CN109910571A - 混合型车门的包边结构 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于混合型车门的结构，其能够防止由铝合金外板和钢铁内板之间的热膨胀系数差异引起的变形。用于混合型车门的结构可以包括内板和由与内板不同的材料制成的外板。具体地，内板的端部和外板的端部可以设置在接触区域中，并且内板的端部可以由外板的端部进行包边。密封剂可以涂敷到内板和外板可以彼此接触的接触区域，并且内板的接触区域可以包括不接触密封剂的非接触空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于混合型车门的包边结构(hemming structure)，其可以防止由铝合金外板和钢铁内板之间的热膨胀系数差异引起的变形。
背景技术
通常，车门具有包括彼此连接的两个或更多个板的结构，以减轻重量并维持刚性。
例如，图1示出相关技术中的常规车门的包边结构和问题的截面图。如图1所示，常规车门的包边结构包括设置在车体内侧的内板10和设置在车体外侧的外板20。在内板10和外板20之间的接合区域中，在外板20的端部设置有比内板10突出预定长度的凸缘21，并且通过以凸缘21与内板10的相反表面(面向车辆内部的表面)接触的方式弯曲而形成包边结构。
此外，密封剂30涂敷到内板10与外板20之间的接合区域上，以防止湿气和异物的渗透。密封剂30具有约10％的延伸特性和约35N/mm的冲击特性，并且在高于室温的温度下固化，优选在喷涂工艺的环境温度范围内固化。密封剂30在喷涂工艺中随着其通过烘箱(oven)而被固化，并且在增加内板和外板之间的接合力的同时，维持冲击特性。
另一方面，近年来，为了改善用于减轻车门重量并维持车门刚性的车门物理特性，已提出并使用外板由铝合金制成并且内板由钢铁材料制成的混合型车门。
在相关技术中，混合型车门可以通过如图1的①所示的包边工艺来制造，然后其在喷涂工艺中可以通过烘箱。此时，如图1的②所示，由于钢铁内板10与铝合金外板20之间的热膨胀系数的差异，所以铝合金外板20的膨胀比钢铁内板10的膨胀更显著。然后，如图1的③所示，在外板20的膨胀比内板10的膨胀更显著的状态下，密封剂被固化。在外板20和内板10接合在一起的状态下，在喷涂工艺之后的冷却过程中，如图1的④所示，铝合金外板20比钢内板10收缩得更多，从而导致扭曲。
另一方面，如果混合型车门中使用的密封剂的延伸率得到改善，则可以防止由不同材料之间的热膨胀系数差异引起的扭曲，但是由于延伸率高的密封剂的刚性和接合性能低，所以不能使用。
以上内容仅仅是为了帮助理解本发明的背景，并不旨在意味着本发明落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
在优选的方面中，本发明提供一种用于混合型车门的结构以及一种制造该结构的方法。在优选实施例中，车门可以具有包边结构。
本文使用的术语“包边”、“进行包边”或“包边的”是指这样一种结构：通过折叠第一物品的边缘附近的部分以包围第二物品的边缘而形成，使得第二物品的边缘部分可以插入到第一物品的折叠部分内部并且第二物品的边缘不会暴露于外部。例如，第一板的端部可以被第二板的端部包围或包边。
因此，可以防止由铝合金外板和钢铁内板之间的热膨胀系数差异引起的包边车门的变形。
在实施例中，车门可以是混合车门。本文使用的术语“混合型车门”或“混合车门”是指由不同类型(non-homogeneous)材料制成的车门结构，例如至少两种不同的金属或钢材料。例如，本发明中的混合型车门可以包括至少两种或更多种钢，可以包括钢铁、碳钢、铝合金、不锈钢等。
在本发明的一个方面中，提供一种用于混合型车门的结构。该结构可以包括内板和由与内板不同的材料制成的外板。内板的端部和外板的端部可以在接触区域中接触，并且内板的端部可以由外板的端部包边。密封剂可以涂敷到内板和外板彼此接触的接触区域，并且内板的接触区域形成为包括非接触空间，并且密封剂没有涂敷到非接触空间。
本文使用的“不同材料”是指具有以下量的与另一材料不同的组成或组分的至少两种或更多种材料；该量为材料总重量的约10wt％以上、约20wt％以上、约30wt％以上、约40wt％以上、约50wt％以上、约60wt％以上、约70wt％以上、约80wt％以上或约90wt％以上。例如，与另一材料不同的材料可以具有不同的组成，使得例如密度、热电系数、热膨胀系数、热收缩系数、拉伸强度或延伸率的特性在测量时可能相差约5％、约10％、约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％或约90％。
在实施例中，密封剂是可固化的。本文使用的术语“固化”、“固化的”、“可固化”或“固化过程”是指树脂、接合剂或聚合物的硬化过程，例如通过分子量增加表示的硬化，例如通过形成树脂、接合剂或聚合物中的交联结构并形成塑料材料。固化可以通过向树脂或聚合物施加光(例如，UV光)、热或电子束或者添加化学添加剂来进行。
内板的非接触空间可以包括通过向与外板的接触区域相反的方向弯曲而形成的突起。
外板可以包括从外板的接触区域延伸而包围内板的接触区域的凸缘，并且凸缘可以形成有通孔，内板的突起可以通过该通孔插入。
内板可以包括彼此分开预定距离的多个非接触空间。
内板可以由钢铁材料制成，并且外板可以由铝合金制成。
本文使用的术语“铝合金”是指含有铝作为主要材料的合金材料，例如基于铝合金的总重量，铝的含量大于约50wt％、大于约55wt％、大于约60wt％、大于约65wt％、大于约70wt％、大于约75wt％、大于约80wt％、大于约85wt％、大于约90wt％、大于约95wt％、大于约96wt％、大于约97wt％、大于约98wt％或大于约99wt％。
本文使用的术语“钢铁”是指含有铁和碳作为钢组分的主要组成的钢，使得铁和碳被合金化以改善钢的物理特性。例如，铁可以是钢铁中的主要材料，例如基于钢铁的总重量，铁的含量大于约50wt％、大于约55wt％、大于约60wt％、大于约65wt％、大于约70wt％、大于约75wt％、大于约80wt％、大于约85wt％、大于约90wt％、大于约95wt％、大于约96wt％、大于约97wt％、大于约98wt％或大于约99wt％。
密封剂可以包括具有约20％至40％的延伸率的树脂。
本文使用的“延伸率”是指材料的膨胀特性。例如，当物体或材料处于刚好在其破裂或完全变形之前施加的应力或外力下时，在该应力或外力下改变的长度变化或延伸量可以计算为相对于原始长度或原始状态的百分比。
还提供一种车辆，其可以包括如本文所述的用于车门的结构。
本文还提供一种制造用于车辆的混合车门的方法。该方法可以包括：提供包括一个或多个突起的内板和由与内板不同的材料制成的外板；在外板上的接触区域处涂敷密封剂，其中，接触区域是内板与外板接触的表面，并且密封剂没有涂敷在接触区域中内板的一个或多个突起所处的至少一部分上；使内板和外板位于接触区域上；热处理内板和外板；以及冷却经热处理的内板和外板。
内板的一个或多个突起可以通过向与外板接触的区域相反的方向弯曲内板而形成。
优选地，外板可以包括从外板的接触区域延伸而包围内板的接触区域的凸缘，并且凸缘可以形成有通孔，内板的突起可以通过该通孔插入。
内板可以合适地由钢铁材料制成，并且外板可以合适地由铝合金制成。
密封剂可以合适地包括具有约20％至40％的延伸率的树脂。
热处理可以在约180℃至200℃的温度下进行。
该方法还可以包括：在热处理期间对内板和外板进行喷涂。
在本发明的各个方面中，当由不同材料制成的外板和内板进行包边时，具有高延伸率的密封剂可以涂敷于内板和外板的接触区域，并且在内板的接触区域处可以设置不接触密封剂的非接触空间。此外，由于可避免通过密封剂结合到内板接触区域的非接触空间可以形成为突起形状，所以内板在其接触区域处的体积可以增加。因此，可以通过减小由不同材料之间的热膨胀系数差异引起的膨胀量和收缩量的差异来抑制包边结构的扭曲。
以下公开了本发明的其他方面。
附图说明
结合附图，根据以下详细描述，可以更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
图1示出相关技术中的包边结构的截面图；
图2示出根据本发明的示例性实施例的用于混合型车门的示例性包边结构的示例性截面图；
图3示出根据本发明的示例性实施例的制造示例性混合型车门的示例性方法的示例性视图；
图4示出根据本发明的示例性实施例的示例性混合型车门的示例性喷涂工艺期间的膨胀和收缩的视图；
图5示出根据本发明的示例性实施例的示例性混合型车门的示例性包边结构的示例性截面图；
图6示出根据本发明的示例性实施例的制造示例性混合型车门的示例性方法的示例性视图。
具体实施方式
本文中使用的术语仅是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制。如在本文中所使用的，除非上下文中清楚地指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在同样包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，词语“包括”、“包含”、“具有”等指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
应当理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆，包括各种小船和轮船的船舶，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，源自除石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，汽油动力和电动力车辆。
此外，除非具体说明或从上下文中明显看出，如本文所使用的，词语“约”应当理解为在本领域的正常容差范围内，例如在平均值的2个标准差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另外明确指出，否则本文提供的所有数值均由词语“约”修饰。
下文中，将参考附图详细描述本发明的各种示例性实施例。然而，本发明可以以不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本发明将透彻和完整，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。贯穿本公开，贯穿本发明的各个附图和实施例，相同的附图标记指代相同的部分。
图2示出根据本发明的示例性实施例的示例性混合型车门的示例性包边结构的截面图；并且图3示出根据本发明的示例性实施例的制造示例性混合型车门的示例性方法的视图。
如图所示，根据本发明的示例性实施例的混合型车门的包边结构可以包括由不同材料制成的内板100和外板200。例如，内板100可以由具有小热膨胀系数的钢铁材料制成，并且外板200可以由具有高热膨胀系数的铝材料制成。这里，钢铁材料可以包括铁基合金，并且铝合金可以包括铝基合金。
内板100和外板200可以是构成车门的部件，并且其形状可以根据车门的形状而不同地改变。
优选地，内板100和外板200中的每一个可以设置为在接触区域处接触，在该接触区域内板100和外板200的端部可以彼此接触。内板100和外板200的端部是指内板100和外板200的边缘。
内板100和外板200可以在其端部处彼此接触。这里，外板200的端部可以设置有凸缘210，该凸缘比内板100的端部延伸得更长，以包围内板100的端部。因此，外板200的凸缘210可以弯曲以对内板100的端部进行包边。
这里，内板100和外板200中的每一个可以设置有其端部彼此接触的区域，并且在下文中，该区域被称为‘接触区域F’。
因此，密封剂300可以涂敷于接触区域F，在该接触区域处内板100和外板200彼此接触，以便改善两者之间的接合力并且防止湿气和异物穿透进入接触区域F。
作为本实施例中使用的密封剂300，可以使用在高温(例如，180℃至200℃)下可固化的树脂，并且在对混合型车门的结构包边之后的喷涂工艺中可以发生固化。高温固化密封剂可以包括例如环氧型密封剂。然而，当密封剂300被固化时，内板100和外板200可以彼此附接。由于作为具有不同热膨胀系数的不同材料的内板100和外板200在喷涂工艺期间暴露于高温时膨胀至不同程度，所以可以合适地使用具有高延伸特性的密封剂300以防止在这种状态下对其进行冷却时，在收缩至不同程度期间可能发生的扭曲。例如，密封剂300可以合适地维持约20％至40％的延伸率。
即使使用具有高延伸率的密封剂300，但是当内板100和外板200在内板100和外板200由在喷涂工艺中固化的密封剂300接合在一起的状态下被冷却并收缩时，由于不同的热膨胀系数，收缩量也可能存在差异。为了防止由这种收缩差异引起的扭曲，优选地，可以在内板100的接触区域F的一部分处设置不接触密封剂300的非接触空间400。
因此，设置在内板100上的非接触空间400可以吸收比内板100收缩更多的外板200的收缩量。如此，可以防止内板100和外板200之间的扭曲。
设置在内板100上的非接触空间400可以由突起110形成，该突起可以通过向与接触区域F或接触外板200的表面相反的方向弯曲而形成。由于形成非接触空间400的突起110可以设置在内板100的接触区域F中，所以可以增加内板100的体积，并且具有大热膨胀系数的外板200的膨胀量和收缩量可以通过内板100增加的体积来补充。例如，具有小热膨胀系数的钢铁内板100可以增加接触区域F的体积以增加膨胀量和收缩量，并且具有高热膨胀系数的铝合金外板200在接触区域中具有小于内板100的体积，因此在接触区域F中，外板200的膨胀量和收缩量可与内板100相差无几。多个非接触空间400可以形成在内板100上，其可以彼此分开预定距离布置。例如，多个非接触空间可以以均匀的间隔形成，也可以以不同的间隔形成在内板上。
将参考附图描述根据本发明的实施例的如上所述构造的混合型车门的制造方法。
如图3所示，可以准备针对每种形状的内板100和外板200。这里，内板100可以形成有突起110，其弯曲以从接触区域F向上突出。
准备好内板100和外板200后，可以使用涂敷工具A将密封剂300涂敷到外板200的接触区域F上。
在涂敷密封剂300之后，内板100可以设置在外板200上，使得内板100的接触区域F和外板200的接触区域F可以彼此接触。
这里，涂敷到外板200的接触区域F上的密封剂可以与内板100的接触区域F上形成的突起110之外的其余区域接触。
在使内板100与外板200接触之后，可以使用包边工具B使外板200的凸缘210弯曲以对内板100的端部进行包边。
在完成包边时，形成在内板100的接触区域F上的突起110可以形成不接触密封剂的非接触空间400。
同时，图4示出根据本发明的示例性实施例的示例性混合型车门的示例性喷涂工艺中的膨胀和收缩的视图。
如图4的①所示，在包边后，包括没有涂敷密封剂300的突出非接触空间400的内板100和外板200可以暴露于高温(例如，约180℃至200℃)以在喷涂工艺期间进行热处理。
然后，如图4的②所示，内板100和外板200可以分别按其热膨胀系数膨胀。这里具有大热膨胀系数的铝合金外板200可以在接触区域中膨胀预定量，并且具有小热膨胀系数的钢铁内板100在接触区域F中的膨胀量可能小于外板200。由于突起110增加了接触区域的体积，所以可以增加膨胀量，使得内板可以膨胀至与外板200的膨胀量相差无几的程度。在该状态下，内板100和外板200可以通过密封剂300的固化而接合。
此外，如图4的③所示，当在喷涂工艺之后进行冷却过程时，与膨胀的情况相反，具有大热膨胀系数的铝外板200可以在接触区域中收缩预定量，并且具有小热膨胀系数的钢内板100在膨胀区域中的收缩量可能小于外板200。由于突起110增加了接触区域的体积，所以可以增加收缩量，使得内板可以收缩至与外板200的收缩量相差无几的程度。
此外，当内板100和外板200收缩时，内板100和外板200通过密封剂300接合在一起的面积可以通过由内板100的突起110形成的非接触空间400而减小，由此减少由于不同的收缩量而引起的扭曲。
另一方面，图5示出根据本发明的示例性实施例的混合型车门的包边结构的截面图；并且图6示出根据本发明的示例性实施例的制造示例性混合型车门的示例性方法的视图。
如图5和图6所示，根据本发明的示例性实施例的混合型车门的包边结构是修改上述实施例中的外板的形状的变形例。
与上述实施例一样，根据图5的实施例的用于混合型车门的包边结构可以包括设置有突起的内板100和对内板100的端部进行包边的外板500。密封剂300可以涂敷于接触区域，在接触区域中，内板100和外板500可以彼此接触，并且非接触空间400可以由内板100的突起110形成。
然而，外板500可以设置有从其接触区域F延伸以包围内板100的接触区域F的凸缘510。特别地，凸缘510可以形成有通孔511，内板100的突起110可以插入该通孔中。
优选地，通孔511的尺寸可以等于或大于形成在内板100中的突起110的尺寸。因此，由于外板500的凸缘510可以包围内板100的端部进行包边，所以内板100的突起110可以插入到外板500的通孔511中，由此将内板100和外板500机械连接在一起。
将参考附图描述如图6所示的混合型车门的包边方法。
如图6所示，可以准备针对每种形状的内板100和外板500。这里，内板100可以形成有突起110，其弯曲以从接触区域向上突出。此外，外板500的凸缘可以形成有通孔511，内板100的突起110可以插入该通孔中。
准备好内板100和外板500后，可以使用涂敷工具A将密封剂300涂敷到外板500的接触区域F上。
在涂敷密封剂300之后，内板100可以设置在外板500上，使得内板100的接触区域F和外板500的接触区域F彼此接触。
这里，涂敷到外板500的接触区域F上的密封剂300可以与内板100的接触区域F上形成的突起110之外的其余区域接触。
在使内板100与外板500接触之后，可以使用包边工具B使外板500的凸缘510弯曲以对内板100的端部进行包边。由此，由于内板100的突起110可以插入到外板500的通孔511中，所以可以增加内板100和外板500之间的机械接合力。
在完成包边时，形成在内板100的接触区域F上的突起110可以形成不接触密封剂300的非接触空间400。
由于在完成包边时形成非接触空间400，所以在如上述的实施例中，在喷涂工艺中发生膨胀和收缩期间，可以减小由内板100和外板500之间热膨胀系数的差异引起的膨胀量和收缩量的差异。
此外，在示例性实施例中，由于内板100的突起110插入外板500的通孔511中，所以可以增加内板100和外板500之间的机械接合力，并且内板100和外板500可以在收缩期间彼此机械紧固，由此能够减少内板100和外板500之间的扭曲。
尽管为了说明的目的描述了本发明的各种优选实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中公开的发明范围和精神的情况下，各种变型、添加和替换都是可能的。
Claims (14)
1.一种车门的结构，包括：
内板；和
由与所述内板不同的材料制成的外板，
其中，所述内板的端部和所述外板的端部在接触区域中接触，
其中，所述内板的端部被所述外板的端部包边，
其中，所述内板和所述外板彼此接触的接触区域包括密封剂，并且
其中，所述内板在所述接触区域中包括非接触空间，并且所述密封剂没有涂敷到所述非接触空间。
2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述内板的非接触空间包括通过向与所述外板接触的区域相反的方向弯曲而形成的突起。
3.根据权利要求2所述的结构，其中，所述外板包括从所述外板的接触区域延伸而包围所述内板的接触区域的凸缘，并且
所述凸缘形成有通孔，穿过所述通孔插入所述内板的突起。
4.根据权利要求1所述的结构，其中，所述内板包括彼此间隔开预定距离布置的多个非接触空间。
5.根据权利要求1所述的结构，其中，所述内板由钢铁材料制成，并且所述外板由铝合金制成。
6.根据权利要求1所述的结构，其中，所述密封剂包括具有20％至40％的延伸率的树脂。
7.一种车辆，包括权利要求1所述的结构。
8.一种制造车辆用车门的方法，包括以下步骤：
提供包括一个或多个突起的内板和由与所述内板不同的材料制成的外板，
在所述外板上的接触区域中涂敷密封剂，其中，所述接触区域是所述内板与所述外板接触的表面，并且所述密封剂至少没有涂敷在所述接触区域中所述内板的一个或多个突起所处的部分上，
将所述内板和所述外板置于所述接触区域上，
热处理所述内板和所述外板，以及
冷却经热处理的内板和外板。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述内板的一个或多个突起通过向与所述外板的接触区域相反的方向弯曲而形成。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述外板包括从所述外板的接触区域延伸而包围所述内板的接触区域的凸缘，并且所述凸缘形成有通孔，通过所述通孔插入所述内板的突起。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述内板由钢铁材料制成，并且所述外板由铝合金制成。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述密封剂包括具有20％至40％的延伸率的树脂。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述热处理在180℃至200℃的温度下进行。
14.根据权利要求8所述的方法，还包括：在所述热处理期间对所述内板和所述外板进行喷涂。
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