CN111372746A - 用于固定机动车辆的两个塑料部件的固定元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固定元件(3)，其用于将由塑料制成的机动车辆的第一部件(2)固定到由塑料制成的机动车辆的第二部件(4)上。该固定元件(3)包括至少一个能够固定到第二部件(4)上的固定部分(31)。该固定元件(3)还包括至少一个能够在支撑部分(32)与第二部件(4)之间压紧第一部件(2)的支撑部分(32)，以及至少一个连接固定部(31)与支撑部(32)的连接部分(33)，该连接部分(33)与所述固定部分(31)形成第一弯曲部(34)，并与所述支撑部分(32)形成第二弯曲部(35)。

Description

用于固定机动车辆的两个塑料部件的固定元件
技术领域
本发明涉及机动车辆领域，尤其涉及用于汽车工业的部件，其包括至少一个塑料部件。本发明更具体地涉及一种尤其是通过焊接附接到车身元件的部件。
背景技术
已知将塑料部件固定到用作车身元件的另一塑料部件上的解决方案。待固定的部件可以是车辆的功能构件的支撑件，这些功能构件例如是传感器，或者是加强件(如附接到扰流板外部的扰流板加强件)。已知的解决方案使用铆钉，螺钉，卡扣，尤其是粘合或焊接。
在这些解决方案中，一些解决方案尤其是通过避免缩陷或可见的固定装置，来保持用于支撑部件的元件的外观完好。
当用于支撑待附接的部件的车身元件是可见的时，这尤其重要。待附接的部件可以是加强件。
此外，由相同材料(或兼容材料)制成且形状互补的两个部件(例如外蒙皮和增强部件)并不总是具有相同的收缩与膨胀特性。这两个部件之间存在轻微的几何变差(variations géométriques)。这是因为，加强件上存在肋，而可见部件是平滑的，仅在加强件上存在技术元素是产生这些微小几何变差的因素。这些几何变差导致两个部件之间在某些地方缺乏接触，从而导致成型缺陷。
为了确保这种接触，在超声波焊接过程中使用声极(sonotrode)，或者在激光焊接过程中使用按压装置。因此，该组装是在可见部件和增强部件之间的机械应力下完成的。换句话说，这些应力对于克服成型缺陷(成型部件间具有微小的几何变差)是必要的。这些应力通常会产生可逆的变形，因为这些应力保持在材料的弹性极限之内。
在应力下组装遇到的缺陷之一是：在焊接过后可见部件的变形。这种变形加剧了可见部件的外观缺陷。
此外，即使在焊接结束时得到释放，增强部件也趋于通过弹性回复效应恢复到其初始形状，残余机械应力还是保留在部件中。这些残余应力在机械上限制了部件的使用寿命。
此外，如果可见部件和待附接的部件是由具有不同膨胀系数的材料制成的，则在组装过程中、组装之后、或在车辆上使用该组件时可能会发生差异化膨胀。由此，会在焊接点产生应力，这可能导致部件变形甚至分离。
发明内容
本发明旨在通过提供一种将塑料制成的机动车辆的第一部件与塑料制成的机动车辆的第二部件固定的固定元件来解决这些缺点，该固定元件包括：
-至少一个能够固定到第二部件上的固定部分；
-至少一个能够在支撑部分与第二部件之间压紧第一部件的支撑部分；
-至少一个连接固定部与支撑部的连接部分，该连接部分与所述固定部分形成第一弯曲部，并与所述支撑部分形成第二弯曲部。
因此，得益于根据本发明的固定元件的几何形状，能够组装机动车辆的两个部件，并同时保留在它们之间留有间隙的可能性，该间隙能够赋予这两个部件之间的活动自由度。换句话说，通过使用根据本发明的一个或多个固定元件，可以使两个部件免于彼此连续接触的必要。
固定元件的固定部分是指旨在与第二部件固定的部分，第一部件被抵靠在第二部件上，而固定元件的支撑部分旨在抵靠在第一部件上，更确切地说抵靠在第一部件的不与第二部件相对的表面的一部分上，从而形成不可逆的组件。因此，在组装最终完成状态，固定元件被固定到第二部件上、并压在第一部件上，使得第一部件被卡紧在第二部件与固定元件的支撑部分之间。此外，固定部分和支撑部分之间的连接由弯曲部形式的连接部分实现，从而赋予固定元件具有这样的几何形状和变形能力：即能够补偿待组装的两个件部之间的几何形状差异以及可能的膨胀差异。因此，这得益于：两个车辆部件之间的活动自由，该自由度通过使用一个或多个根据本发明的固定元件而获得；以及从机械应力的角度来看，两个部件组装所产生的机械应力的限制较小，这有利于这些部件的使用寿命和外观。
有利地，所述第一弯曲部与所述第二弯曲部设置为使得所述固定部分和所述支撑部分各自形成局部位于大致不同的平面中的表面。
换句话说，固定部分形成的表面局部所的平面与支撑部分形成的表面局部所在的平面明显不同。
优选地，第一弯曲部和第二弯曲部相对于直接连接固定部分和支撑部分的平面形成交替的内角。当连接部分是平的时，该平面可由连接部分本身形成。因此，固定元件的轮廓为S形或Z形，从而确保其支撑部分与其固定部分不在同一水平面上，这确保在面对先前提到的有关两个部件之间几何形状差异以及(如适用)膨胀差异方面的问题时，它们之间的更好固定。
优选地，固定部分旨在被固定到第二部件的一个面上，该面一旦第二部件完成组装，则从车辆外部是不可见的。
有利地，固定元件包括布置在所述固定部分两侧的两个支撑部分。
因此，固定元件具有U形形状，该U形的边缘张开延伸，拆卸两个部件所需的断裂力增加，这提供了额外的安全性。
有利地，所述固定部分形成与所述固定元件的纵轴线平行的平面，所述支撑部分形成与所述固定部分的平面严格平行的平面。
因此，固定部分和支撑部分形成均平行于固定元件的纵向轴线并且彼此不混淆的平面，这意味着存在这两个平面之间的高度差，使得可以容易地连接具有平坦表面的两个车辆部件或部件的两个部分。
作为所描述的前述有利变型的替代，固定部分具有弯曲的形状。
因此，固定元件的固定部分具有能够与圆弧形的车辆部件的形状互补的形状。圆弧形的机动车辆部件在汽车工业中越来越多地被使用。因此，根据本发明的该变型的固定元件使得能够组装机动车辆的两个部件，其中至少一个部件具有圆弧形形状。
本发明还涉及由塑料制成的机动车辆的部件与如上任一实施变型所述的由塑料制成的两个机动车辆部件的固定元件组成的组件。
有利地，所述部件和所述固定元件是一体制成的，并且通过至少一个易分割的部分连接，所述易分割的部分被设计成在扭转应力和/或弯曲应力的作用下断裂。
因此，部件和固定元件可以同时制造，这有利于制造工艺和该工艺的自动化。随后，由于连接第一部件和固定元件的易分割的部分的预定断裂，为了与第二部件组装而实施的拆分也很容易实现。因此，有可能形成一个或多个易分割的部分，这些易分割的部分会因为在一体构成的组合(第一部件-易分割的部分-固定元件)的这几个部分上施加了超过一定阈值的力而断裂，例如超过预定值的扭矩。因此，可以精确地设定，在为了将第一部件与固定元件分开的步骤过程中，在一体构成的组合的至少一部分上施加大于阈值的力，这确保了该工艺步骤的良好品质，从而确保了整个工艺本身。
有利地，所述部件具有孔，固定元件的固定部分被导入该孔中。
因此，所述部件设置有一个或多个孔，该孔能提供一个或多个固定元件的定位布置。因此，可以通过本领域技术人员已知的任何方式使位于该部件的孔中的固定元件的固定部分与第二部件接触，以便将其固定到第二部件上。因此，在本发明的该变型中，没有必要在车辆第一部件的外围上设置固定元件和车辆第二部件之间的组装区域。此外，还可以通过该孔或这些孔的设定，来改善两个车辆部件之间在组装期间和组装之后所实施的力的分布。换句话说，两个部分之间的最终组装结果以及所施加的力的分布得到了改善。
有利地，固定元件与所述部件在所述孔的周边部分是由与该部件的其余部分不同的材料制成的。
因此，在固定元件是在所述部件的孔中与该部件一体制造的情况下，能够采用相同的第一材料制造固定元件、所述部件孔外围的部分、以及连接它们的易分割的部分。这有利于制造过程。该部件的其余部分可以由与所使用的第一材料兼容的另一种材料制成，该材料相对于第一部件的该部分的不同功能而具有有利的特性。根据本发明的该变型的组件既能够促进其生产，又能组合不同材料的特性。
根据本发明的组件还可以包括以下一个或多个特征：
-所述部件包括至少一个所述固定元件的行程终止的止挡件。固定元件的“行程”是指例如固定元件的旋转运动，该旋转运动能够将固定元件从所述部件松开(通过易分割的部分)，该旋转运动一直延伸到直至固定元件的支撑部分位于第一部件的上方、并与止挡件接触。因此，在固定元件从第一部件松开的时刻起、直至固定元件为了固定到第二部件上而放置就位的期间，固定元件都不会被释放；
-所述机动车辆的部件是车身元件的加强件；
-固定元件穿过所述孔；
-组件还包括车身元件；
-固定元件的固定部分被组装到所述车身元件的从车辆外不可见的面上；
-组件还包括设置在所述部件和所述车身元件之间的聚合物层，尤其是与所述固定元件的材料以及所述车身元件的材料兼容的聚合物层。
本发明还涉及机动车辆的第一部件与机动车辆的第二部件之间组装的方法，所述第一部件和所述第二部件由塑料制成，所述方法包括以下步骤：
-模制第一部件和至少一个固定元件，该第一部件和该固定元件是一体的，并且通过至少一个易分割的部分连接，
-将所述第一部件与所述固定元件解除联结(désolidarisation)，
-通过所述固定元件将所述第一部件与所述第二部件组装到一起。
根据本发明的方法还可以包括以下一个或多个特征：
-通过在易分割的部分上施加扭转应力和/或弯曲应力来实施解除联结的步骤；
-解除联结的步骤和组装的步骤至少部分地同时进行。以此方式，在固定元件从第一部件松开的时刻起、直至固定元件为了固定到第二部件上而放置就位的期间，固定元件都不会被释放。这避免了例如抓取固定元件并将其相对于第一部件中的孔匹配定位的额外设置；
-此外，喷涂第二部件的步骤，该步骤优选在组装步骤之前进行；
-组装步骤通过选自以下的至少一种方法来实施：粘合，直接超声焊接，激光焊接，振动焊接；
-模制步骤是双注射模制步骤，所述固定元件与所述第一部件的一部分是由与所述第一部件的其余部分不同的材料制成的；
-固定元件和第一部件的所述部分的材料是与第二部件的材料兼容的材料。例如，第一部件和第二部件选自以下对中的一个：聚丙烯(以下称为“PP”)和PP；聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(以下简称“ABS/PC”)和丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(以下简称“ASA”)；ABS/PC和ABS/PC；ABS/PC和丙烯腈丁二烯苯乙烯(以下简称“ABS”)；聚(甲基丙烯酸甲酯)(以下简称“PMMA”))和ASA；PMMA和ABS/PC；PMMA和ABS；聚碳酸酯(以下简称“PC”)和ASA；PC和ABS/PC；PC和ABS；ABS/PC和PC；聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二酯(以下称“PC/PET”)和ASA；聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯(以下称“PC/PBT”“)和ASA；
-第一部件是加强件，和/或所述第二部件是车身元件。
附图说明
通过阅读附图将更好地理解本发明，这些附图是通过示例的方式提供的，而没有限制性，其中：
-图1A示出根据本发明的固定元件；
-图1B，1C和图5各自示出根据本发明实施例中的任一个的组件的组装变型，所述组件具有机动车辆的第二部件；
-图2是沿图1B的剖面II-II的示意性剖面图；
-图3示出由车辆部件与根据本发明的第一实施例的和固定元件组成的组件；
-图4示出在与机动车辆的第二部件组装之前、图3中组件的框住区域的放大图；
-图6示出由车辆部件与根据本发明的第二实施例的和固定元件组成的组件；
-图7示出图3中组件的框住区域的放大图。
具体实施方式
现在将描述固定元件3以及由机动车辆的由塑料制成的第一部件2与固定元件3组成的组件1。该组件1旨在能够实现第一部件2与机动车辆的第二部件4的组装。
为了能够实现这样的组装，固定元件3包括能够被固定到第二部件4的固定部分31。固定元件3还包括两个支撑部分32，其布置在固定部分31的两侧，并且能够在支撑部分32和第二部件4之间压紧第一部件2。最后，固定元件3包括两个连接部分33，每个连接部分将固定部分31的一端和一个支撑部分32的一端连接，每个连接部分33与固定部分31形成第一弯曲部34，并与相应的支撑部分32形成第二弯曲部35。
换句话说，固定部分31形成能够与第二部件4的表面41的一部分固定的表面311，并且支撑部分32形成能够将第一部件2压紧到第二部件4的爪片。
固定部分31和第二部件4之间的固定可以是直接的，如在图1B，1C，2和4中所示的组装变型的情况；也可以是间接的，如在图5所示的组装变型的情况。这种固定，无论是直接的还是间接的，都可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方式来进行。作为非限制性示例，这样的方法可以是粘合，直接超声焊接，激光焊接或振动焊接。
在图1A至7所示的实施例和变型中，固定部分31和支撑部分32是平坦的表面并且平行于纵轴A延伸。在这些示例中，固定部分31形成平行于纵轴A的平面P1(见图1A)。布置在固定部分31两侧的两个支撑部分32形成严格平行于固定部分31的平面P1的平面P2。换句话说，分别由固定部分31和支撑部分32形成的平面P1和P2是非混淆平面。仍在这些示例中，第一弯曲部34和第二弯曲部相对于相应的连接部分33形成交替的内角(angles alternes-internes)，从而使固定元件3具有U形形状，并具有张开延伸的边缘。单独考虑由第一弯曲部34和第二弯曲部35组成的两对中的每一对，其使得固定元件具有S形或Z形的部分，从而确保支撑部分32和固定部分31不处于同一水平位置。
然而，在本发明未示出的变型中，固定部分和支撑部分可以是非平面的表面。因此，没有定义平面P2和P1。固定部分例如可以是弧形的并且因此可以与圆形的相应车辆部件进行组装。在曲面的情况下，特别有利的是将固定元件布置在靠近之后将要固定到第二部件的位置。实际上，固定元件的形状因此可以根据每个固定点来调配，而不必管理不同组件的参数。从而简化了装配线上的物流，并且能够针对每个固定点来优化机械应力。此外，本发明所述的组装方法具有易于确保固定元件与第二部件之间的良好匹配(indexation)的优点。
在图1A至7所示的两个实施例及其组装变型中，第一部件2是加强件，而第二部件4是由第一部件2加强的车身元件。一旦车辆整个完全组装，固定部分31就固定在第二部件4的表面41上，该表面41对于最终用户是不可见的。
如图1B所示，固定元件3的支撑部分32旨在撑靠在部件2的矩形孔21周边的部分上，以便在该第一部件2的此部分上施加压紧力。因此，当固定部分31通过本领域技术人员已知的任何合适的方法固定到第二部件4的面41的一部分上时，所述部件2被支撑部分32保持在锁定位置。“锁定位置”是指第一部件2的锁止，并同时使得在第一部件2和第二部件4之间可具有间隙(游隙)。因此，固定元件3使得能够吸收由于两个部件2、4的相反运动而产生的力。还可以设置处于第一部件2中的孔21具有任何合适的几何形状，只要能够使得固定元件3的固定部分31可通达，并且在与第二部件4组装后其支撑部分32锁止第一部件2。
将第一部件2保持在锁定位置，再加上第一部件2和第二部件4之间的运动自由度，即使这两个部件2、4具有不同的运动，例如，当它们处于引起差异膨胀的条件下、和/或当它们具有不同的膨胀系数时，也能够确保这两个部件2、4的牢固组装。
此外，在图1B，1C和5所示的组装变型中，固定元件3的尺寸被设置为能够穿过孔21。换句话说，固定元件3被实施为以使得固定部分31的表面311(其旨在与第二部件4的表面41的一部分组装到一起)与部件2的表面22大致平齐，该表面22与第二部件4的表面41相对。更准确地，如图2所示，当第一部件2的厚度e等于测量值d时，其对应于固定部分31和支撑部分32之间的高度差，则固定部分31的表面311与第一部件2的表面22严格齐平。由此，第一部件2和第二部件4彼此接触，并且它们之间具有最小间隙。当第一部件2的厚度e大于测量值d时，在将固定部分31与第二部件4组装之后，支撑部分32和/或该部件4的一部分将处于应力作用下，这意味着在支撑部分32处产生弹力(弹簧效应)。因此，支撑部分32将第一部件2极有力地压在第二部件4上，从而消除这两个部件之间的任何游隙。最后，当第一部件2的厚度e小于测量值d时，在将固定部分31与第二部件4组装之后，在第一部件2和第二部件4之间存在间隙，该间隙使得能够补偿两个部件2、4彼此之间相对的反向运动。
在未示出的变型中，第一部件在其孔的周边部分中包括一个或多个行程终止止挡件，该止挡件能够适当地布置和/或阻止固定元件解除联结(易分割的部分断裂)后的旋转，以便能够用第二部件将其固定。例如，止挡件可以是简单的肋，钩，或者甚至是带有柔性凸片的别针的形式，以在将固定元件固定到第二部件上之前将固定元件夹紧在适当的位置。
根据组件1的第一实施例，在图3和图4中可见，固定元件3形成在第一部件2内，更确切地说，形成在其孔21内，并且通过两个易分割的部分(未示出)连接到第一部件2。因此，由于固定元件3位于第一部件2的适当区域中，因此固定元件3的用于将其固定到第二部件4上的正确定位易于获得。应该注意的是，根据本实施例的固定元件3必须在两个部件2、4的固定之前实施旋转，这是因为考虑到它们的长度不足以实现如图1C所示的固定。
根据图6和图7所示的根据本发明的组件的第二实施例，固定元件3总是与第一部件2一体地成型，固定元件通过单个易分割的部分(未示出)连接在第一部件2的外侧。因此，与第一实施例相比，将固定元件3和第一部件2分开所需的力更小。
不管所使用的实施方式如何，并且在一个或多个易分割的部分断裂之后，固定元件3的支撑部分32旨在被定位在第一部件2的表面上，该表面不与第二部件4的表面41相面对。这样的定位在图1B，1C，2和5中是可见的，并且允许从第一部件2的表面22一侧(其与第二部件4的表面41相对)通达固定部分31的表面311。因此，对于图1B和1C的组装变型，固定部分31能够直接固定到第二部件4上，从而使得第一部件2被支撑部分32锁定。
根据图5所示的本发明的变型，组件1还可以包括与固定元件3以及第二部件4的材料相兼容的聚合物层5。在该变型中，固定部分31可以直接固定到聚合物层5上。
我们使用固定元件3，并如下地组成组件1。
首先，将第一部件2和固定元件3一体成型，这两个元件通过至少一个易分割的部分(未示出)相互连接。
然后，在通过固定元件3将第一部件2和第二部件4进行组装的过程中，通过在易分割的部分上施加扭转力和/或弯曲力将固定元件3与第一部件2解除联结。然后，将固定元件3放置在第一部件2上，以使得其固定部分31穿过孔21，并且其支撑部分32定位成与孔21的周边部分相对。
之后，将固定部分31固定到第二部件4上。
术语表
1 机动车辆的第一部件与固定元件的组件
2 机动车辆的第一部件
3 固定元件
4 机动车辆的第二部件
5 兼容的聚合物层5
21 孔
22 第一部件2的与第二部件4相对的面
31 固定部分
32 支撑部分
33 连接部分
34 支撑部分32与连接部分33之间的第一弯曲部
35 固定部分31与连接部分33之间的第二弯曲部
41 第二部件4的与第一部件2相对的表面
311 固定部分31的旨在固定到第二部件4的表面
A 固定元件3的纵轴
P1 固定部分31形成的平面
P2 支撑部分32形成的平面。

Claims (20)

1.由塑料制成的机动车辆的第一部件(2)与由塑料制成的机动车辆的第二部件(4)的固定元件(3)，该固定元件(3)包括：
-至少一个能够固定到第二部件(4)上的固定部分(31)；
-至少一个能够在支撑部分(32)与第二部件(4)之间压紧第一部件(2)的支撑部分(32)；
-至少一个连接固定部(31)与支撑部(32)的连接部分(33)，该连接部分(33)与所述固定部分(31)形成第一弯曲部(34)，并与所述支撑部分(32)形成第二弯曲部(35)。
2.根据权利要求1所述的固定元件(3)，其中，所述第一弯曲部与所述第二弯曲部设置为使得所述固定部分和所述支撑部分各自形成局部位于大致不同的平面中的表面。
3.根据权利要求1或2所述的固定元件(3)，包括布置在所述固定部分(31)两侧的两个支撑部分(32)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的固定元件(3)，其中，所述固定部分(31)形成与所述固定元件(3)的纵轴线(A)平行的平面(P1)，所述支撑部分(32)形成与所述固定部分(31)的平面(P1)严格平行的平面(P2)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的固定元件(3)，其中，所述固定部分(31)具有弯曲的形状。
6.由塑料制成的机动车辆的部件与根据上述权利要求中任一项所述的固定元件(3)组成的组件(1)。
7.根据权利要求6所述的组件(1)，其中，所述部件(2)和所述固定元件(3)是一体的，并且通过至少一个易分割的部分连接，所述易分割的部分被设计成在扭转应力和/或弯曲应力的作用下断裂。
8.根据权利要求6或7所述的组件(1)，其中，所述部件(2)具有孔(21)，所述固定元件(3)的所述固定部分(31)被导入该孔中。
9.根据权利要求8所述的组件(1)，其中，所述固定元件(3)与所述部件(2)在所述孔(21)的周边部分是由与所述部件(2)的其余部分不同的材料制成的。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的组件(1)，其中，所述部件(2)包括至少一个所述固定元件(3)的行程终止的止挡件。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的组件(1)，其中，所述机动车辆的部件(2)是车身部件(4)的加强件。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的组件(1)，其中，所述固定元件(3)穿过所述孔(21)。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的组件(1)，其还包括车身元件(4)。
14.根据权利要求13所述的组件(1)，其中，所述固定元件(3)的固定部分(31)被组装到所述车身元件(4)的从车辆外不可见的面(41)上。
15.根据权利要求13或14所述的组件(1)，其还包括设置在所述部件(2)和所述车身元件(4)之间的聚合物层(5)，尤其是与所述固定元件(3)的材料以及所述车身元件(4)的材料兼容的聚合物层(5)。
16.机动车辆的第一部件(2)与机动车辆的第二部件(4)之间组装的方法，所述第一部件(2)和所述第二部件(4)由塑料制成，所述方法包括以下步骤：
-模制第一部件(2)和至少一个固定元件(3)，该第一部件(2)和该固定元件(3)是一体的，并且通过至少一个易分割的部分连接，
-将所述第一部件(2)与所述固定元件(3)解除联结，
-通过所述固定元件(3)将所述第一部件(2)与所述第二部件(4)组装到一起。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述组装步骤通过选自以下的至少一种方法来实施：粘合，直接超声焊接，激光焊接，振动焊接。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述模制步骤是双注射模制步骤，所述固定元件(3)与所述第一部件(2)的一部分是由与所述第一部件(2)的其余部分不同的材料制成的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述固定元件(3)和所述第一部件(2)的所述部分的材料是与所述第二部件(4)的材料兼容的材料。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中，所述第一部件(2)是加强件，和/或所述第二部件(4)是车身元件。
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