CN105034970A - 制造汽车内饰件的方法及汽车内饰件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造汽车内饰件（1）的方法，所述汽车内饰件（1）包括形成凹槽（4）的装饰层（2），以及装饰元件（3），所述装饰元件（3）焊接在所述装饰层（2）的所述凹槽（4）中，其中所述装饰元件（3）被引入所述凹槽（4）中且随后通过焊接固定在所述凹槽（4）中。根据本发明，焊头（8）用于焊接，例如超声波发生器，其包括具有多个突出（10）的接触侧面，所述多个突出（10）被相互间隔地布置成一排且朝着接触表面（11）逐渐变细，其中将用于制造焊缝的所述焊头（8）压靠在所述凹槽（4）区域中的所述装饰层（2）的后侧，一定程度上使得所述凹槽（4）纵向上的突出（10）接触所述装饰层（2）的后侧，一定程度上相互偏离，其中所述突出（10）的宽度相当于所述装饰元件（4）宽度的至少50%。

Description

制造汽车内饰件的方法及汽车内饰件
技术领域
本发明涉及制造汽车内饰件的方法，该汽车内饰件包括具有凹槽的装饰层，其中装饰元件焊接在装饰层的凹槽中，本发明还涉及相应的汽车内饰件。
背景技术
为了制造该汽车内饰，从目前的技术水平已知，例如，从WO2013150026中已知，为了首先将装置元件引入装饰层的凹槽中并随后将超声波发生器在凹槽的区域内压靠在装饰层的后侧面，从而合并一连接到装饰层的超声波焊缝将装饰元件连接到装饰层。
在已知的方法中存在一些问题。一方面，由于超声波焊缝的合并，装饰层相对地显著变弱。这与装饰层的机械负荷能够导致装饰层上的损坏。更进一步的问题在于，根据已知技术制造的汽车内饰，偶尔会成在A侧上的划线，并且这些划线来源于合并的超声波焊缝。此外，根据已知技术的方法获得的装饰元件和装饰层之间的连接是不可靠的，即，可能造成装饰元件从装饰层脱离。
发明内容
本发明的目的在于提出一种制造汽车内饰件的方法，以及由此制造出的汽车内饰件，其能够使上述问题不发生或仅在较小程度上发生。
根据本发明，该目标通过使用焊头来实现，例如，特殊形状的焊头，例如，超声波发生器（ultrasoundsonotrode）（也被称为“超声波焊头（horn）”）。用于将装饰层焊接至装饰元件的任何种类的焊接装置都能构成关于本发明的“焊头”。焊接能通过利用超声波能量来实现，例如，由本发明非限定性实例所示出的超声波发生器产生的超声波能量。焊接的其他方法还涉及热能、电能和/或辐射能的运用。在下文中，所提及的术语“焊接”能理解为“超声波焊接”，但并不限于该术语本身；同理适用于，例如，“焊缝”、“焊接连接”等。
焊头包括接触侧面，即，在焊接期间面对工件的一侧，并且其具有多个突出。这些突出被排成一排，优选为精确的一排。尤其是，所有突出能被安排在一条直线上。尤其是，所有突出能以相同的方式远离其各自相邻的突出，即，相邻的突出总是以相同的（关于长度和方向）位移矢量相互远离。每个突出具有接触表面，当合并焊缝时，其压靠装饰层的后侧面。突出彼此严格定位，即，彼此不可替换。优选地，焊头的接触侧面在两个突出之间不与凸出物接触。突出被设计成朝着接触表面逐渐变细。
运用这种方法，焊头，例如超声波发生器，被抵靠着装饰层的后侧面，使得布置成一排的突出在凹槽的纵向上与装饰层的后侧面接触。优选地，这排突出至少超过其平行于凹槽纵向延伸的一部分长度。突出的宽度相当于装饰元件宽度的至少50%。
由于使用了多个彼此远离的接触表面或突出，装饰层和装饰元件相对于焊接前的初始条件保持不变的区域保持在连接位置之间，其中，装饰层和装饰元件之间的连接通过焊接合并。通过这种方法，可以确保装饰层仅产生轻微的弱化，因为足够大的非弱化区域保持在由单个突出产生的焊接位置之间，通过这种方法装饰层的机械性能得到充分保留。
由于逐渐变细的形状，使得同时获得充分高的能量（例如，超声波）强度成为可能，以便达到装饰层的金属熔化的效果，只能非常接近焊头（例如，超声波发生器）并因此不在装饰层的可见侧的区域内。在凹槽宽度方向上的焊缝的可靠位置能够是装饰元件宽度的至少50%的凸出物宽度处。焊接连接通常通过该方法产生在凹槽的最低点，通过这种方法进一步降低了装饰层的可见侧出现痕迹的风险。
装饰层能够形成凸出物，凸出物朝向后侧面并相当于凹槽的形状。装饰层的厚度，其能够例如在0.5至2mm之间，能够例如在焊缝合并之前在凹槽区域中大致恒定（在焊缝合并之后，装饰层中仅被焊接能量熔化了的材料处的厚度本质上不恒定）。“大致恒定”或“本质上恒定”是指框架厚度的制造误差仅在±30%，优选为±20%，尤其优选为±10%的范围波动。如果装饰层的厚度在凹槽的区域中恒定，则通过装饰层在凹槽区域处弯成U型来得到凹槽。装饰层因此在凹槽区域处形成凸出物，该凸出物在后侧方向上突出超过装饰层的后侧表面，在凹槽旁。
如果焊头（例如超声波发生器）被压靠在凸出物上，可以用很小的力确保焊头总是压靠在相当于凹槽最低点的凸出物最高点上，这是由于以相对宽泛的方法设计的突出（因此突出在沿着横向于凹槽纵向的方向上有较长延伸）。这是有利的，因为在该位置合并的焊缝被尽可能地远离汽车内饰件的可见侧，通过这种方法，能够特别可靠地确保可见侧不会出现痕迹。
如果每个凸出物的宽度为装饰元件宽度的和/或凸出物宽度的至少80%，优选为至少100%，且尤其优选为至少150%或甚至至少300%，则能够确保以特别简单的方法将焊头准确地压在凸出物的最高点或凹槽的最低点。同时，焊头的宽度比装饰元件的宽度小100倍，优选为小20倍，尤其优选为小10倍。突出在焊头，例如超声波发生器，的纵向方向上，即凸出物相互偏离的方向上，并且该方向正交于高度方向，的空间拓展被表示为凸出物的宽度。宽度例如能够在1mm至10cm之间，优选地在5mm至5cm之间。
各个突出能具有前界定表面和后界定表面，它们终止于纵向（即相邻突出的方向）。这两个界定表面彼此间的夹角在0°至90°之间，优选为0.5°至20°之间，且尤其优选为1°至10°之间。这两个表面间的角度指明了突出向着接触表面越变越细的程度并且因此影响着焊接装饰层期间焊接能量的分布，即声场的分布。已经清楚的是通过该范围内的角度，能够可靠地确保装饰层A侧不会出现痕迹。通过突出的形状，能够尤为优选地在将焊头即超声波发生器压靠装饰层时，使装饰元件（因此装饰元件的这一侧远离装饰层）可见侧的焊接能量（即超声波）的波动幅值较低，从而不对装饰元件造成可见的损伤。（示例的）超声波幅值例如直接在超声波发生器中能在10μm至40μm之间，优选为大约20μm。焊接能量能充分地深入地渗入材料，以便于熔化面向装饰层的装饰元件表面，并且因此产生装饰元件和装饰层之间可靠的连接。
在本方法的一种变体中，凹槽可以至少在一些区域中呈拱形。尽管如此，由于突出的较长宽度，对多个突出的焊接能在凸出物的一段长度部分同时进行。突出在一些位置倾斜地接触凸出物，即由于凹槽的拱形，在这些区域中突出的宽度方向不与凹槽的纵向正交。然而，由于突出的较长宽度，仍确保凸出物的最高点被触碰（例如安排在圆绳中部上方的凸出物的区域，其中圆绳作为装饰元件），以便于在凹槽的最低点焊接。相反的，在突出更窄的情况下，然而，凸出物的问题仅仅是触碰其边缘，即远离其最高点，以便于在凹槽的最低点但是靠近装饰层的可见侧处完成焊接，其中这能导致不想要的可见痕迹。
突出的长度例如能在0.2mm至15mm之间。尤其优选的是，长度在0.5mm至6mm之间或在1mm至3mm之间。这里的意思是凸出物长度在它们的足部，即在远离接触表面的接触侧一端。相较而言，接触表面能长0.3mm至3mm之间。凸出物例如能相互远离1mm至10mm之间。这里的意思是相邻凸出物边到边的距离。相邻凸出物中间到中间的距离例如能在1.5mm至16mm之间。凸出物边到边的距离例如能是突出长度的二分之一到二十倍之间，优选为一到十倍之间，或者两到五倍之间。每个突出的高度例如能在0.5mm至10mm之间，并且优选的在1mm至6mm之间。
由热塑材料形成的装饰层适用于本发明。适用的装饰层的厚度例如能在0.5mm至2mm之间，硬度在50邵氏硬度至90邵氏硬度之间。装饰元件也能由热塑材料形成。装饰元件也能具有上述规定范围内的硬度值。
在随后的方法步骤中，具有装饰元件的装饰层能连接至中间层和/或载体。例如，载体至少包括部分的塑料（例如强化纤维聚丙烯载体），其中装饰层具有装饰元件，并且载体能被放进后发泡模具，并且其中发泡塑料材料被导入装饰层和载体之间，以便由此将装饰层连接至载体。
本发明，除了方法，还涉及能够根据上述方法制造的汽车内饰件。汽车内饰件包括具有凹槽的装饰层，其中凹槽的开口朝向汽车内饰件的可见侧。凹槽接收在可见侧可视的装饰元件。凹槽区域中的装饰层形成凸出物，凸出物相当于凹槽并且面向远离可见侧的汽车内饰件后侧。凸出物包括沿凹槽纵向交替布置的多个第一和第二区域。各个第一区域的凸出物具有最大高度。这指的是凸出物的最大高度在各个情况下被定义为各个第一区域的最大高度。凸出物尤其能由弯曲成凹槽形状的装饰层形成。相应地，最大高度能等于凹槽的最大深度。
各个第二区域包括凸出物的压痕（刻痕），其限制了彼此相邻的两个第一区域。第二区域中凸出物的高度下降到剩余高度，该剩余高度小于各个相邻安置的第一区域中的最大高度。如果考虑沿着正交于凹槽纵轴的截面的横截面，在第一和第二区域中，那么区别在于穿过第二区域的横截面中的凸出物的高度相当于最大剩余高度，至少超过一部分凸出物的宽度。第一区域中的高度大于至少一些区域。压痕（刻痕）或者第二区域中高度的下降因下述事实而起，其中这些区域中的焊接通过焊头即超声波发生器的突出完成，其中装饰层的材料至少局部熔化。
尤其优选的是，第二区域中凸出物的高度能在凸出物的部分宽度上等于最大剩余高度，其准确相当于宽度部分，其中相邻第一区域中的凸出物的高度大于或等于最大剩余高度。第二区域中的凸出物的高度因此在之前大于剩余高度处降低。装饰元件和装饰层之间的焊接连接出现在各个第二区域中，然而没有这种焊接连接出现第一区域，或者这种焊接连接仅仅出现在相邻第二区域的边上。尤其优选的，各个第二区域的凸出物能在一个连续区域中具有最大剩余高度。该区域能优选地布置在宽度方向上凹槽的中部。
本方法的进一步实施例示出了焊头，例如超声波发生器（超声波焊头），其中齿相对于发生器的纵轴倾斜。倾斜例如是5-30度，优选为10-20度，最优选为15度。
进给元件被用于相对于要制造的汽车内饰件移动焊头，例如发生器，该进给元件适于保证滑动方向相当于齿的方向。这样，能够实现在要制造的内饰件的角落，尤其是要制造的内饰件的管道连接件/部分的角落，提供齿的结构。因此，可以生产连角落区域的压痕都是由焊头的齿制成的汽车内饰件。因此，齿的压痕有三个方面被权利要求保护：1.根据本发明的焊头/发生器，其示出相对于焊头纵轴成角度/倾斜的齿；2.生产方法，其中进给元件允许焊头在齿的方向上滑动；3.内饰件，其具有由齿制出的压痕，其特别位于内饰件的中空空间的角落区域，这是平行于焊头纵轴的齿通常情况下无法完成的。
凸出物在其最高点的环境中能被设计成例如半圆的形式以及设计成便于半设置在最大高度的圆形的点在凹槽的中心的形式。在第二区域，凹槽或者该凸出物的中间区域的凸出物的形状能被降低到最大剩余高度，然而凸出物在其外部区域中的形状在第一和第二区域中能够是相等的，其中凸出物的高度在任意情况下都小于最大剩余高度。
附图说明
本发明的实施例将在下文中结合附图进行更详细的说明。其中：
图1是在其制造过程中汽车内饰件的一个实施例，其中，截面图横向于装饰元件，
图2是在制造汽车内饰件的方法的第一个时间点上的汽车内饰件的侧视图，
图3是和图2相同视角，但是在方法的后一时间点的汽车内饰件的侧视图，
图4是汽车内饰的一个实施例的后侧面的主视图，
图5是穿过图4的汽车内饰件的第一区域的截面图，
图6是穿过图4的汽车内饰件的第二区域的截面图，
图7是在装饰元件焊接前汽车内饰件的进一步实施例的侧视图，
图8是在图7的汽车内饰件的后侧面上的视图，并处于装饰元件带有明显焊头的焊接期间，这里表现为超声波发生器，
图9是在装饰元件焊接后的图7的汽车内饰，以及
图10a至10c是焊头的实施例，例如超声波发生器（超声波焊头）。该发生器示出了相对于焊头的纵轴倾斜的齿。示例示出了15度的倾斜。
具体实施方式
图1显示了汽车内饰件1，其中所述汽车内饰件包括装饰层2以及装饰元件3。在装饰元件3附近的装饰层2通过装饰元件形成凹槽4，该装饰元件在以弧形的方式存在的凹槽4附近具有基本相同的厚度。相应地，凹槽4附近的装饰层2形成凸出物5，其面对后侧面且对应凹槽的形状。装饰层2和装饰元件3设置在包括多个开口7的器具6上，通过对装饰层2施加真空从而使其固定在器具6上。焊头8，例如超声波发生器，在后侧面压住凸出物5，以便在凸出物5或凹槽4附近的装饰层2和装饰元件3之间形成焊接连接。焊接能（例如超声波能）通过焊头/超声波发生器耦合入在凹槽附近的装饰层2。
焊头/超声波发生器8包括接触侧面9，突出10从接触侧面9凸出，在焊接过程中，这些喷射物通过接触侧面11与凸出物5接触。这在图2和图3中得到识别，图2和图3显示了汽车内饰件1和焊头/超声波发生器8的侧视图。据此，图2示出了本方法初始时刻的汽车内饰件，在该时刻，装饰层2和装饰元件3之间还没形成焊接连接，而图3示出了焊接连接形成后的汽车内饰件。图2中，焊头/超声波发生器8的接触侧面11和凸出物5的最高区域20接触。装饰层2和/或装饰元件3的材料在图2所示的汽车内饰件的时刻和对应图3中的汽车内饰件的时刻之间区域熔化，其中焊头/超声波发生器在器具6的方向上进一步移动。以这种方式，焊头/超声波发生器在突出10附近以一定穿入深度12穿入凸出物5。通过熔化凸出物5附近的装饰层材料，在装饰层2和装饰元件3之间形成焊接连接。以图2和图3的侧视角度无法识别出装饰元件3，因为它被形成凸出物5的装饰层2材料覆盖。
在图2和图3中能具体识别出焊头（例如超声波发生器）的形状，特别是突出10的形状。各个突出10具有前限定面21和后限定面22。两个限定面彼此呈现一个约10°的角度。各个突出最下部长约2-3mm。在接触侧面上突出的长度约1.5mm。本实施例中的突出大约3mm高。相邻的突出从外边缘到外边缘间距5mm，从中部到中部间距7-8mm。图1能识别出焊头/超声波发生器8或凸出物10的宽度，且其大约是装饰元件3的宽度的120%。
图4示出了装饰元件3焊接至装饰层2之后的汽车内饰件从后侧面的俯视图。正如所识别的，汽车内饰件1包括第一区域13和第二区域14。第二区域14对应凸出物5的截面，其中突出10的接触侧面11和凸出物5接触。相应地，在这些区域形成装饰层2和装饰元件3之间的焊接连接。相反，第一区域13对应于没有和接触侧面11相接触的凸出物5的截面，即在这些区域装饰元件3和装饰层2之间没有焊接连接。图4示出剖面线15和16。剖面线15穿过第一区域13，而第二剖面线16穿过第二区域14。图5示出了汽车内饰件沿剖面线15的横截面图。正如通过比较图1和图5而识别的，在剖面线15附近，经焊接汽车内饰件1的横截面没有改变。为此，凸出物5仍具有初始最高高度17。相反，通过沿剖面线16的截面以及图6所示的能够识别出，在第二区域14的凸出物5的高度减少至剩余高度18。汽车内饰件1的横截面在各处经平整，在这些地方，实施焊接连接之前凸出物5高于剩余高度18。这些横截面基本没变，即和图5所示相同，凸出物5的高度已经预先地低于剩余高度18。并且，在图6中能识别出装饰元件3和装饰层2之间的曲面边界不再存在，即这两种材料在凸出物5最初的最高点或凹槽4的最低点周围彼此间熔化。
根据前述汽车内饰件，例如从具有70邵氏硬度的硬度等级的热塑性聚氨酯表皮形成装饰层2。装饰元件3例如能包括基本相同的材料，然而其不容易染色。装饰层例如能具有约1mm的厚度，而装饰元件例如能设计成具有约5mm直径的圆形绳索。装饰层2和装饰元件3也能以下述图7和图9实施例中的相同方式设计。
图7至图9示出了汽车内饰件的替换实施例。其不同于图1至图6的汽车内饰件，因为凹槽4或凸出物5弧形设置于区域19。相应地，装饰元件2也在该区域弧形设置。如图8所示，根据制造本实施例的汽车内饰件的方法，焊头，例如具有突出10的超声波发生器8，也用来接触凸出物5。图8透视地示出了焊头/超声波发生器8，在该透视方式中，对于焊头/超声波发生器8，只示出其边缘，并且实际上被焊头/超声波发生器覆盖的汽车内饰件1的边缘以似乎没有覆盖一样地被显示出。因为焊头/超声波发生器以及其突出10具有的宽度数倍于凹槽4的宽度，所以在装饰元件3相对较长的截面上能同时实施彼此间隔的焊接连接，其中突出10的接触侧面11总是接触凸出物5的最高区域20。如果使用更窄的焊头/超声波发生器，凸出物的弧形状态能导致这些区域的焊头/超声波发生器不会接触凸出物5的最高区域20，而是侧向接触凸出物5抵消了最高区域20。取决于穿入深度12的控制，这将导致产生不够稳定的焊接连接，或者焊接连接在装饰层2的A面产生标记。因此，通过宽突出10设计，即使凹槽4或装饰元件3是弧形状态，在凹槽4最深处的焊缝的可靠熔合也是可能的。图9示出了熔合焊缝（例如超声波焊缝）后的最终汽车内饰件。一些第二区域14被设置为设置的凹痕垂直于凹槽4的水平方向。因为凹槽4的弧形状态，在凹槽的弧形区域19与凹槽4的水平方向呈角度地设置已经通过突出10熔合的凹痕。
图10a显示了能到达难以接近的区域的超声发生器（超声波焊头）。
图10b显示了焊头/超声波发生器的细节，其示出了齿部15度的倾斜/角以及圆柱物的移动方向。该图没有显示进给单元，其适于保证滑动方向对应于齿部方向。
如图10c所示，该特定的焊头/超声波焊头允许到达一些内饰件的角落。图10c示意性地示出了内饰件的角落区域，用标准配置的焊头无法进入这些角落，该标准焊头的齿部于焊头/超声发生器的水平轴呈0°角。

Claims (12)

1.制造汽车内饰件（1）的方法，所述汽车内饰件（1）包括形成凹槽（4）的装饰层（2），以及装饰元件（3），所述装饰元件（3）焊接在所述装饰层（2）的所述凹槽（4）中，其中：
所述装饰元件（3）被引入所述凹槽（4）中且随后通过焊接固定在所述凹槽（4）中，
其特征在于，
运用焊头（8），所述焊头（8）包括具有多个突出（10）的接触侧面，所述多个突出（10）被相互间隔地布置成一排且朝着接触表面（11）逐渐变细，其中将用于制造焊缝的所述焊头（8）压靠在所述凹槽（4）区域中的所述装饰层（2）的后侧，一定程度上使得所述凹槽（4）纵向上的突出（10）接触所述装饰层（2）的后侧，其中所述突出（10）的宽度相当于所述装饰元件（4）宽度的至少50%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装饰层（2）形成凸出物（5），所述凸出物（5）朝向所述汽车内饰件的后侧并且相当于所述凹槽（4）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所采用的所述焊头（8）的所述突出（10）的宽度（24）是所述装饰元件（3）宽度的和/或是相当于所述凹槽（4）并且指向所述汽车内饰件（1）后侧的所述凸出物（5）宽度的至少80%，优选为至少100%，且尤其优选为至少150%。
4.根据上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述突出（10）包括前和后界定表面（21,22），所述前和后界定表面（21,22）彼此间的夹角（23）在0°至90°之间，优选为1°至10°之间。
5.根据上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述凹槽（4）至少在一些区域中呈拱形，其中所述焊头（8）的所述突出（10）布置成一列，以便于至少一些相邻的突出（10）相对所述凹槽以不同的角度接触所述装饰层的后侧。
6.根据上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述突出（10）的长度为0.2mm至15mm之间，优选为0.5mm至6mm之间，且尤其优选为1mm至3mm之间。
7.根据上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述焊头是超声波发生器和/或用于提供超声波能量、热能、电能或辐射能的其它装置。
8.根据上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，齿相对于所述焊头的纵轴以5-30°，优选为10-20°，最优选为15°的角度倾斜。
9.汽车内饰件（1），其包括装饰层（2）和装饰元件（3），其中所述装饰层（2）包括凹槽（4），所述凹槽（4）的开口朝向所述汽车内饰件（1）的可见侧并且接收所述装饰元件（3），其中所述凹槽（4）区域中的所述装饰层（2）形成凸出物（5），所述凸出物（5）面向所述汽车内饰件（1）的后侧，并且相当于所述凹槽（4），所述汽车内饰件（1）的后侧远离所述可见侧，
其特征在于，
所述凸出物包括多个沿纵向交替布置的第一和第二区域（13,14），
其中各个所述第一区域（13）中的凸出物（15）具有最大高度（20），并且所述第二区域（14）包括设置在所述第一区域（13）之间的凸出物（5）的压痕，其中所述凸出物（5）在以正交于所述纵向的截面（16）穿过所述第二区域（14）的横截面内具有最大剩余高度（18），所述最大剩余高度（18）小于相邻的第一区域（13）中的最大高度（20），其中在穿过所述第二区域（14）具有正交于所述纵向的截面（16）的横截面内的所述凸出物（5）的高度至少超过部分恒定相当于所述最大剩余高度（18）的所述凸出物（5）的宽度。
10.根据权利要求9所述的汽车内饰件（1），其特征在于，在穿过第二区域（14）的横截面中，所述凸出物（5）在相当于一段所述横截面的一段横截面上具有所述最大剩余高度（18），其中所述相邻的第一区域（13）中的所述凸出物（5）具有的高度超过所述剩余高度（18）或相当于所述剩余高度（18）的高度。
11.根据权利要求9和10中任一项所述的汽车内饰件（1），其特征在于，在所述凸出物（5）的横截面的一个连续截面中的各个所述横截面中的所述凸出物的高度恒定相当于所述剩余高度（18）。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的汽车内饰件（1），其特征在于，一段所述横截面布置在宽度方向的中心，其中所述凸出物（5）的高度恒定相当于所述最大剩余高度（18）。
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