢构件上。

本发明的另一方面涉及一种用于车辆的保险杠组件。该保险杠组件包括一个构造成保护车辆免受碰撞的纵向延伸的管状构件，并且第一和第二安装构件连接到该管状构件而将该管状构件安装到该车辆的空间构架上。该管状构件在该第一和第二安装构件之间延伸并且所述第一和第二安装构件位于车辆的空间构架和管状构件之间。

该管状构件可包括两个大致平行的管状构件。该安装构件可为铝制的并且各个安装构件完全包容所述两个管状构件的每一个的一端。该保险杠组件还可包括一个附着到所述管状构件上并且在该管状构件之间延伸的中间构件。该中间构件可大致沿着所述管状构件的全长延伸。该保险杠组件还可包括一个附着到所述管状构件的非金属碰撞吸收设备。各个管状构件也可以是中空的。

本发明的另一方面涉及一种制造用于车辆的保险杠组件的方法。该方法包括：形成一个构造成保护车辆免受碰撞的纵向延伸的保险杠构件，在所述钢保险杠构件的第一端浇铸第一安装构件，以及在所述钢保险杠构件的第二端浇铸第二安装构件。

形成一个纵向延伸的钢保险杠构件可包括形成一个保险杠构件。浇铸第一和第二安装构件可包括浇铸铝安装构件。该方法还可包括将第一和第二安装构件连接到车辆的空间构架上。该方法还可包括将一个非金属的碰撞吸收设备附着到该保险杠构件上。形成保险杠构件可包括通过液压成形而形成该保险杠构件。形成保险杠构件还可包括通过辊压成形而形成该保险杠构件。

本发明的另一方面涉及一种制造用于车辆的保险杠组件的方法。该方法包括：形成一个构造成保护车辆免受碰撞的纵向延伸的第一管状保险杠构件，在所述第一管状保险杠构件的第一端浇铸第一安装构件，以及在所述第一管状保险杠构件的第二端浇铸第二安装构件。

该方法可进一步包括：形成一个构造成保护车辆免受碰撞的纵向延伸的第二管状保险杠构件，其中浇铸第一和第二安装构件可包括在所述第二管状保险杠构件的第一端浇铸第一安装构件和在所述第二管状保险杠构件的第二端浇铸第二安装构件。形成一个纵向延伸的管状保险杠构件可包括形成一个钢管状保险杠构件。浇铸第一和第二安装构件可包括浇铸铝安装构件。该方法还可包括将第一和第二安装构件连接到车辆的空间构架上。该方法可还包括将一个非金属的碰撞吸收设备附着到该保险杠构件上。形成第一管状保险杠构件可包括通过液压成形而形成该管状保险杠构件。形成第一管状保险杠构件可包括通过辊压成形而形成该管状保险杠构件。形成第一管状保险杠构件还可包括形成一个中空管状保险杠构件。

附图说明

在图中：

图1是根据本发明一个实施方式的混合部件的立体图；

图2是根据本发明一个实施方式的混合部件的局部剖视图，其中一个端部受到挤压并且折叠到其自身之上而形成一个J形钩状附着构形；

图3是图2中的混合部件的分解图；

图4是根据本发明一个实施方式的混合部件的局部剖视图，其中一个端部受到挤压而形成一个Y形钩状附着件；

图5是根据本发明另一实施方式的混合部件的分解图；

图6是图5中的混合部件的局部剖视图，其中一个销钉插入在管状构件和帽状构件中的孔内；

图7是图5中的混合部件的局部剖视图，其中省去了帽状构件和管状构件中的销钉和孔；

图8是结合了根据本发明原理的混合部件的发动机架的立体图；

图9是根据本发明另一实施方式的混合部件的侧视图；

图10是沿图9中线10-10的截面视图；

图11是沿图9中线11-11的截面视图；

图12是图9中的混合部件的俯视图；

图13是沿图12中线13-13的截面视图；

图14是根据本发明另一实施方式的混合部件的侧视图；

图15是沿图14中线15-15的截面视图；

图16是沿图14中线16-16的截面视图；

图17是沿图14中线17-17的截面视图；

图18是沿图14中线18-18的截面视图；

图19是沿图14中线19-19的截面视图；

图20是根据本发明另一实施方式的混合部件的侧视图；

图21是沿图20中线21-21的截面视图；

图22是沿图20中线22-22的截面视图；

图23是沿图20中线23-23的截面视图；

图24是沿图20中线24-24的截面视图；

图25是结合了根据本发明一个实施方式的混合部件的汽车后托架的立体图；

图26是结合了根据本发明一个实施方式的混合部件的汽车后托架的立体图；

图27是根据本发明一个实施方式构造的混合控制臂的立体图；

图28是根据本发明一个实施方式构造的混合控制臂的立体图；

图29是根据本发明一个实施方式构造的仪器面板支撑系统的立体图；

图30是图29中示出的支撑系统的管状横梁的立体图；

图31是图29中示出的支撑系统的主操纵杆/仪器组合托架的立体图；

图32是图29中示出的支撑系统的左侧安装托架；

图33是图29中示出的支撑系统的右侧安装托架；

图34是解释一个根据本发明的实施方式构造的保险杠组件的分解图；

图35是解释图34中示出的保险杠组件的中间构件的前视立体图，该中间构件附着到图34中示出的保险杠组件的管状构件；

图36是解释图34中示出的保险杠组件的安装构件的放大前视立体图，该安装构件附着到图34中示出的保险杠组件的管状构件；

图37是解释保险杠组件另一实施方式的后视立体图；

图38是解释图37中示出的保险杠组件的安装构件的放大前视立体图，该安装构件附着到图37中示出的保险杠组件的中间构件；

图39是解释图37中示出的保险杠组件的安装构件的放大后视立体图，该安装构件连接到图37中示出的保险杠组件的中间构件；

图40是解释保险杠组件另一实施方式的前视立体图；

图41是解释图40中示出的保险杠组件的安装构件的放大前视立体图，该安装构件附着到图40中示出的保险杠组件的中间构件；

图42是解释图40中示出的保险杠组件的安装构件的放大后视立体图，该安装构件附着到图40中示出的保险杠组件的中间构件；

图43是解释保险杠组件另一实施方式的分解图；以及

图44是解释图43中示出的保险杠组件的安装构件的放大立体图，该安装构件附着到图43中示出的保险杠组件的连接构件上。

具体实施方式

本主题申请披露了一种浇铸方法，该方法采用半固态浇铸工艺来制造例如汽车构件部件等结构部件，该结构部件由预成型的高强度钢插件和铸铝组成。该方法包括：将预成型且热处理过的钢构件——例如一个管——放入传统的钢模铸模中，在该钢构件的特定部分周围浇铸半固态的铝，以及形成一个包括不同材料(例如钢和铝)的部件。可随后对混合材料(铝/钢)的结构部件进行热处理(在约为400华氏度的高温下进行人工时效处理)，达到T5热处理技术要求，以改善铸铝的机械特性。热处理工序过后，该部件可使用传统的工艺和方法进行机加工并装配。(需要理解的是，“钢”和“铝”意指包括分别含有钢和铝的材料，并且包括各种类型的由不同成分制成的钢或铝。)使用半固态浇铸工艺生产的铝铸件不需要通过固溶热处理周期来获得可接受的屈服强度，该屈服强度一般大于180MPa。半固态浇铸仅通过一个人工时效(T5)热处理周期即可获得大于180MPa的屈服强度，该人工时效热处理涉及将铝铸件暴露于440华氏度(220摄氏度)的温度中。

从而，如下文讨论的示例性的实施方式中所描述的本主题申请的部件能够由铸铝/钢混合部件制造，该混合部件中，铸铝的屈服强度大于约180MPa而钢的屈服强度大于约1300MPa。若铸铝/钢的混合部件不暴露于铝固溶热处理温度(一般为1000华氏度)中，这是可以实现的。该半固态铝浇铸工艺通过使混合部件经过T5人工时效热处理(一般为440华氏度)而能够获得最小为180MPa的屈服强度，这避免了钢材料性能由于铝固溶热处理过程中的“过度回火”而引起的退化。从而，本主题申请披露了提供相对较强同时重量相对轻的部件的设备和方法。

现在参照图1，示出了根据本发明一个实施方式的混合部件10。在图示的实施方式中，混合部件10能作为车辆的悬架臂10使用。该混合部件10包括由金属材料——例如钢、铝等——制成的管状构件12。该管状构件12可以是热处理过的。该管状构件12能使用任何传统的工艺形成为任何期望的形状。例如，该管状构件12能使用液压成形等工艺形成，从而形成一个液压铸造的混合部件。混合部件10还包括一对大致相同的附着构件或耦合构件14，该对构件由铝模铸造制成并连接到管状构件12的纵向相对的两个端部16。这里使用的术语“铝”代表铝及其合金。一个衬套18可强制地安装入各个耦合构件14中并由各构件14固定，并且一个套管20可装配在衬套18中，如图2所示。

现在请参照图2和3，本发明的一个方面为一种方法，其中耦合构件14固定到管状构件12上。特别地，本发明设想了一种使用现场浇铸工艺而不是传统的焊接工艺而将耦合构件14固定到管状构件12的方法。用于形成耦合构件14的浇铸工艺可以是例如高压铝模压铸造、低压永久铸模、消失模铸造、模压铸造、真空模压铸造、半固态铸造等。如图2和3所示，管状构件12的一端或两端16通过挤压或夹紧而变形，使得管状构件12的端部16是密封的，从而防止在现场浇铸工艺时熔融的浇铸材料进入或流入到管状构件12中，并且消除在管状构件12和各个端部16之间的任何缝隙。而且，挤压成形操作还扭曲了管状构件12的形状，从而增强了混合组件的抗扭强度。此外，端部16折叠于自身之上而形成一个J形钩状的附着构形，该构形在耦合构件14和管状构件12之间提供了一个机械锁定或结合。以此方式，耦合构件14确定地固定到管状构件12上。J形钩还增强了混合组件的拉伸强度。此外，为了增强在变形管状构件12和耦合构件14之间的接合处的强度，可由传统的钻孔、穿刺或切割工艺在变形管状构件12中形成单个或多个开口，该开口在现场浇铸工艺中由浇铸材料填充。

需要理解的是，图中示出的管状构件挤压端的形式提供了挤压形式的例子，但是该挤压端的形式和形状可以基于部件的功能性应用——例如臂10及其功能性要求——而作出修改。

现在请参照图4，示出了本发明的另一实施方式，其中现场浇铸耦合构件14固定到管状构件12上。特别地，该管状构件12通过挤压管状构件12的端部16而变形以完全密封并防止在现场浇铸工艺过程中熔融的浇铸材料进入或流入到管状构件12中。此外，端部16形成一个Y形钩状附着特征，其在耦合构件14和管状构件12之间提供了一个机械锁定或接合。以此方式，耦合构件14确定地固定到管状构件12上，并且所述端部和管状构件之间的连接能够实现而不会在两个构件之间产生可能导致电化腐蚀的裂缝或开口。

现在请参照图5～7，示出了本发明的另一实施方式，其中现场浇铸耦合构件14固定到管状构件12上。如图5所最清楚地示出的，管状构件12的端部16被穿透而形成了一个孔22。此外，端部16轻微向外张开用于容纳带有孔26的杯形帽状构件或塞件24。当塞件24插入到管状构件12的端部16时，管状构件12的孔22与塞件24中的孔22大致对齐。该塞件24能通过摩擦力(过盈配合)、穿刺或钻孔操作或机械地通过中空套管或销钉而保持在合适位置上。在图示实施方式中，至少采用了一个中空销钉。一旦孔22和26彼此对齐，销钉28可穿过两个孔22和26插入，以将塞件24保持在合适的位置上。如图6所最清楚地示出的，熔融的铝可以流入塞件24和销钉28中而确定地将耦合构件14固定到管状构件12。可以理解，孔22和26以及销钉28为可选的并且可以省去，如图7所示。塞件24的熔点大于熔融浇铸金属的熔点并具有足够的强度以避免与压力铸造工艺相关的机械失效。该塞件还可如上所述延伸进入端部16，或者该塞件可构造成在端部16的外径周围延伸。

现在请参照图9～13，示出了本发明的另一实施方式，其中现场浇铸耦合构件14固定到管状构件12上。在此实施方式中，管状构件12的开放端部16是封闭的并通过旋转锻造工艺密封，然后熔融的材料在变形的端部周围浇铸而形成耦合构件14。旋转锻造工艺锤击管状构件12的外周以变形并封闭管状构件12的端部，而无需使用帽状构件。进一步地，旋转锻造工艺在管状构件12中形成了一个非均匀的形状或下凹32。该非均匀形状32在耦合构件14和管状构件12之间形成了机械锁定或接合，以防止耦合构件14从管状构件12上滑脱。该非均匀形状32还增强了该接合的拉伸强度。

在图示的实施方式中，旋转锻造工艺还在管状构件12上——包括在端部16上——形成了例如六边形、八边形等非圆形形状，如图10所示。这提供了在耦合构件14和管状构件12之间的径向锁定并增强了该接合处的抗扭强度。

旋转锻造工艺还可用于一个活块塞件周围而将该塞件固定到管状构件的开放端。这可以成本低、重量轻地封闭管状构件的开放端。进一步地，此种装置能够封闭大直径的管段。

此外，为了增强变形的或帽状的管状构件和耦合构件之间的接合处的强度，可使用传统的钻孔、穿刺或切削工艺在管状构件上形成单个或多个开口，在现场浇铸工艺中所述开口由浇铸材料填充。

此外，为了增强在变形的或帽状的管状构件和耦合构件之间的接合处的强度，可使用传统涂覆工艺——例如激光沉积(DMD)、等离子电弧焊(PTA)和氧气燃料热喷涂(oxygen-fuel thermal spray)工艺——将镍基合金施加到管状构件的表面。在一些情形下，在镍基合金涂层施加到管状构件的端部之后，涂覆的管状构件可进行热处理。镍基涂层还增强了耐腐蚀性。

还需要理解的是，耦合构件可如上所述地浇铸到管状构件的端部，或耦合构件可沿管状构件的长度或主轴方向在任何地方浇铸，例如浇铸在该管状构件的中间。从而，浇铸不仅仅限制于管状构件的端部。

例如，图14～19示出了管状构件40的一个实施方式，其中端部42、44通过旋转锻造工艺封闭。而且，中间部分46通过旋转锻造工艺而形成一个非圆形的形状，例如六边形(见图17)。从而，管状构件40在多个区域上、而不仅仅是在端部上形成有非圆形的形状。如图所示，非圆形形状形成于局部区域中且包括截面减小的区域。此种装置提供了灵活性，以在不是端部的区域处增加接合处。即，耦合构件可浇铸于该构件的非圆形中间部分46上。非圆形形状还提供了一个机械锁定以增强所述接合处的拉伸和压缩强度，并且非圆形形状增强了接合处的抗扭强度。

图20～24示出了管状构件50的另一实施方式，该管状构件带有通过锻造工艺变形的端部52、54和中间部分56。如图所示，端部52和54通过锻造工艺封闭，而中间部分56通过锻造工艺变形而具有非圆形形状，例如六边形(见图22)。

在另一实施方式中，混合部件可包括一个中空管状构件，该管状构件带有两个或多个由传统工艺——例如冲压或辊压成形等——形成的部件。该两个或多个部件可由传统的焊接工艺连接。该管状构件还可在其一端或两端包括一个延伸部分——例如一个凸缘，以封闭该管状构件的端部。该延伸部分可焊接而封闭该管状构件的端部。用于封闭该管状构件端部的该延伸部分的尺寸可在一个或两个维度上均大于封闭区域，以形成一个下凹特征，增强混合铸造部件的“拉脱”强度。可选地，管状构件的接合区可包括在冲压/成型工艺过程中形成的凹陷而提供一个下凹特征，以增强混合部件的拉伸强度(“拉脱”力)。

管状构件可包括如上所述的中空管状/液压成形的形状，或者可包括实心几何形状。例如，耦合构件可浇铸在实心几何形状构件的端部和/或中间部上。一个例子是工字梁形状，在工字梁的端部或主轴上带有浇铸节点。

本发明的混合部件10不限制于本发明上述实施方式中所示的悬架臂。例如，本发明的混合部件10还可作为发动机架30使用，如图8所示。而且，该混合部件可用于底盘、车体和动力传动系汽车部件。

图25和26还分别示出结合了混合部件的汽车后托架60、62的实施方式。如图所示，所述后托架60、62均形成有管状构件61和浇铸到管状构件61上的耦合构件63。后托架60、62结合了混合部件，以提供一种成本低且重量轻、同时保持了高强度的结构。例如，一个带有类似于托架60和62的形状、且100％由钢制成的托架的质量约为22kg且成本约为$80。一个带有类似于托架60和62的形状、且100％由铝制成的托架的质量约为15.2kg且成本约为$125。由约为47％的铝和53％的钢制成的托架60、62的质量约为15.6kg且成本约为$100。

此外，图27和28分别示出了混合控制臂64、66的实施方式。如图所示，控制臂64包括类似于如上所述的管状构件50(该管状构件50可具有如图27所示的弯曲构造)的管状构件，而且耦合构件14在管状构件50的端部和中间部处浇铸到该管状构件上。如图所示，控制臂66包括类似于上述管状构件40(该管状构件40可具有如图28所示的弯曲构造)的管状构件，而且耦合构件14在管状构件50的端部和中间部浇铸到该管状构件上。

控制臂64结合了混合部件以提供一种成本低且重量轻、同时保持了高强度的结构。例如，一个带有类似于控制臂64的形状、且100％由铁制成的控制臂的质量约为6.2kg，且成本约为$11。一个带有类似于控制臂64的形状且100％由铝制成的控制臂的质量约为2.4kg，且成本约为$13.50。由约35％铝和65％钢制成的控制臂64的质量约为2.7kg，且成本约为$11.80。

同样地，控制臂66结合了混合部件以提供一种成本低且重量轻、同时保持了高强度的结构。例如，一个带有类似于控制臂66的形状、且100％由钢制成的控制臂的质量约为4.13kg。一个带有类似于控制臂66的形状、且由45％铝和55％钢制成、并且通过铝浇铸和钢附着而形成的控制臂的质量约为2.4kg且成本约为$12.50。由约33％铝和67％钢制成的控制臂的质量约为2.13kg且成本约为$11.50。

图29～33示出了结合有混合部件的仪器面板支撑系统70。特别地，该仪器面板支撑系统70包括一个管状横梁72、一个主操纵杆/仪器组合支架74以及左侧和右侧安装托架76、78。安装托架76、78构造成把该支撑系统70安装在车辆里，而主操纵杆/仪器组合托架74构造成安装多个车辆部件，例如操纵杆、仪器面板、控制台支架及手套箱支架等。仪器面板支撑系统70如此构造：托架74、76、78例如由铝合金直接浇铸到横梁72上。

如图30所示，横梁72由单一直径的管——例如钢管——形成，而用于“浇铸”托架的抗旋转设备——例如突起73——结合到横梁72上。横梁72还可包括帽状设备以防止例如铝合金的浇铸材料进入横梁72。

如图31-33所示，各托架74、76、78与多个部件附着构件一起形成了一个一体的结构。通过将附着构件组合成单一的结构，零件的数量可以减少。各托架74、76、78由例如铝合金等重量轻的材料直接模制到横梁72上。由于铝的质量更轻的特性，此种装置使得各托架74、76、78与钢部件附着托架的结合体相比具有更轻的质量。托架74、76、78的壁厚与钢相比可浇铸得更厚从而提供更为刚硬的托架。而且，由于托架74、76、78浇铸到横梁72上，能减少焊接操作，这降低了制造的复杂性。这将减少部件的扭曲。此外，所有托架74、76、78能通过一个共同操作模制到横梁72上，允许托架尺寸之间的一致性。托架74、76、78的NVH(噪音/振动/冲击)质量也得以提高。

本发明不局限于本发明的上述实施方式。例如，主体12和耦合构件14可由挤压物体、铸件、铁材料或其它金属材料或合成树脂制成。进一步地，本发明不限制于混合部件10在车辆中的使用。

本发明的混合部件10允许制造者针对管状构件12使用更廉价的材料，例如钢等，同时针对耦合构件14使用相对更贵的材料，例如铝等，从而与完全由铝制造的传统部件相比降低了混合部件10的成本。然而，如果需要，整个混合部件10可由铝等制成。

需要理解的是，本发明的实施方式在性质上是解释性的，且本发明的原理可由多种不同方式实施。除了示例性实施方式中示出的J形钩或Y形钩以外，例如本发明的原理可由任意类型的附着构造实施，例如X形钩、T形钩等，以将耦合构件确定地固定到管状构件。

除了以上公开的方法，可与以上提及的方法一起使用其它方法，以避免在管状构件12和耦合构件14之间出现裂缝。例如，在“接合区”进行浇铸操作之前或之后可涂覆管的表面，以避免将会引起电化腐蚀的任何裂缝。另一个例子是当铸模关闭时且在金属浇铸过程中向管状构件的外表面施加压力，在弹性范围内有效地减少管状构件的物理尺寸。当铸模打开时，管状构件上的压力消除并且管在铸件的约束下膨胀，从而最小化了在管状构件和铸件之间的“缝隙”，避免了将会引起电化腐蚀的任何裂缝。另一个例子是冶金地结合管状构件和浇铸金属，以避免将会引起电化腐蚀的任何裂缝。结合剂可利用热喷涂工艺施加。能够喷涂的冶金兼容材料的例子包括锌基、铜基和镍基合金。

这里解释的本主题申请的实施方式采用了制造混合“液压铸造”模块的概念，该模块包括一个或多个高强度管或液压成形部件，通过浇铸连接或附着点能产生显著的重量和成本效益。重量的节省可通过管道构造内在的高强度-重量比以及浇铸金属合金的轻重量、可机加工性、近净成形性能和延展性而实现。高强度浇铸合金的使用及不需要热处理或只需要时效硬化的工艺通过避免了能源使用而提供了成本节省的可能性。

本发明实施方式的浇铸方法可采用一种半固态浇铸工艺以制造结构部件——例如汽车的结构部件，其由预成型的高强度钢插件和铸铝构成。该方法包括：将预成型且热处理过的钢管放入传统的钢模铸模中，在该预成型钢管的特定部分周围浇铸半固态的铝，以及形成包括不同材料(钢和铝)的部件。可随后对混合材料(铝/钢)结构部件进行热处理(在约为400华氏度的高温下进行人工时效)，达到T5热处理技术要求，以改善铸铝的机械性能。热处理工序过后，可使用传统工艺和方法对该部件进行机加工并装配。

通常用于半固态浇铸的铸铝材料包括那些屈服强度通常高于150MPa的材料。应用于车辆结构的典型铸铝材料包括铝、硅和镁元素(AlSiMg356合金)和铝、硅、铜和镁元素(AlSiCuMg357合金)。期望的机械特性通过称为T6或T7热处理的固溶热处理和人工时效来实现。该固溶热处理工艺包括将铝加热到约1000华氏度(538摄氏度)，接着用水淬火并在440华氏度(220摄氏度)下进行人工时效。使用半固态浇铸工艺制造的铝铸件不需要固溶热处理周期来获得可接受的屈服强度——其一般大于180MPa。只通过一个人工时效(T5)热处理周期——包括将铝铸件暴露于440华氏度(220摄氏度)的温度环境，半固态浇铸件就具有大于180MPa的屈服强度。

混合材料铸件的预成型钢部件可为最小屈服强度值为1300MPa的超高强度钢(UHSS)、硼钢或不锈钢。钢部件的屈服强度通过热处理淬火和回火而获得。将钢部件暴露于1,000华氏度的高温环境——对于铝固溶热处理而言该温度是典型的——将导致屈服强度显著地降低，低于1300MPa的设计准则。

等级(Grade)  描述    屈服强度(400华氏度)  屈服强度(1000华氏度)

15B21        硼钢    840MPa               1,340Mpa

4130         UHSS    1860MPa              1,160Mpa

4340         UHSS    1670MPa              1,050Mpa

420          不锈钢  1300MPa              1,000Mpa

若铸铝/钢混合部件不暴露于铝固溶热处理温度环境(通常为1000华氏度)，则能够制造其中铸铝的屈服强度大于180MPa、钢的屈服强度大于1300MPa的铸铝/钢混合部件。该半固态铝浇铸工艺通过使混合部件经受T5人工时效热处理(通常为440华氏度)而获得了180MPa的最小屈服强度，这避免了钢材料性能的劣化——该劣化由铝固溶热处理过程中的“过度回火”引起。

传统的铝铸造方法需要T6固溶热处理(1000华氏度)、淬火和人工时效(400华氏度)以使屈服强度大于180MPa。将高强度钢暴露于1000华氏度的温度环境降低了屈服强度，直至低于1300MPa。从而，不可能使用传统的铸造方法制造铝/钢混合结构——该混合结构包括最小屈服强度为180MPa的铸铝合金和屈服强度大于1300MPa钢部件。利用半固态浇铸工艺，使钢只经受T5人工时效热处理，就能够制造铸铝/钢混合部件。

若铸铝/钢混合部件使用传统的浇铸方法来制造，其中钢经受1000华氏度的固溶热处理温度，那么钢部件的截面尺寸应当成比例增加以补偿由热处理工艺引起的屈服强度的降低。这种截面尺寸的增加可导致钢部件的成本和重量增加，这抵消了制造铸铝混合部件的优点。

若铸铝/钢混合部件使用传统的浇铸方法来制造，其中铝只经受440华氏度的人工时效热处理温度，铝部件的截面尺寸将成比例增加以补偿由T5热处理工艺引起的屈服强度的降低。这种截面尺寸的增加可导致铝部件的成本和重量增加，这抵消了制造铸铝混合部件的优点。

图33～34示出了能采用这里描述的半固态浇铸的本发明的附加实施方式。图34～36示出了根据本发明的一个实施方式构造的用于车辆112的保险杠组件100。如图所示，保险杠组件100示出了保险杠组件的一个例子，该组件使用例如钢等较重材料及较轻材料的组合来减轻保险杠组件的整体重量。该保险杠组件100构造成在车辆112的前端或后端安装到车辆112的空间构架114上。该保险杠组件100可用于任意合适的车辆。现有技术中公开的车辆空间构架的一个例子是授予Jaekel等的美国专利No.6,092,865，该文在此引入以供参考。

保险杠组件100的主要部件是纵向延伸的管状构件116和118、连接到管状构件116和118的第一和第二安装构件120和122、连接到管状构件116和118并在二者之间延伸的中间构件124、和连接到管状构件116和1118的碰撞吸收设备126。管状构件116和118以及中间构件124可一起构成一个保险杠构件128，该保险杠构件构造成保护车辆112以防止碰撞。

在图示实施方式中，第一和第二安装构件120和122刚性地、并分隔开地安装到管状构件116和118上，使得管状构件116和118在第一和第二安装构件120和122之间延伸。进一步地，第一和第二安装构件120和122位于车辆112的空间构架114和管状构件116与118之间。碰撞吸收设备126刚性地安装到管状构件116和118的另一侧并沿着保险杠组件100的长度方向延伸。通过将各个安装构件120和122刚性地安装到空间构架114，保险杠组件100安装到车辆112的空间构架114上。使用中，碰撞吸收设备126设置成在前端或后端碰撞时受到碰撞力作用。碰撞吸收设备126在碰撞过程中塌陷以消耗能量从而减少传递到保险杠构件128(管状构件116和118及中间构件124)和空间构架114的碰撞力的强度。现有技术中公开的保险杠组件的例子是授予Evans的美国专利6,663,150和授予Weissenborn等的美国专利6,672,635，在此全文引入两者以供参考。

在图示的实施方式中，保险杠组件100如此构造：安装构件120和122由铝而不是钢制成。通过使用较轻的安装构件120和122，保险杠组件100的重量相对于传统的保险杠组件得以显著地减少。在实施方式中，保险杠组件的重量比传统保险杠组件的重量约轻45％。此外，铝安装构件120和122还降低了生产成本。

进一步地，为了针对不同的车辆修改保险杠组件100，制造商能简单地修改安装构件120和122来适应于一个车辆的特定保险杠安装装置。这使得管状构件116和118、中间构件124和碰撞吸收设备126可继续作为通用部件。从而，安装构件120和122对于不同车辆的可互换性简化了生产过程并降低了生产成本。

如图所示，管状构件116和118包括两个大致平行的管状构件。每个管状构件116和118均具有一个大致圆形的截面结构。此外，每个管状构件116和118均由钢制成并且可具有中空或实心结构。然而，每个管状构件116和118均可具有任意其它合适的结构。此外，管状构件的数量可根据要求任意选取。

管状构件116和118是弯曲的，从而为每个管状构件116、118提供了相对的端部130和132以及设置在中央的、并在端部130和132之间延伸的中间部分134。管状构件116和118是弯曲的，从而赋予保险杠组件100一个纵向的曲率。管状构件116和118可通过任意合适的方式——例如辊压成形、液压成形——弯曲成期望的形状。液压成形工艺的进一步细节公开在授予Jaekel的美国专利6,092,865中，该文在此引入以供参考。此外，管状构件116和118的长度和纵向曲率方面可以变化，以适应不同的车辆宽度和轮廓。

安装构件120和122由铝制成，并且各安装构件120和122完全包容了两个管状构件116和118中的每一个的一端。特别地，安装构件120完全包容了管状构件116和118的端部130，而安装构件122完全包容了管状构件116和118的相对的端部132。在图示实施方式中，安装构件120和122通过浇铸到管状构件116和118上而包容管状构件116和118。即，当制造保险杠组件100时，钢管构件116和118首先形成，接着，铝安装构件120浇铸到管状构件116和118的端部130上，并且铝安装构件122浇铸到管状构件116和118的相对的端部132上。然而，安装构件120和122可通过任意其它合适的方式——例如焊接——附着到管状构件116和118上。

如图36所示，各安装构件120和122为托架形式，提供了上部和下部安装板136、138，该安装板136、138设置成将管状构件116和118安装到车辆的空间构架114上。在图示实施方式中，各安装板136、138包括一个或多个开孔140，用于将各个安装构件120和122例如通过紧固件安装到空间构架114上。然而，安装构件120和122可通过任意其它合适的方式——例如焊接——安装到空间构架114上。而且，安装构件120和122可具有任意其它合适的结构以方便连接到车辆112上。

中间构件124可由任意合适的材料制成，例如钢、塑料复合物等，并且大致沿着管状构件116和118的全长延伸。中间构件124是弯曲的，从而为中间构件124提供了上安装部142和下安装部144。中间构件124还是弯曲的，从而赋予中间构件124一个纵向曲率，该纵向曲率与管状构件116和118的纵向曲率相应。中间构件124连接到管状构件116和118，使得上安装部142接合到管状构件116，而下安装部144接合到管状构件118。中间构件124可通过焊接或任意其它合适的方式固定到管状构件116和118上。中间构件124增强了刚性并加强了管状构件116和118。进一步地，中间构件124分散了传递到管状构件116和118上的载荷。

在图示实施方式中，碰撞吸收设备126由非金属材料——例如泡沫——制成。碰撞吸收设备126大致沿着保险杠组件100的全长延伸而覆盖管状构件116、118、中间构件124和安装构件120、122。碰撞吸收设备126可由例如紧固件、焊接等任意合适的方式稳固地安装到管状构件116、118和/或中间构件124上。碰撞吸收设备126还形成有相应于管状构件116和118的纵向曲率的纵向曲率。使用中，碰撞吸收设备126消耗车辆碰撞过程中传递到管状构件116、118、中间构件124和空间构架114的能量。

图37～39示出了保险杠组件200的另一实施方式。如图所示，保险杠组件200包括纵向延伸且构造成保护车辆防止碰撞的钢保险杠构件228、连接到钢保险杠构件228一侧的第一和第二铝安装构件220和222、以及连接到钢保险杠构件228相对一侧的碰撞吸收设备226。

在图示实施方式中，第一和第二安装构件220和222刚性地、并分隔开地安装到保险杠构件228上，使得保险杠构件228在第一和第二安装构件220和222之间延伸。进一步地，第一和第二安装构件220和222位于保险杠构件228和车辆的空间构架之间。通过将各个安装构件220和222刚性地安装到空间构架，保险杠组件200安装到车辆的空间构架上。使用中，碰撞吸收设备226设置成在前端或后端碰撞时受到碰撞力作用。碰撞吸收设备226在碰撞过程中塌陷以消耗能量，从而减少传递到保险杠构件228和车辆空间构架的碰撞力的强度。

保险杠构件228优选地由一长条金属片——例如高强度钢——制成。该金属片是弯曲的，以提供一个一体的保险杠构件228，该保险杠构件带有相对的端部230和232以及设置在中央并且在端部230和232之间延伸的中间部分234。该金属片是弯曲的，以赋予保险杠构件228一个纵向的曲率。该金属片可通过任意合适的方式——例如辊压成形、冲压、热冲压、液压成形——弯曲成期望形状的保险杠构件228。液压成形工艺的进一步细节公开在授予Jaekel的美国专利6,092,865中，该文在此引入以供参考。此外，该保险杠构件228的长度和纵向曲率可以变化以适应不同的车辆宽度和轮廓。

保险杠构件228的端部230和232以及中间部分234相配合，确定了一个上壁250、下壁252和位于上壁250和下壁252之间的中壁254。如图38所示，一个或多个开孔256设置在中壁254上，用于将保险杠构件228安装到碰撞吸收设备226和安装构件220、222上。此外，托架和/或加强构件258通过例如焊接附着在上壁250和下壁252之间，来增加保险杠构件228的刚度或加强该保险杆构件。例如，图37示出了位于保险杠构件228的中间部分234的托架/加强构件258。

第一和第二铝安装构件220和222与保险杠横梁228分别形成并刚性地附着到该保险杠横梁228上。在图示实施方式中，安装构件220和222附着到位于端部230和232之间的保险杠构件228的中间部分234上。各安装构件220和222的形式为安装托架，该托架提供了安装板260、262和位于安装板260、262之间的连接壁264、266。各安装构件220和222的安装板260设置成安装到车辆的空间构架上，并且安装板262设置成安装到保险杠构件228的中壁254上。在图示实施方式中，安装板260、262包括一个或多个用于例如通过紧固件安装的开孔268。然而，安装板260、262可通过例如焊接等任意其它合适的方式固定在合适的位置上。而且，安装构件220和222可具有任意其它合适的结构以方便连接到车辆和保险杠构件228上。

第一和第二铝安装构件220和222可通过任意合适的方式形成——例如挤压。第一和第二铝构件220和222还可形成有一个铝制部分和一个钢制部分。而且，铝安装构件220和222连接到钢保险杠构件228以防止腐蚀。例如，构件220、222和228可涂覆有防腐蚀材料。此外，安装构件220和222可为其它结构部件，例如设置成吸收碰撞力并且以预定方式变形的挤压罐。例如，各安装构件220和222的连接壁264、266可构造成以预定方式变形。此外，铝构件可由比钢轻的任意合适材料制成(或使用更坚硬的材料以为保险杠提供强度)，并且可形成为由更轻的材料制成的保险杠组件的任意构件，从而减轻了重量，同时保持保险杠组件的其它构件由例如钢等较强材料形成。

碰撞吸收设备226由非金属材料——例如泡沫——制成。碰撞吸收设备226大致沿着保险杠构件228的全长延伸。碰撞吸收设备226可由例如紧固件或焊接等任意合适的方式稳固地安装到保险杠构件228上。碰撞吸收设备226还形成有相应于保险杠构件228的纵向曲率的纵向曲率。使用中，碰撞吸收设备226消耗车辆碰撞过程中传递到保险杠构件228和空间构架的能量。

图40～42示出了保险杠组件300的另一实施方式。如图所示，保险杠组件300包括纵向延伸、且构造成保护车辆防止碰撞的钢保险杠构件328、附着到钢保险杠构件328一侧的第一和第二铝安装构件320和322、以及附着到钢保险杠构件328相对一侧的碰撞吸收设备326。

保险杠组件300大致类似于保险杠组件200。不同的是，安装构件320和322具有不同的构造并且附着到保险杠构件328的端部330、332。

第一和第二铝安装构件320和322独立于保险杠横梁328形成并刚性地附着到该保险杠横梁328上。在图示实施方式中，安装构件320和322附着到保险杠横梁328的相对端部330和332。特别地，如图41所示，各安装构件320和322连接到保险杠构件328，使得安装构件320和322的一部分连接到相应端部330和332而安装构件320和322的其余部分延伸穿出对应的各个端部330和332。这样，截短了保险杠横梁328的安装区域，使得其位于安装构件320和322外侧附着点之内。

各安装构件320和322的形式为安装托架形式，该托架提供了管状部分380和从管状部分380延伸的上部和下部安装板382、384。各安装构件320和322的上部和下部安装板382、384设置成安装到车辆的空间构架，并且管状部分380设置成安装到保险杠构件328。在图示实施方式中，上部和下部安装板382、384包括一个或多个例如通过紧固件安装到空间构架的开孔386。然而，安装板382、384可通过例如焊接等任意其它合适的方式固定到空间构架上。管状部分380容纳在由保险杠构件328的上壁350、下壁352和中壁354限定的空间内。管状部分380可通过焊接或任意其它合适的方式固定到壁350、352、354上。而且，安装构件320和322可具有任意其它合适的结构，以方便连接到车辆和保险杠构件328。

与安装构件220和222类似，安装构件320和322可通过任意合适的方式形成，例如通过挤压。安装构件320和322还可形成有一个铝制部分和一个钢制部分。而且，安装构件320和322连接到钢保险杠构件328以防止腐蚀。例如，构件320、322和328可涂覆有防腐蚀材料。此外，安装构件320和322可为设置成吸收碰撞力并且以预定方式变形的挤压罐。例如，各安装构件320和322的管状部分380可构造成以预定方式变形。

图43和44示出了保险杠组件400的另一实施方式。如图所示，保险杠组件400包括纵向延伸且构造成保护车辆防止碰撞的钢保险杠构件428、连接到钢保险杠构件428一侧的第一和第二铝安装构件420和422、以及连接到钢保险杠构件428相对一侧的碰撞吸收设备426。此外，托架和/或加强构件458通过例如焊接附着到保险杠构件428，以增加保险杠构件428的刚度或加强该保险杠构件428。

保险杠组件400大致类似于保险杠组件200。不同的是，安装构件420和422具有不同的构造，并通过由另一种材料——例如更重的钢——制成的连接构件490和492附着到保险杠构件428的端部430、432。从而，如图44所示，由托架420和构件490形成的安装托架组件472以及由托架422和构件492形成的安装托架组件474能用于将保险杠组件400连接成一个空间构架。

第一和第二铝安装构件420和422独立于保险杠横梁428形成并由连接构件490和492刚性地附着到该保险杠横梁428的相对端部430、432。各安装构件420和422的形式为安装托架，该托架提供了上部和下部安装板482、484和在上部和下部安装板482、484之间延伸的连接板485。各安装构件420和422的上部和下部安装板482、484设置成安装到车辆的空间构架，并且连接板485设置成安装到相应连接构件490和492上。在图示实施方式中，上部和下部安装板482、484包括一个或多个例如通过紧固件安装到空间构架的开孔486。然而，安装板482、484可通过例如焊接等任意其它合适的方式固定到空间构架。连接板485例如通过焊接连接到对应连接构件490、492的连接壁494。连接构件490、492还包括通过焊接或任意其它合适的方式固定到保险杠构件428的上壁450和下壁452的上壁496和下壁498。而且，安装构件420、422和连接构件490、492可具有任意其它合适的结构，以方便连接到车辆和保险杠构件428。

与安装构件220、222、320、322类似，安装构件420和422可通过任意合适的方式形成，例如通过挤压而形成。安装构件420和422也可形成有一个铝制部分和一个钢制部分。而且，安装构件420和422连接到钢保险杠构件428以防止腐蚀。例如，构件420、422和428可涂覆有防腐蚀材料。此外，安装构件420和422可为设置成吸收碰撞力并且以预定方式变形的挤压罐。

这里图示的保险杠组件示出了保险杠组件的几个例子，些保险杠组件使用例如钢等较重的材料和较轻的材料的组合以减轻保险杠组件的整体重量。在图示的实施方式中，较轻的材料是铝，而较重的材料是钢。需要理解的是，如果需要，可以使用其它材料。而且，较轻材料主要图示为较重材料的连接件的形式，例如安装托架。然而，较轻材料可为保险杠组件的任意元件，例如，较轻材料能用于例如面板或挤压罐等物体。

尽管已经联系某些特定的实施方式特别描述了本发明，需要理解的是，这种描述的目的是解释而不是限制，并且所附权利要求的范围应该按照现有技术所允许的范围尽可能宽地解释。

Claims (25)

1. 一种用于轻重量结构应用的混合部件，包括：

由高强度钢形成的钢构件；和

浇铸耦合构件，该浇铸耦合构件通过在所述钢构件一部分的周围现场浇铸半固态的铝而浇铸在所述钢构件的所述部分上，从而将所述耦合构件确定地且刚性地固定到所述钢构件上。

2. 根据权利要求1的混合部件，其中

所述钢构件的屈服强度至少约为1300MPa，并且所述浇铸耦合构件的屈服强度至少约为180MPa。

3. 根据权利要求1的混合部件，其中

所述钢构件为管状构件。

4. 根据权利要求1的混合部件，其中

其上浇铸有所述耦合构件的所述钢构件的所述部分是所述管状构件的一个端部。

5. 根据权利要求4的混合部件，其中

所述端部包括从所述钢构件朝外延伸的弯曲部分。

6. 根据权利要求4的混合部件，其中

所述端部包括截面为非圆形的部分。

7. 根据权利要求1的混合部件，其中

其上浇铸有所述耦合构件的所述钢构件的所述部分是所述管状构件的一个中间部分。

8. 根据权利要求7的混合部件，其中

所述中间部分包括截面为非圆形的部分。

9. 一种用于机动车辆的发动机架，包括

框架组件，所述框架组件带有由间隔的横向构件固定的一对间隔的轨道；

至少一个所述间隔的轨道和所述间隔的横向构件包括有

混合部件，该混合部件包括

由高强度钢形成的钢构件；和

浇铸耦合构件，该浇铸耦合构件通过在所述钢构件一部分的周围现场浇铸半固态的铝而浇铸在所述钢构件的所述部分上，从而将所述耦合构件确定地且刚性地固定到所述钢构件上。

10. 根据权利要求9的发动机架，其中

所述钢构件的屈服强度至少约为1300MPa，并且所述浇铸耦合构件的屈服强度至少约为180MPa。

11. 根据权利要求10的发动机架，其中

所述钢构件为管状构件。

12. 一种用于机动车辆的控制臂，包括：

混合部件，该混合部件包括：

由高强度钢形成且纵向弯曲的钢构件；和

浇铸于该钢构件上的浇铸耦合构件，所述各个耦合构件通过在所述钢构件一部分的周围现场浇铸半固态的铝而浇铸在所述钢构件的所述部分上，从而将所述耦合构件确定地且刚性地固定到所述钢构件上。

13. 根据权利要求12的控制臂，其中

所述钢构件的屈服强度至少约为1300MPa，并且所述各个浇铸耦合构件的屈服强度至少约为180MPa。

14. 根据权利要求13的控制臂，其中

所述钢构件为管状构件。

15. 一种用于机动车辆的仪表面板支撑结构，包括：

呈横梁形式的混合部件；和

位于所述混合部件各端的支架，

所述混合部件包括：

由高强度钢形成的钢构件；和

浇铸于所述钢构件上的浇铸耦合构件，所述耦合构件通过在所述钢构件一部分的周围现场浇铸半固态的铝而浇铸在所述钢构件的所述部分上，从而将所述耦合构件确定地且刚性地固定到所述钢构件上，所述浇铸耦合构件包括多个间隔的托架。

16. 根据权利要求15的仪表面板支撑结构，其中

所述钢构件的屈服强度至少约为1300MPa，并且所述浇铸耦合构件的屈服强度至少约为180MPa。

17. 根据权利要求16的仪表面板支撑结构，其中

所述钢构件为管状构件。

18. 一种用于机动车辆的保险杠组件，包括：

混合部件，该混合部件包括：

由高强度钢形成的钢构件；和

浇铸于所述钢构件上的浇铸耦合构件，各个所述耦合构件通过在所述钢构件一部分的周围现场浇铸半固态的铝而浇铸在所述钢构件的所述部分上，从而将所述耦合构件确定地且刚性地固定到所述钢构件上，

所述钢构件形成了纵向延伸且构造成保护车辆防止碰撞的钢保险杠构件，并且所述耦合构件形成了附着到所述钢保险杠构件上的第一和第二铝构件，其中所述钢保险杠构件在所述第一和第二铝构件之间延伸，并且所述第一和第二铝构件位于所述钢保险杠构件和车辆的空间构架之间。

19. 根据权利要求18的保险杠组件，其中

所述钢构件的屈服强度至少约为1300MPa，并且所述各个浇铸耦合构件的屈服强度至少约为180MPa。

20. 根据权利要求19的保险杠组件，其中

所述钢构件为管状构件。

21. 一种形成混合部件的方法，该混合部件用于轻重量的结构应用，包括：

将由高强度钢形成的钢构件成型为预定的构形；和

通过在所述钢构件一部分的周围现场浇铸半固态的铝而在所述钢构件的所述部分上浇铸一个耦合构件，从而将所述耦合构件确定地且刚性地固定到所述钢构件上。

22. 根据权利要求21的方法，其中

形成所述钢构件包括形成屈服强度至少约为1300MPa的钢构件，和浇铸所述浇铸耦合构件包括形成屈服强度至少约为180MPa的铝件。

23. 根据权利要求22的方法，其中

形成所述钢构件包括将所述钢构件形成为管状构件。

24. 根据权利要求22的方法，还包括

在高温中对所述混合部件进行热处理。

25. 根据权利要求24的方法，其中

在高温中对所述混合部件进行热处理包括将该混合部件热处理至大约440度。

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