CN110315943A - 机动车辆用的后挡板和制造这种后挡板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车辆用的后挡板(1、10、14)，其具有金属制主体(2)、和至少一根设置在主体(2)上和/或主体(2)中、且基质材料中嵌有增强纤维的纤维增强带(4、11、12、13)。为了提供改进了载荷传递和载荷分布特性的后挡板(1、10、14)，基质材料至少部分地由金属材料构成。

Description

机动车辆用的后挡板和制造这种后挡板的方法

技术领域

本发明涉及机动车辆用的后挡板，其具有金属制主体、和至少一根设置在主体上和/或主体中、且基质材料中嵌有增强纤维的纤维增强带。本发明还涉及一种制造机动车辆后挡板的方法。

背景技术

传统的机动车辆后挡板是各种部件和材料的复杂结构的总成，以便相互结合多种结构特征和功能。所述结构特征或功能分别包括灯、制动灯、接头、后车窗等，以及事故相关和安全相关的机械特性。特别地，后挡板在事故期间和事故后必须保持在其关闭位置，以便满足法定安全指令。最重要的是，由于该区域中材料的任何破损都可能导致后挡板锁从后挡板释放使得后挡板可以在事故期间或事故后从其关闭位置移动，因此设置在后挡板上的后挡板锁周围的区域是至关重要的。

US 8 550 536 B2公开了一种机动车辆用的后挡板，具有由纤维增强热塑性塑料材料制成的部分支撑结构和具有环绕的弯曲刚性框架的整体主支撑结构，该框架具有上横梁、两个横向纵梁、和至少一个下横梁。主支撑结构由纤维增强的模塑料组成，该模塑料具有至少两个浸渍的集成连续纤维带并且以力配合的方式连接到后挡板的后车窗，使得所述主支撑结构与后车窗共同形成弯曲刚性结构。部分连续纤维带集成在框架中并垂直于后挡板表面布置，其中连续纤维带设置成垂直于表面和/或与表面纵向分隔。通过纤维增强模塑料的空间成形，连续纤维带作为力传递和增强连接区域而彼此连接。框架具有模塑料的折痕形状的增强件。

JP 2015 093 582 A2公开了一种车门，具有设置在车辆内侧的内板、设置在车辆外侧的外板、和安装在车辆外侧的外板面上的机动车辆牌照。内板具有车门玻璃开口(开口设置在上部并且附接到车门玻璃)，和设置在车门玻璃开口下方的面板部分，以及朝向车辆内侧或车辆外侧凸出的多个凸缘。安装在外板上的机动车辆牌照设置成使得所述机动车辆牌照在从车辆后部观察时与内板的面板部分的一部分重叠。多个凸缘具有一对上倾斜凸缘和一对下倾斜凸缘，所述上倾斜凸缘在其轮廓方面从面板部分上的位置(当从车辆后部观察时对应于机动车辆牌照的上角)以向上倾斜的方式朝向车辆横向的外侧延伸，所述下倾斜凸缘在其轮廓方面从面板部分上的位置(当从车辆后部观察时对应于机动车辆牌照的下角)以向下倾斜的方式朝向车辆横向的外侧延伸。

JP 2015 030 382A公开了一种塑料材料的后侧车门，所述后侧车门以所述后侧车门能够打开和关闭的方式设置在车身的后侧开口上。后侧车门具有外板和内板，每个外板和内板由塑料材料制成，塑料材料具有提供车窗开口的上部，其中所述板的圆周部分中的外板和内板以及车窗开口的圆周部分彼此整体连接，其中通过铰链限定车窗开口上侧的上端部可枢转地连接到车身的后侧车窗开口的上侧。后侧车门还具有锁定机构，锁定机构附接到内板的下端部以便于能够与固定在车身后侧开口的下侧的闭合支架接合，并且能够从所述闭合支架释放。在外板和内板之间形成内部空间。此外，后侧车门具有至少一个来自电线组或线束组的元件，以将上端部连接到设置在车窗开口下方的主体部分。车窗开口的右侧和左侧分别由支柱部分限定。在至少一个支柱部分的纵向方向上延伸的一对肋设置为在至少一个支柱部分的内表面上突出，其中内表面指向内板的内部空间。在一对肋之间限定用于设置来自电线组或线束组的至少一个元件的通道。在内板的横截面中沿通道嵌入模制增强长纤维。

US 9 272 606 B2公开了一种车辆用的侧车门。侧车门具有塑料材料壳体结构，壳体具有位于壳体的主体部分上方的壳体支撑梁，其中壳体支撑梁具有基本上单向的纤维带部分。塑料材料壳体具有内部塑料材料壳体和外部塑料材料壳体。

US 2008/0203743 A1公开了一种用于制造冲击吸收装置的方法。提供了一种具有细长金属元件的基质外形和带型装置。将基质外形压制成型并将带型装置紧固到压制成型的基质外形。这种两阶段方法能够使冲击吸收装置的构造自由度更高，并且可以保持复杂结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进了载荷传递和载荷分布特性的后挡板。

该目的通过根据本发明的具有权利要求1特征的后挡板来实现，后挡板中的基质材料至少部分地由金属材料构成。

需要指出，在以下描述中单独提出的特征和措施可以以任何所需的技术上有意义的方式彼此组合，并且公开了本发明的进一步配置。具体实施方式特别是结合附图进一步表征和指定了本发明。

根据本发明，主体通过至少一根具有金属基质材料的纤维增强带来增强。由此，可以制造重量较轻并且在高机械应力区域(特别是在后方发生事故时受到严重应力的区域)中设置有一个或多个纤维增强带的后挡板。通过根据本发明在主体上设置纤维增强带，可以在很大程度上防止后挡板发生任何不可接受的破损。此外，本发明提供的潜在的安全特征结合可适应的增强结构集成在机动车辆的后挡板中，以便制造轻质的后挡板。

可以在使用例如压铸法时制造金属材料(例如铝)制的主体。因此，主体因此是压铸部件。主体的金属材料可以是轻质金属或钢。

纤维增强带可以构造为具有增强纤维的扁平带，增强纤维在带的纵向方向上对齐为单向的，或双向的或多向的。纤维增强带可以由纤维排列不同的两层或更多层构成。纤维增强带的金属基质材料，特别是在其熔化温度方面，可以与主体的金属材料相似或相同，使得金属基质材料在压铸期间可以以材料整体的方式连接到主体的金属材料上。由此可以可靠地防止任何纤维增强带从主体释放。纤维增强带的增强纤维可以是例如陶瓷纤维、碳纤维、或其它人造或天然纤维(例如玄武岩)。纤维增强带可以部分地或完全地设置在主体中。可替代地，纤维增强带可以部分地或完全地设置在主体外部。根据本发明的后挡板还可具有两个或更多个相应的纤维增强带。

纤维增强带可以借助于其金属基质材料而以简单的方式集成在根据本发明的后挡板的制造中。纤维增强带的金属基质材料可适应于主体的金属材料，使得各种类型的纤维增强带可以集成在后挡板中并且可以由此增强后挡板。由于将纤维增强带集成在后挡板的制造过程中，因此可以通过在后挡板的高应力区域中进行定制的局部增强来满足机械要求。此外，可以节省成本并且可以降低组装复杂性。至少一个纤维增强带和金属制主体组合来构造后挡板使得能够在使用合适的制造方法(例如压铸法)时制造更轻质的增强后挡板。

例如，机动车辆可以是乘用车辆或商用车辆。

根据一个有利设计实施例，金属材料是铝或镁。这些轻质材料(例如，特别是当主体同样由铝或镁制成时)可以在后挡板主体的压铸过程中以材料整体的方式连接到主体。

另一有利设计实施例提供了，纤维增强带通过粘合剂间接连接到主体，或以材料整体的方式直接连接到主体。在第一种选择的情况下，纤维增强带可以在后挡板主体已经完成制造之后附接到主体。在第二种选择的情况下，主体和纤维增强带可以在主体制造期间(例如在使用压铸法时)以材料整体的方式彼此连接。也可以随后通过焊接工序将纤维增强带附接到主体。

根据另一有利设计实施例，后挡板具有至少一个附加部件，该附加部件至少部分地嵌入主体中并且具有至少一个连接部分，引导纤维增强带的环围绕连接部分。因此，纤维增强带在形成环时缠绕在附加部件的连接部分周围，并且在后挡板由于事故而受到拉力的情况下、或后挡板的主体由于事故而被破坏的情况下，因此以力传递的方式直接连接到附加部件上。由于附加部件部分地或完全地嵌入主体中，因此提供了附加部件和主体之间的形状配合。因此，纤维增强带通过附加部件而固定在主体上。附加部件优选地用于将至少一个其它的车辆部件紧固到后挡板并且设置在后挡板的一部分上，这一部分在发生事故的情况下机械应力非常大并且可能在此处破裂。本文的附加部件可以承担增强部件的功能。此外，通过本发明可以保证，即使主体在附加部件的区域中断裂的情况下，纤维增强带也保持牢固地连接到固定到附加部件上的其它的车辆部件上。

附加部件可以是例如紧固后挡板锁的紧固元件。在后侧事故的情况下，在后挡板上的后挡板锁区域中产生的应力通常相对较高。这通常会导致后挡板破损且后挡板锁从后挡板释放，使得后挡板可以在事故期间或事故后移出其关闭位置，后者必须被防止。由于后挡板的当前设计实施例，纤维增强带通过附加部件牢固地连接到后挡板锁，使得可以可靠地防止后挡板锁在事故期间完全从后挡板释放。在发生相应事故的情况下，即使纤维增强带已部分地脱离主体，纤维增强带因其沿增强纤维的更好的机械性能而用作主体和附加部件或固定在附加部件上的后挡板锁之间的连接。

附加部件的连接部分可以具有至少一个突起，例如可以配置成矩形，例如使得能够引导纤维增强带通过突起和围绕连接部分，而不会使所述纤维增强带围绕连接部分的纵向中心轴线凸出。附加部件也可以具有两个或更多个相应的连接部分，围绕所述连接部分引导单个纤维增强带的环，或围绕所述连接部分分别引导单独的纤维增强带的环。附加部件可以部分或完全由金属或金属合金制成。后挡板还可以具有两个或更多个相应的附加部件，这些附加部件分别连接到一个或多个纤维增强带上。

上述目的还通过具有权利要求5特征的方法来实现，所述方法包括以下步骤：

-提供至少一个具有基质材料的纤维增强带，基质材料至少部分地由金属材料构成并且具有嵌入的增强纤维；

-将纤维增强带附接到打开的压铸模具；

-闭合压铸模具；和

-通过将金属材料压入闭合的压铸模具来构造主体，使得纤维增强带至少部分地嵌入主体中。

该方法相应地与上文提到的关于后挡板的优点相关。特别地，可以借助于该方法制造根据上述设计实施例之一或至少两个所述设计实施例彼此的任何组合的后挡板。根据该方法，纤维增强带在制造所述主体的过程中以材料整体的方式连接到主体。

用于制造主体的压铸方法还可以用于在后挡板中集成其它功能部件。功能部件可以是例如扬声器紧固件、接头、车门锁、内饰板、冲击保护装置、电缆管道、夹子、手柄、车窗、车窗引导系统、后扰流板、雨刷装置、尾灯等。

由于后挡板可以单独地适应各自的要求，因此根据本发明的后挡板的制造在设计方面提供了更高的自由度。此外可以降低制造成本，特别是因为后挡板使用更少的单独部件制造，并且后挡板的大部分(特别是主体)构造为整体。较轻重量的后挡板尤其可以通过根据本发明的方法制造。由于后挡板部件的功能集成且由于与制造后挡板有关的复杂性和时间减少，还可以实现额外的成本节省。此外，本发明可以与其它技术(例如多部件压铸工具、多组件压铸材料等)组合。本发明可用于制造工序(例如冲压、锻造、挤压、和铸造)。

根据一个有利设计实施例，在闭合压铸模具之前，在打开的压铸模具内设置具有至少一个连接部分的至少一个附加部件，在压铸模具打开的情况下围绕附加部件的连接部分引导纤维增强带的环，并且附加部件至少部分地嵌入主体中。所述设计实施例相应地与上文提到的关于后挡板的相应设计实施例的优点相关。由于附加部件在打开的压铸模具中的附接和固定定位，并且由于纤维增强带在附加部件上的处理，可以确保纤维增强带在压铸模具内的期望定位。

上述目的还通过具有权利要求7特征的方法来实现，所述方法包括以下步骤：

-提供至少一个具有基质材料的纤维增强带，基质材料至少部分地由金属材料构成并且具有嵌入的增强纤维；

-提供至少一个金属制主体；和

-将纤维增强带以材料整体的方式连接到主体。

该方法相应地与上文提到的关于后挡板的优点相关。特别地，可以借助于该方法制造根据上述设计实施例之一或至少两个所述设计实施例彼此的任何组合的后挡板。根据该方法，纤维增强带然后以材料整体的方式连接到主体。

附图说明

在从属权利要求和附图的以下详细描述中公开了本发明的其它有利设计实施例。在图中：

图1示出了根据本发明的后挡板的示例性实施例的示意图；

图2示出了根据本发明的后挡板的另一示例性实施例的示意图；和

图3示出了根据本发明的后挡板的另一示例性实施例的示意图。

在不同附图中，相同的部件总是设有相同的附图标记，因此所述部件通常也仅描述一次。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的机动车辆(未示出)用的后挡板1的示例性实施例的示意图。

后挡板1具有由压铸金属材料制成的金属制主体2。用于容纳后车窗(未示出)的车窗开口3设置在主体2上。

后挡板1还具有设置在主体2上和/或主体2中的纤维增强带4。纤维增强带4设置成环绕车窗开口3并且位于主体2的环绕周边区域中。纤维增强带4具有嵌入基质材料中的增强纤维，其中基质材料部分或完全由金属材料(例如铝或镁)构成。纤维增强带4通过粘合剂间接连接到主体2，或以材料整体的方式直接连接到主体2。

后挡板1还具有附加部件5，附加部件5至少部分地嵌入主体2中并且用于将后挡板锁(未示出)固定到后挡板1，并且附加部件5具有两个横向设置的连接部分6和7，分别围绕连接部分6和7来引导纤维增强带4的环。为此，在附加部件5上构造有引导纤维增强带4所通过的两个矩形突起8和9。因此，附加部件5是可以紧固后挡板锁的紧固元件。附加部件5部分地或完全地由金属或金属合金制成。

图2示出了根据本发明的后挡板10的另一示例性实施例的示意图。后挡板10与图1所示的示例性实施例的不同之处在于，存在三个额外的纤维增强带11、12、13，其中两个带11和12以倾斜方式延伸，彼此相交，并在端侧连接带4；同时带13以水平方式延伸，并在端侧连接带4。为避免重复，在其它方面参考图1的上述描述。

图3示出了根据本发明的后挡板14的另一示例性实施例的示意图。后挡板14与图1所示的示例性实施例的不同之处在于，主体2上设有四个额外的附加部件15，并且两个附加部件5或15分别通过纤维增强带4彼此连接。每个额外的附加部件15还具有两个横向设置的连接部分6和7，引导相应的纤维增强带4的环分别围绕所述连接部分6和7。为此，在每个附加部件5上构造有两个矩形的突起8和9，引导相应的纤维增强带4通过突起8和9。相应的附加部件15部分或完全由金属、金属合金、或纤维复合材料制成。为避免重复，在其它方面参考图1的上述描述。

附图标记列表：

1 后挡板

2 主体

3 车窗开口

4 纤维增强带

5 附加部件

6 5的连接部分

7 5的连接部分

8 5的突起

9 5的突起

10 后挡板

11 纤维增强带

12 纤维增强带

13 纤维增强带

14 后挡板

15 额外的附加部件

Claims (7)

1.一种机动车辆用的后挡板(1、10、14)，具有金属制主体(2)和至少一根纤维增强带(4、11、12、13)，所述纤维增强带(4、11、12、13)设置在所述主体(2)上和/或所述主体(2)中并且其基质材料中嵌有增强纤维，

其特征在于，

所述基质材料至少部分地由金属材料构成。

2.根据权利要求1所述的后挡板(1、10、14)，

其特征在于，

所述金属材料是铝或镁。

3.根据权利要求1或2所述的后挡板(1、10、14)，

其特征在于，

所述纤维增强带(4、11、12、13)通过粘合剂间接连接到所述主体(2)，或以材料整体的方式直接连接到所述主体(2)。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的后挡板(1、10、14)，

其特征在于，

具有至少一个附加部件(5、15)，所述附加部件(5、15)至少部分地嵌入所述主体(2)中，所述附加部件(5、15)具有至少一个连接部分(6、7)，围绕所述连接部分(6、7)引导所述纤维增强带(4、11、12、13)的环。

5.一种机动车辆用后挡板(1、10、14)的制造方法，

包括以下步骤：

-提供至少一个具有基质材料的纤维增强带(4、11、12、13)，所述基质材料至少部分地由金属材料构成并且具有嵌入的增强纤维；

-将所述纤维增强带(4、11、12、13)附接到打开的压铸模具；

-闭合所述压铸模具；和

-通过将金属材料压入闭合的所述压铸模具来构造主体(2)，使得所述纤维增强带(4、11、12、13)至少部分地嵌入所述主体(2)中。

6.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

在闭合所述压铸模具之前，在打开的所述压铸模具内设置具有至少一个连接部分(6、7)的至少一个附加部件(5、15)，在所述压铸模具打开的情况下围绕所述附加部件(5、15)的所述连接部分(6、7)引导所述纤维增强带(4、11、12、13)的环，并且所述附加部件(5、15)至少部分地嵌入所述主体中。

7.一种机动车辆用后挡板(1、10、14)的制造方法，

其特征在于，包括以下步骤：

-提供至少一个具有基质材料的纤维增强带(4、11、12、13)，所述基质材料至少部分地由金属材料构成并且具有嵌入的增强纤维；

-提供至少一个金属制主体(2)；和

-将所述纤维增强带(4、11、12、13)以材料整体的方式连接到所述主体(2)。