CN102947080A - 用于车辆的复合构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的复合构件，尤其是比如像纵梁、横梁或A柱、B或C柱的结构构件；其中，所述复合构件由通过压力硬化的钢制成的结构构件构造，并且至少部分区域地在所述由压力硬化的钢制成的结构构件中，至少在部分区域中形状配合地插入或者成型地布置有塑料构件；并且其中，所述塑料构件是利用钢绞线强化的、基本上由热塑的塑料制成的构件；并且其中，将比如像加强肋的强化结构压铸(注塑成型)到所述塑料构件中。

Description

用于车辆的复合构件
本发明涉及一种用于根据权利要求1的前序部分所述的机动车的复合构件。
文献US 2008/0156425A1公开了一种用于制造构件的方法，在该构件中布置有一些预浸渍过(vorimpregnieren)的纤维材料，其中，外部的预浸料(Prepreg)布置在金属构件体上，其中，预浸料堆(Prepreg-Stapel)成型到三维的坯料(Vorform)中，该坯料在冲压机中被压入到构件体中。型坯(Vorformling)例如是由碳纤维强化的塑料，该用于强化的塑料应作为一种轻量化解决方案应用到结构构件中。
文献DE 10 2008 032 344A1公开了一种组件(Baugruppe)，尤其是车身。为了制造尤其用于车身的、一方面符合刚度和强度要求、另一方面不需要新的接合工艺但是仍然仅仅具有较小重量的构件，在此规定：所述组件由通过碳纤维强化的塑料制成的、多部分的构件构造。这尤其涉及一种纯纤维强化的塑料构件。
文献EP 1 483 137B1公开了一种经过强化的碰撞梁
Figure BPA00001623790700011
其中，所述碰撞梁具有聚合物基体(Polymermatrix)和金属的强化结构，其中，所述金属的强化结构包括金属丝或者说金属绞线(Metalllitze)，这些金属丝或者说金属绞线构造成基本上彼此平行的，并且聚合物基体具有至少一个第一层和一个第二层，其中，所述第一层围绕金属绞线布置并且所述第二层围绕所述第一层布置，其中，应将所述金属绞线中的几根层压到聚合物材料的两片之间，所述金属绞线形成聚合物基体的第一层，以便形成金属绞线带(Metalllitzenband)，其中，所述金属绞线构造到构件的一个或多个平面中。
文献US 4,849,147公开了用于制造中空的、纤维强化的塑料结构的方法，所述塑料结构带有一体成型的固定装置以布置外部部件。固定装置布置在由纤维材料制成的零件上，合成树脂注射到该纤维材料中。在注射塑料期间，手指将固定机构保持在位置上。
文献US 2007/0277926A1公开了一种用于成型机动车结构构件的装置和方法，并且该结构构件包括混合结构，该混合结构优选由两个或多个通过粘合剂彼此连接的部件组成，以便形成比传统的、由金属构造的构件更轻的结构构件。所述混合构件应基本不需涂层工艺
Figure BPA00001623790700021
其中应设置止动闭锁装置(Rastverschluss)，以便将构件彼此保持在一起。
文献US 5,888,600公开了一种经过强化的结构构件，该结构构件具有通道形式的层压结构，该层压结构由金属冲压件、通道形成型的板件以及位于其之间的、由结构泡沫制成的层组成。所述构件应通过以下方式形成，即将片状的塑料坯料压入到通道中并且使合成树脂进行热膨胀以形成结构泡沫。
文献US 2008/0014388A1公开了一种空腔类型的结构构件，该结构构件包括沿着主伸展方向延伸的包覆部件(Hüllkomponent)，其中，在所述包覆部件上布置有遮盖部件，并且在二者之间构造有空心腔室，并且在所述空心腔室中布置有强化结构，该强化结构包括人造的支撑结构，所述支撑结构至少在一些区域中遵循主伸展部，以便以至少几个区域并且以至少一个强化元件贴靠在包覆部件的内侧上，所述强化元件至少在一些区域中遵循主伸展部并且借助粘合剂层连接在人造支撑结构上。
本发明的目的在于：提供一种机动车的复合构件，利用该复合构件加快机动车的装配且利用该复合构件制造一种高稳定性的构件，所需的连接区域和功能构件已经集成在该构件中。
根据本发明，压力硬化的结构构件至少在部分区域中利用塑料构件强化，并且制造成共同的结构构件。在此首先由根据文献EP 1 483 137的纤维强化的塑料产生型坯，其中，如此构造这种型坯，从而所述型坯可在预设的位置上形状配合地插入到结构构件中。
phs构件在进行压力硬化或成型硬化之后，在还热的状态下在应插入塑料构件的区域中利用粘合剂层进行涂层以及尤其进行喷涂，并且紧接着插入塑料构件。因为塑料构件由热塑的塑料制成，所以尤其确保了与涂覆的粘合剂的连接，从而使得塑料构件完美地成型到phs构件上，其中，通过phs构件还残留的、尤其从150℃至350℃的温度，保证了粘合剂一方面非常好地连接到phs构件上且另一方面非常好地连接到塑料构件的热塑的塑料上。
在第一实施方式中，首先由片状的、利用钢绞线强化的塑料材料根据文献EP 1 483 137产生型坯，例如产生接近U形的型坯，并且紧接着利用压铸方法将强化结构、尤其是格栅类型的强化结构压铸到由型坯包围的空间中。利用这种尤其利用型坯的自由的U形支腿封闭的格栅类型的强化结构可压铸连接元件，如螺纹、螺母、螺栓等，其中，当这些元件应越过型坯的底壁(Bodenwandung)向外突出时，在型坯中存在相应的空隙。然而此外，也可利用格栅结构将用于安全带的皮带轮、用于气囊的容纳腔室等喷注到型坯中或者说在型坯中挤压包封。
紧接着型坯被如此插入到phs构件中，从而其例如U形的侧壁形状配合地贴靠在phs构件的侧壁上，其中，其利用粘合剂粘接地布置在phs构件的侧壁上。
为了强化而进行压铸的格栅结构因此全面地、既由phs构件包围又由型坯包围。
在另一种有利的实施方式中，塑料构件或者说型坯插入到phs构件中，然而其中，型坯的底壁放置在phs构件的底壁上，并且就此而言型坯形状配合地、全面地插入到phs构件中。带有塑料构件的phs构件紧接着被一起转送到注塑模具(Spritzgussform)中，并且附加地将塑料格栅喷注或压铸到塑料模具中。利用该格栅样品(Gittermuster)可将其他功能构件，尤其是螺纹、螺母、螺栓、容纳部、尤其是皮带用的可移位的容纳部、皮带轮、内饰或顶饰用的连接点、气囊装置用的连接点等喷注或者说挤压包封到塑料构件中。
结果，获得了机动车的复合构件，该复合构件紧接着利用通常的接合技术、尤其是焊接到相应的焊接点上或另外的接合方法连接到车辆中。
在另一种有利的实施方式中，将构造塑料构件的材料以及热塑的塑料并且必要时位于内部的玻璃纤维垫(Glasfasermatte)作为平面的、片状的构成物(Gebilde)使用，所述构造塑料构件的材料由通过编织或绞合成的钢丝元件(绞线)制成的基体组成，所述钢丝元件借助于纤维、尤其是粘胶纤维彼此之间保持一定的间距并且例如以交叉的形式敷设，其中，将出自phs工艺过程的、还热的phs部件置入到模具中，根据文献EP 1 483 137所述的片状材料在期望的位置处放置到phs构件上，并且紧接着利用工具、必要时也利用经过预热的工具成型到所述phs构件中。对于这种做法来说，也可以在放置片状元件前在phs构件上产生粘合剂层。
然后，如在第一种情况中一样连接构件。
对于本发明有利的是，在部分区域中利用塑料元件附加地强化压力硬化的构件，所述构件自身具有高的刚度和稳定性，其中，所述塑料元件自身具有高的刚度和有抵抗能力的。此外有利的是，复合构件能够以更大的制造深度安装到机动车中，其中，在复合材料的区域中也能够已经喷注地布置有用于螺栓连接部、安全带、气囊等的必需的连接区域。借助附图示例性地对本发明进行阐述。其中附图示出：
图1极其示意性地示出了用于根据本发明的构件的制造顺序；
图2是根据本发明的构件作为B柱时的侧视图；
图3是根据图2的构件的横截面图。
本发明的出发点一方面是由钢制成的压力硬化的构件，也就是说由以下方式制造的构件：由可热硬化的钢制成的钢板以冷加工方法制造成型，紧接着进行加热并在专门工具中再次进行冷却，其中，冷却超出临界硬化速度进行并且由此引起硬化，或者钢板热成型并且紧接着在热成型工具中以高于临界硬化速度的速度冷却和硬化。
制造的构件尤其可以是机动车的结构构件，该结构构件也可以具有复杂的形状。例如，所述结构构件可以是机动车B柱。
此外，根据文献EP 1 483 137，所述出发点是所谓的EASI材料，所述EASI材料同样由申请人研发，其中，这种材料是包括钢丝-粘胶纤维-纺织物(Gewebe)的片状材料，其中，这种钢丝-粘胶纤维-纺织物一方面由捻合的或编织的钢纤维(绞线)、尤其是高强度的、仅可以沿某一方向延伸或者形成格栅网的钢纤维组成，其中，钢丝纤维或者说由多根纤维捻合的或编织的绞线利用粘胶纤维彼此保持在一起。捻合的或编织的钢纤维绞线尤其可构造为经纱
Figure BPA00001623790700041
并且粘胶纤维可构造为纬纱或者反过来纤维绞线可构造为纬纱并且粘胶纤维可构造为经纱。此外，钢丝绞线也可以相应地嵌在由粘胶纤维制成的编织物或纺织物中。
将这种钢丝-粘胶纤维-纺织物与至少一个玻璃纤维垫和外置的热塑性薄膜以及从挤压机(Extruder)中流出的热塑性塑料(Thermoplast)一起加工成片状材料，所述片状材料通过纺织物相应地强化。钢丝-粘胶纤维-纺织物尤其可与热塑性塑料一起布置在两个玻璃纤维面之间，这两个玻璃纤维面由热塑性塑料隔开。
该片状的塑料材料1(图1)在第一方法实施方式中在相应的压模(Pressform)中在使用塑料的热塑性性能的情况下被挤压成型坯2。在另一方法阶段中，在phs构件3还热时将其从成型工具或冷却工具中取出，在应制造型坯2和phs构件3之间的复合部(Verbund)的区域中，所述phs构件利用粘合剂(未示出)涂覆并且紧接着将型坯2形状配合地插入到phs构件3中。钢纤维4有利地伸出型坯2的外棱边，所述钢纤维必要时也与涂覆的粘合剂接触，并且尤其由于编织或捻合而在端部上具有张开部(Aufspreizung)，因为所述张开部具有较大的表面积，所以其可以特别良好地与粘合剂共同作用。然而，也可利用phs材料在突出的端部上实施钎焊
Figure BPA00001623790700051
或者熔焊(Verschweiβung)。
在将型坯2插入到phs构件3中之后，所述phs构件3与型坯2一起转送到另一工具中，在该工具中实施压铸方法。通过压铸将格栅结构5成型到型坯2中或者说喷注和挤压到型坯2中，该格栅结构由于在压铸时的温度通过phs构件3进而型坯2的残余温度的促进与型坯2的塑料材料相连接，并且尤其在型坯中构造成一体的肋板结构。
伴随着将格栅结构5喷注到型坯2中，连接元件(未示出)也能够以已知的方式在格栅结构中或者利用格栅结构挤压包封地布置。
这种连接元件例如是螺母、螺纹、螺栓、气囊连接元件、气囊容纳元件、安全带连接元件、安全带皮带轮以及其他可以考虑的元件，这些元件容纳在、可能容纳在或者必须容纳在机动车的结构构件中、比如像A柱、B柱或C柱以及横梁和纵梁中。
替代地，首先将带有描述的连接元件或功能构件的肋板结构压铸到型坯中，以便然后将带有格栅结构的型坯朝向phs构件插入到phs构件中，从而使得肋板结构被phs材料和型坯包围。
制成的复合构件6(附图2)具有连接区域7，利用所述连接区域所述复合构件能够连接到车身中。
在另一种有利的实施方式中通过如下方式改变方法流程，即片状的EASI元件1代替型坯2在应设置塑料强化部的区域中安放在还热的phs构件3上，并且紧接着利用合适的工具、必要时借助进一步的热量形状配合地成型到phs构件中。
进一步紧接着的方法阶段相当于第一实施方式，其中，所述复合构件相当于第一实施方式的复合构件。
对于该有利的第二实施方式来说，也在结构构件和EASI元件之间布置有粘合剂层。
对于本发明有利的是，以成本低廉的方式制造复合构件，该复合构件由高强度的钢构件制成，该钢构件在部分区域中利用塑料强化，由于其特殊的构造而具有坚韧的断裂特性和良好的能量吸收特性，其中，用于其他构件的连接区域和连接元件已经附加地如此地包含在复合构件中，从而明显简化了机动车的随后的装配。
在带有由结构构件和型坯包围的肋板结构的实施方式中有利的是，通过由此得出的、钢绞线与结构构件的间隔，钢绞线的抗拉强度可最优地有助于所述复合构件的强度。

Claims (4)

1.用于机动车的复合构件，尤其是比如像纵梁、横梁或A柱、B或C柱的结构构件，其中，所述复合构件由通过压力硬化的钢制成的结构构件构造，并且至少部分区域地在所述由压力硬化的钢制成的结构构件中，至少在部分区域中形状配合地插入或成型地布置有塑料构件；并且其中，所述塑料构件是利用钢绞线强化的、基本上由热塑的塑料制成的构件；并且其中，将比如像加强肋的强化结构压铸(注塑成型)到所述塑料构件中。
2.根据权利要求1所述的复合构件，其特征在于，所述塑料构件粘接到所述钢构件中。
3.根据权利要求1或2所述的复合构件，其特征在于，利用加强肋喷注或者说成型用于有待连接到所述结构构件上的元件的连接元件和功能构件。
4.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，型坯的突出的绞线与phs构件粘接、钎焊或者熔焊。
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