CN101683869B - 车辆闭合面板组件和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆闭合面板组件和方法。闭合面板组件包括内部和外部面板，内部面板具有卷边边缘表面特征和纹路表面特征，如一组径向突起或粗糙物。粘合剂材料施加在所述面板之间，外部面板折边和粘合性地结合到内部面板。所述表面特征将所述面板附连在一起而不用粘合剂材料的诱导或中间热固化。外部面板具有包围卷边表面特征的折边边缘，粘合剂材料设置在它们之间以形成具有相对低收缩率的密封件。一种形成闭合面板组件的方法包括：例如分别通过使用型锻和模压在内部面板上形成第一和第二表面特征，将粘合剂材料施加在它们之间，且将面板折边以形成折缝。

Description

车辆闭合面板组件和方法

技术领域

本发明总体上涉及闭合面板组件和制造闭合面板组件的方法，且更具体地涉及折边的闭合面板组件，所述折边的闭合面板组件使用相邻闭合面板的折边和粘合剂结合的组合过程制成，而不用对制成的闭合面板组件进行诱导(induction)、中间或其它热固化。

背景技术

对于形成车辆发动机罩、车尾行李箱、门面板或其它车辆闭合面板组件存在多种制造方法。较常用的制造过程之一是粘合剂结合。使用粘合剂结合过程，部分粘性的结合或粘合剂材料层分配在相邻闭合面板的匹配表面上，所述闭合面板通常由片材金属制成。闭合面板然后能够经由一个或更多电阻焊接技术结合或焊接在一起。来自于电阻焊接过程的酷热在一定程度上有助于局部固化得到的焊接接头附近的粘合剂材料，焊接接头的其余区域被完全粘合性地结合。粘合剂材料经由随后的热固化和烤漆过程固化。与单独经由电阻焊接技术形成的焊接接头相比，粘合剂结合提供改进的抗疲劳性能和增加在焊接接头处或者沿焊接接头的柔韧性，而与闭合面板组件本身是由相同还是不同材料制成无关。

然而，尽管已知粘合剂结合的益处，但是常规粘合剂结合技术在用于制造某些类型的闭合面板组件时可能是次优的。例如，粘合剂结合的车辆发动机罩面板组件通常使用广泛称为“折边”的制造过程。如本领域技术人员理解的那样，术语“折边”描述了将一个闭合面板或片材折叠或弯曲到自身中或者往后折叠或弯曲到自身上或者折叠或弯曲到相邻设置的闭合面板中或上的过程。粘合剂/密封件材料在折边过程之前分配或者施加到相邻闭合面板中的一个或两个上以增加附加的结合强度。在折边完成之后，通常通过将结合的闭合面板组件在诱导或者中间固化站和/或烤漆炉中加热而使结合的闭合面板组件在升高的温度下固化。

一旦结合和固化的闭合面板组件被允许冷却到室温，在制造材料(例如，外部片材金属面板)中可能形成或者引起某些残余应力。在一些材料中，如车辆发动机罩面板组件和某些其它车辆闭合面板结构典型的铝-铝结合中，可能导致一些可察觉到的表面扭曲水平，扭曲可能导致在面板组件最易遭受残余应力的这些部分或区域处的次优外观。

发明内容

因此，提供优化的闭合面板组件以及优化用于形成这种组件的制造过程的方法。如本文例示的那样，闭合面板组件能够构造成车辆闭合面板组件，例如发动机罩面板组件、车尾行李箱面板组件、门面板组件等。然而，本领域技术人员将认识到在制造期间使用同时的折边和粘合剂结合过程的其它非车用闭合面板组件也能够使用本发明的组件和方法进行改进，因而本发明的范围并不限于车辆面板组件。

所述组件和方法都旨在消除上述闭合面板制造过程的诱导或中间固化阶段，从而消除任何相关的工具投资同时使得所制造的闭合面板组件的特定部分或暴露表面区域的热固化引起的扭曲的情况最小。不管闭合面板组件最终如何实施，它都包括第一或内部面板和第二或外部面板，第一和第二面板设置成彼此靠近且然后被折边，以围绕闭合面板组件的周边形成折缝。即，外部面板的一部分被向后弯曲、折叠或折边到内部面板的周边上或至少部分围绕内部面板的周边弯曲、折叠或折边，以连同如上文所述在折缝处进行粘合剂/密封件结合一起形成折缝。

在本发明的范围内，在折边过程之前，内部面板的各表面经受不同的预定变形过程，以在内部面板上形成预定表面特征。在内部面板的一个表面上形成或提供的纹路表面提供内部和外部面板之间的摩擦界面，从而相对于由常规结合和诱导固化面板组件提供的基准摩擦水平增加内部和外部面板之间的界面处或者沿所述界面的摩擦水平和结合强度。同样，在折边之前，粘合剂/密封件材料层分配或者施加在相邻面板之间。一旦外部面板相对于内部面板折边，以形成折缝，纹路表面特征和卷边边缘表面特征将内部和外部面板紧固或附连在一起，而不需要在任何最终烤漆操作之前常规应用的随后诱导或中间固化步骤。

具体地，一种闭合面板组件，例如发动机罩面板组件、车尾行李箱面板组件、门面板组件等，包括上述内部面板和外部面板。所述内部面板具有纹路表面特征，如一系列或一组径向突起，表面粗糙物或者其它相对高摩擦的表面光洁度或纹路。内部面板也具有卷边边缘表面特征，所述卷边边缘表面特征能够被型锻或变形以增加内部面板边缘的直径或厚度。粘合剂/密封件材料层在内部和外部面板之间的界面处分配或施加到内部和外部面板中的任一个或两个上。外部面板被向后折叠、弯曲或折边到第一面板上或者围绕第一面板折叠、弯曲或折边。由于纹路和卷边表面特征，从而不需要以常规方式进行粘合剂材料的任何诱导或中间固化。

一种形成这种闭合面板组件的方法包括：在第一或内部面板上形成纹路和卷边边缘表面特征；将粘合剂/密封件材料层在所述面板之间的界面处分配或施加到第一和/或第二面板上；将第二面板折叠、弯曲或折边到第一面板上以形成折缝。不管如何构造或成形，第一和第二表面特征都起作用以相对于由常规结合或焊接结合和诱导固化面板组件提供的基准摩擦水平增加第一和第二面板之间的界面处或者沿所述界面的摩擦水平，从而将第一面板在折缝处或沿折缝附连、紧固或附接到第二面板上而不需要粘合剂材料的热固化。

根据一个实施例，卷边边缘表面特征的形成可以包括使得第一面板的边缘经受型锻过程，即通过使得第一面板置于型锻块或模的相应部分之间且然后锤击、调整或者成形第一面板，从而形成一系列合适的径向突起或粗糙物。形成纹路表面特征能够包括使得第一面板的表面经受同时或独立的模压过程，从而使得第一面板设置有一组径向突起或其它希望表面粗糙物。如果需要，所述方法能够任选地包括第一和第二面板的电阻焊接，如通过在多个离散焊接接头处或者折缝处或沿折缝进行点焊，以进一步增加制造的闭合面板组件的强度。

本发明的上述特征和益处以及其它特征和益处从用于实施本发明的最佳模式的以下详细说明结合附图显而易见。

附图说明

图1是示例性车辆闭合面板组件的示意图；

图2是闭合面板组件的现有技术示意性截面侧视图，示出了可能增加的残余应力区域；

图3是描述用于制造图1所例示的闭合面板组件的过程或方法的流程图；和

图4是根据本发明一个实施例的已完全制成的车辆闭合面板组件的示意性截面侧视图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记贯穿多个附图指代相同或类似的部件，且以图1开始，闭合面板组件10包括第一或内部面板12和第二或外部面板18。图1的闭合面板组件10构造为用于车辆(未示出)的示例性发动机罩面板组件，但是在本发明的范围内也能够使用其它车辆和非车用闭合面板增加。例如，闭合面板组件10能够实施为用于车辆的车尾行李箱面板组件或门面板组件或非车用物体或任何其它面板组件，其中一个片材金属面板设置成靠近另一个片材金属面板且经受折边过程，如上所述。

不管如何构造，闭合面板组件10都包括具有宽度H的折缝14。折缝14通过将外部面板18相对于内部面板12折叠、弯曲或折边形成。在折边之后，如果需要，折缝14能够电阻焊接以进一步增加面板12，18之间的耐用性和结合强度。然而，在一些实施例中，能够使用单独的粘合剂结合，而不偏离本发明的范围。例如，一系列离散点焊件16能够围绕折缝14的周边使用，点焊件16大约等间距。类似地，折缝14能够使用例如激光焊接、电弧焊接或其它连续焊接技术围绕其周边被连续焊接。内部面板12和外部面板18能够各由相同或不同类型的片材金属制成。当闭合面板组件10具体地构造为车辆发动机罩面板组件时，如图1所示，面板12，18能够大致或全部由铝或其它合适的轻质金属制成。

参考现有技术图2，以截面侧视图示出了闭合面板组件10A，以更详细地示出在折边和焊接结合已经根据常规过程和方法完成之后各层的相互关系。粘合剂材料22层分配或施加在内部面板12和外部面板18之间，折缝14通过将外部面板18相对于内部面板12折叠、弯曲、卷绕或折边形成。如果需要，点焊件16在暴露的外部面板18上形成以进一步结合面板12，18。

折边过程形成具有弯曲内壁或表面34的折边边缘20。折缝14至少部分地包围第一面板12靠近内表面34的边缘表面37。粘合剂材料22填充由面板12，18和内表面34以及在面板12，18之间的一对大致平坦或线性的界面(箭头A，B)限定的腔38。为了清楚起见，界面(箭头A，B)显示为比在结合之后实际上看起来要更大或更宽，如本领域技术人员理解的那样。即，一旦面板12，18已经结合，粘合剂材料22从界面压出或挤出，使得面板12，18彼此立即靠近。粘合剂材料22将保持在腔38中。外部面板18的表面28朝第一面板12定向，粘合剂材料22层结合到该表面28上。

仍参考图2，总体上以24示出的残余应力区域在闭合面板组件10的折边端部20内存在。如本文使用的那样，术语“残余应力区域”通常描述在折边、常规热固化和烤漆之后具有相对增加或升高的应力的局部区域。这种残余应力能够导致大约+/-1至5毫米的可察觉表面扭曲水平。此外，残余应力能够导致升高的塑性应变，这主要由折边过程之后在诱导或中间热固化期间发生的粘合剂收缩引起。因此，提供本发明的组件和方法以从制造过程消除这种热固化，如参考图3和4在下文阐述的那样。

参考图3，结合图4，提供一种制造过程或方法100，用于最小化或消除上述闭合面板组件10的扭曲和塑性应变。以步骤102开始，内部面板12的边缘表面37例如通过使得边缘表面37经受型锻过程而至少部分地卷边或变形，以形成卷边边缘表面特征33。如本文使用的那样，术语“型锻”描述了一种冷加工金属成型技术，其中使用受控的高压施加来使金属塑性变形至最终期望形状，这是通过将金属片材置于型锻块或模的相应半部之间且通过锤击或通过其它施加力来促使金属片材适合于模的特征来实现。

在步骤104，相对高摩擦表面图案或纹路表面特征30在内部面板12的主表面29上形成。纹路表面特征30能够以多种方式形成，例如通过使得内部面板12的主表面29经受模压过程，从而形成一组径向突起、突块、粗糙物或其它期望表面特征，如图4的界面(箭头B)处所示的那样。如本文使用的那样，术语“模压”指的是另一种冷加工金属成型技术，也使用大的力来使得工件(如外部面板18)塑性变形，从而外部面板18与模的轮廓或形状一致。模压能够使用齿轮驱动的冲床、机械冲床、液压致动的冲床等完成，且能够提供需要的高离隙或非常精细的特征。

在步骤106，粘合剂材料22层在由箭头A和B表示的界面处分配或施加到各第一和第二面板12，18中的任一个或两个上。如图2所示，为了清楚起见，由箭头A和B表示的界面显示为比在结合完成之后(即，在粘合剂材料22已经从界面挤出或压出之后)实际上看起来要更大或更宽。在本发明的范围内，粘合剂材料22能够由一种或两种聚合物构成，如环氧树脂基粘合剂/密封件或在图4箭头A和B表示的界面处或沿界面提供强结合能力同时在腔38内相对弱的结合能力的情况下也提供强密封能力的其它合适材料。此外，粘合剂材料22可以具有低的收缩率或量，以使得上述折边端部20处的扭曲最小，根据一个实施例，最大许可粘合剂收缩率按体积计小于约5％。

在步骤108，外部面板18折边到内部面板12，从而形成具有宽度H的折缝14(见图1)。在外部面板18折边到内部面板12中，纹路表面特征30在箭头B所示的界面处在折缝14处或者沿着折缝14与外部面板18的表面28摩擦接触，从而提供相邻面板12和18之间的充分摩擦界面。根据图3的方法100形成的卷边边缘表面特征33和纹路表面特征30的结合有助于将面板12，18附连、紧固或附接在一起，而在任何随后的精加工过程(例如烤漆)之前不需要粘合剂材料22的诱导或中间热固化。粘合剂材料22然后被允许自固化。闭合面板组件10然后能够取决于闭合面板组件10的特定设计或预期用途而根据需要涂漆、涂层和/或烘焙。本领域技术人员将认识到，上述组件和方法也能够应用于三个面板堆叠体的折边。类似地，通过控制或提供具有各种结合和密封属性的粘合剂材料22，该构思能够容易地应用于钢内部面板/铝外部面板设计或采用其它不同金属的其它设计。

虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式，但是本发明所属领域技术人员应当认识到在所附权利要求书范围内的用于实践本发明的各种可选设计和实施例。

Claims (17)

1.一种闭合面板组件，包括：

第一面板，所述第一面板具有纹路表面特征和卷边边缘表面特征；

第二面板；和

设置在所述第一面板和所述第二面板之间的粘合剂材料层；

其中，所述卷边边缘表面特征用于将所述第一面板附连到所述第二面板，所述第二面板相对于所述第一面板折边和粘合性地结合，从而形成折缝，使得所述纹路表面特征在所述第一面板和所述第二面板之间的所述折缝处提供摩擦界面，藉此在不用热固化所述粘合剂材料层的情况下将所述第一面板附连到所述第二面板。

2.根据权利要求1所述的闭合面板组件，其中，所述纹路表面特征包括一组径向表面突起和一组表面粗糙物中的一种。

3.根据权利要求1所述的闭合面板组件，其中，所述第一面板和所述第二面板中的至少一个由铝制成。

4.根据权利要求1所述的闭合面板组件，其中，所述第二面板具有折边边缘，所述折边边缘至少部分地包围所述第一面板的所述卷边边缘表面特征，其中，所述粘合剂材料层设置在所述折边边缘和所述卷边边缘表面特征之间，从而形成密封件。

5.根据权利要求1所述的闭合面板组件，其中，所述粘合剂材料层是环氧树脂基材料层，且具有按体积计小于5％的收缩水平。

6.一种车辆发动机罩面板组件，包括：

内部发动机罩面板，所述内部发动机罩面板具有纹路表面特征和卷边边缘表面特征；

外部发动机罩面板；和

设置在所述内部发动机罩面板和所述外部发动机罩面板之间的粘合剂材料层；

其中，所述外部发动机罩面板使用所述粘合剂材料层折边和粘合性地结合到所述内部发动机罩面板，从而形成折缝，使得所述纹路表面特征和所述卷边边缘表面特征在所述折缝处将所述内部发动机罩面板附连到所述外部发动机罩面板，而不用热固化所述粘合剂材料层。

7.根据权利要求6所述的车辆发动机罩面板组件，其中，所述外部发动机罩面板沿所述折缝电阻焊接到所述内部发动机罩面板。

8.根据权利要求6所述的车辆发动机罩面板组件，其中，所述内部发动机罩面板和所述外部发动机罩面板中的每个均至少部分由铝制成。

9.根据权利要求6所述的车辆发动机罩面板组件，其中，所述纹路表面特征是以下中的一种：从所述内部发动机罩面板延伸的一组径向突起和在所述内部发动机罩面板上形成的一组表面粗糙物。

10.根据权利要求6所述的车辆发动机罩面板组件，其中，所述折缝至少部分地包围所述卷边边缘表面特征。

11.根据权利要求10所述的车辆发动机罩面板组件，其中，所述粘合剂材料层具有按体积计小于5％的收缩率。

12.根据权利要求11所述的车辆发动机罩面板组件，其中，所述粘合剂材料层至少部分由环氧树脂构成。

13.一种形成闭合面板组件的方法，所述方法包括：

在第一闭合面板的第一表面上形成纹路表面特征；

在所述第一闭合面板的第二表面上形成卷边边缘表面特征；

将粘合剂材料层施加到所述第一闭合面板和第二闭合面板中的至少一个上；和

将所述第二闭合面板折边到所述第一闭合面板上，从而形成折缝，使得所述纹路表面特征和所述卷边边缘表面特征将所述第一闭合面板附连到所述第二闭合面板，而不用热固化所述粘合剂材料层。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述闭合面板组件构造为车辆发动机罩面板组件。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，形成卷边边缘表面特征包括使得所述第一闭合面板的所述第二表面经受型锻过程，且其中形成纹路表面特征包括使得所述第一闭合面板的所述第一表面经受模压过程，从而形成一组径向突起。

16.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述第一闭合面板沿所述折缝电阻焊接到所述第二闭合面板。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电阻焊接包括点焊。

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