CN111770826A - 结构构件和/或联接布置和/或用于其的方法 - Google Patents

Abstract

一种结构构件具有联接区域。联接区域是结构构件的配件和梁段交汇的区域，并且在这种区域上，包覆模制结构构件的夹持套筒。

Description

结构构件和/或联接布置和/或用于其的方法

技术领域

本发明的实施方式涉及结构构件和/或联接布置和/或方法，特别是利用塑料包覆模制工艺。

背景技术

形成在下部结构部件上方的塑料部件(不一定由塑料制成，诸如金属，例如铝等)之间的联接可以用于形成结构构件。由此，这种结构构件可以具有相对提高的强度，同时重量相对较轻。可以将可能为梁等形式的下部结构部件插入到注射模具中，然后可以进行随后的加压模制以通过塑料部件形成这种联接。

一种车辆横梁，诸如驾驶舱横梁、前载物台(等)，可以是可能发生这种联接的结构部件的一个示例。这种横梁可以由部件设计，部件中的至少一些由轻质材料形成。这种横梁在此形成结构组件中的横向结构件，该结构组件在此是车辆的底盘或车身，并且这种横梁可以用于支撑元件，诸如仪表板、转向柱支架、HVAC、气囊、前灯模块、散热器、风挡刮水器贮液器(等)。

WO2015090987描述了一种用于生产车辆仪表板的横梁的方法，该横梁包括至少一个横杆和至少一个布置成允许横杆固定到车身立柱的侧支撑件。该方法包括生产板和支撑套筒，该支撑套筒安装在板上并被设计成接收横杆。

US9555569描述了一种具有内部腹板的塑料包覆模制铝挤出件，该腹板用于防止在注射成型或压缩模制压力下出现不期望的塌陷。该挤出件的外壁上的多个突起和/或局部变形可用于产生与塑料的强机械界面。局部变形可由在注射成型或压缩模制压力下施加的塑料压力与内部腹板结构的外间隙的接近的组合而产生。

包括塑料部件与下部结构部件之间可以发生联接的结构构件的其它结构组件可以包括：工具或器具(诸如梯子等)、栏杆(诸如扶手等)、游乐场或娱乐设备(诸如攀登架、街道锻炼结构等)、搁架(诸如行李架、自行车架等)。

发明内容

结合系统、工具以及方法描述并说明了以下实施方式及其方面，这些系统、工具以及方法旨在是示例性和说明性的，而不限制范围。

在本发明的实施方式中，提供了一种可能形式为横梁的结构构件，该横梁适于支撑和/或连接到车身部件，结构构件包括联接区域，在该联接区域中，结构构件的配件和梁段通过结构构件的夹持套筒联接在一起，其中，配件包括至少一个锚固区域，并且夹持套筒布置成将结构构件的至少一部分压靠锚固区域以形成联接。

通常，配件包括被布置成配合到梁段的开口端中的接套，并且接套包括至少一个锚固区域。在某些情况下，接套可形成配件，因此除接套之外的配件可不包括更多或任何其它东西。这种接套形配件例如可以用作配合到梁段的开口端中的塞形构造，不一定堵塞开口端。

夹持套筒通常可以模制到梁段上，在该梁段处，夹持套筒配合在配件上方，以便将梁段在该区域中压靠在配件上。这种挤压可以使梁段基本上抵靠接套和锚固区域塑性变形。

除了上述示例性方面和实施方式之外，通过参见附图和研究以下详细描述，其他方面和实施方式将变得显而易见。

附图说明

参见的附图中例示了示例性实施方式。预想的是，本文公开的实施方式和附图应被认为是说明性的，而不是限制性的。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细描述，可以最好地理解本发明的组织和操作方法、以及其目的、特征和优点，附图中：

图1示意性地示出了结构组件的前透视图，该结构组件在此为车辆壳体的形式，包括根据本发明的一个可能实施方式的结构构件，在此为横梁的形式；

图2示意性地示出了图1的结构构件；

图3A和图3B示意性地示出了在相应的组装和分解状态下，图2的结构构件内的标记为III的可能的联接区域的实施方式；揭示了结构构件的配件、梁段以及夹持套筒；

图4A示意性地示出了沿着平面A-A截取的图3A的联接区域的剖视图；

图4B示意性地示出了沿着包括图3A中指示的轴线X的平面截取的图3A的联接区域的剖视图；

图5A至图5C示意性地示出了可能的模制步骤，其中至少一些步骤可以用于形成本发明的至少某些联接区域的实施方式；

图6A至图6C示意性地示出了图2的横梁内标记为VI的另一联接区域的实施方式；

图7A至图7E示意性地示出了各种配件实施方式的透视图；

图8A和图8B示意性地示出了包括图7D的配件的联接区域；以及

图9A至图9D示意性地示出了可包括本发明的结构构件和/或联接区域的实施方式的各种结构组件。

应当理解，为了说明的简单和清楚起见，附图所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。进一步地，在认为适当的情况下，附图标记可以在图中重复，以指示相似的元件。

具体实施方式

首先注意图1，该图示意性地示出了结构组件的前透视图，该结构组件在此为车辆BIW(白车身)10的形式，包括根据本发明的一个可能实施方式的结构构件12，在此为横向延伸的横梁的形式。结构构件12可以位于图1例示的车身的区域中和/或车身的其它区域中。

结构构件12，当其在此形成为横梁时，也可以被称为和/或采取以下形式：驾驶舱横梁、前载物台(等)；并且可以用于支撑和/或连接到车身部件，诸如：仪表板、转向柱支架、HVAC模块、气囊、前灯模块、风挡刮水器贮液器(等)。

注意图2，结构构件12可以看作沿着其延伸包括多个联接区域14。联接区域可以被定义为沿着结构构件的区域，在该区域中，在结构构件的梁段16与配件18之间发生联接。另外注意图3A和图3B，梁段16与配件18的一个示例之间的这种联接可以看作包括在梁段16和配件18交汇和/或接合的区域上方模制的夹持套筒20。

各种形式的配件18包括接套(nipple)22，该接套可以被布置成配合到梁段16的开口端中。接套可以在其外周上形成有一个或多个锚固区域24，并且在各个给定的联接区域中，该夹持套筒20可以用于挤压梁段的一个区域，该区域抵靠与给定的联接区域关联的配件的接套叠加。

锚固区域24可以被限定为接套的外周上的局部区域，该区域的几何形状通常不同于其周围通常存在的几何形状。例如，大体圆柱形的接套可在其圆柱形外周上形成有锚固区域，该锚固区域形成或包括不存在接套的大体圆柱形形状的局部区域。

在如例如图3例示的某些实施方式中，配件18可包括一个或多个支架26，用于连接/联接到其它实体，诸如在是横梁的结构构件的示例中，连接/联接到车身的壳和/或车身部件，诸如仪表板、方向盘、加热和通风模块、气囊、前灯模块、风挡刮水器贮液器(等)。

根据本发明的至少某些实施方式的配件可位于另一梁段的一端处，由此，联接区域处的联接可导致结构构件的两个(或更多个)梁段之间的联接(参见图9A至图9D的结构组件中的示例)。

梁段16可以由热塑性材料形成或者可以包括热塑性材料。例如，梁段16可由复合材料形成，诸如连续纤维增强热塑性塑料(例如有机片材层压玻璃/碳织物或UD带材-层压单向玻璃/碳纤维等)。当梁段16暴露于其上的夹持套筒20的加压注射成型时，梁段16可以被推动，以至少部分地变形和/或压靠和/或抵接接套22。

配件18和/或接套22可以由各种材料形成，包括(但不限于)铝、镁、热塑性塑料和热固性塑料、结构塑料(诸如PP GF、PA GF、PA CF、PPS GF、POM GF、PBT GF、环氧树脂、聚酯等)。由此，配件18和/或接套22可由各种材料形成，这些材料可抵抗压力提供足够的支撑/刚度(反作用力)，该压力在连接阶段期间由于在将夹持套筒20包覆模制到接套22上(梁段16在其间)期间施加的压力而被施加。这种足够的支撑/刚度(反作用力)的提供可以在具有或不具有支撑梁/结构的情况下提供，该支撑梁/结构例如是内部支撑梁/结构(诸如下面关于图4由附图标记29指示的那些)。

适于形成夹持套筒20的材料可以包括(但不限于)热塑性树脂、纤维增强树脂，可能是PE、PP、PS、ABS、PA和/或PBT，和/或更优选地是PP GF、PA GF、PA CF、PPS GF(等)。适于形成夹持套筒20的材料也可以或另选地被限定为使得允许施加适于夹持套筒20、梁段16以及接套22之间的适当连接的腔内压力。在非约束性示例中，这种合适的腔内压力可以被限定为高于约17MPa，优选地高于约20MPa。

另外注意图4A和图4B所见的剖视图，可以看到在梁段16与配件18之间形成的这种相互接合。在此，可以看到梁段16已经变形以紧密地跟随包括接套的一些区域的接套22的外轮廓，这些区域包括锚固区域24。

通过夹持套筒20形成在梁段16与接套22上的锚固区域之间的这种对接接合可用于辅助抵抗梁段与配件之间的相对移动，和/或用于在所述包括联接区域14的结构构件12的预期使用期间将梁段16相对于配件18固定到合适的位置。

在所例示的示例中，这种对移动的抵抗可以是围绕配件接套的中心轴线X。如图4A所示，围绕轴线X形成的可选平面状锚固区域24可以充当对接结构，这些对接结构可以抵抗可能用来推动梁段16与接套22之间的旋转或扭转的可能力矩。

图4B例示了例如通过凸起和/或台阶状构造形成的对大体沿着轴线X的移动的可能抵抗，这些构造沿着锚固区域24或在锚固区域24内定位，该抵抗可用于抵抗用来使梁段轴向位移并配合分开的力。

图4A和图4B还例示了支撑梁/结构29的可能设置，用于在内部支撑接套22抵抗在将夹持套筒加压注射到接套上期间施加的压力。如果使用这种可选的梁/结构29，则这种可选的梁/结构29可被限定为不轴向延伸超过夹持套筒被设计成被注射的位置，在此由虚线31标记。

注意图5A至图5C，例示了为沿着本发明的结构构件12的一个可能实施方式形成联接区域14而采取的可能的注射成型步骤。在这些图中，仅示出了一个模具零件15，该零件揭示了模具的内侧，并且应当理解，在注射成型期间，一个或多个另外的模具零件可以与零件15一起使用。

在图5A和图5B中看到的第一可能步骤中，可以将先前制造的配件18和梁段16放置在模具内。配件18和梁段16可以一个接一个地放置或者已经一起配合在模具内。在该例示的示例中，配件的接套22和配合在接套上方的梁段16的一部分被放置在模具的腔17内，该腔被布置成用于接收加压的熔融材料，以便在其上形成夹持套筒20。

在所示的示例中，夹持套筒20被例示为可能形成有可选的整体支架26，该支架在结构构件中适于连接到其它实体，诸如在横梁示例中连接到车身的壳和/或车身部件，诸如仪表板、方向盘、加热和通风模块、气囊、前灯模块、风挡刮水器贮液器(等)。

由注入的加压熔融材料形成的夹持套筒20被构造成使梁段在其在接套上配合之处变形和/或推动梁段，以紧密接合接套22及其锚固区域24。可以通过各种手段来实现用于推动梁段受控变形和/或紧密抵接在接套上所需的力的形成。

例如，夹持套筒可以被设计成具有抵靠梁段的合适的突出表面，以便形成用于产生所需变形的所需力。例如，可以选择突出表面基本上大于与夹持套筒一起模制在结构构件中的区域上的其它可能的结构。

在另一示例中，形成开口(在该开口处，熔融塑性材料被注入到夹持套筒的腔中)的浇口点(gating point)(参见图5C中由附图标记21示意性地例示)可以被选择为接近所形成的夹持套筒，使得夹持套筒的腔的压力是最佳的，可能是最大的。在某些情况下，浇口点(如图例示)可以选择在夹持套筒处，例如可能在夹持套筒的外部暴露侧/表面上可识别。

注意图6A，例示了具有跟随轴线X的延伸部的配件18的实施方式，其中，在该示例中，延伸部略微弯曲。该实施方式的配件18包括在各个轴向端处的接套22，并且各个接套包括在其外周上的一个或多个锚固区域24。

在图6A的上侧，以分解的未附接状态例示了配件18和布置成在其轴向端中的每一个处附接到相应接套22的两个梁段16；并且在图6A的下侧，示出了配合到配件18的两个轴向端上的梁段16。配合在配件的两个轴向端上的梁段表示与图5B例示的就在包覆模制夹持套筒之前大体类似的状态。

在图6A例示的实施方式中，夹持套筒的包覆模制可以设想为例如在一个单个模具内制造，该模具包括两个腔，一个腔用于形成一个夹持套筒。另选地，模具可以用于仅将一个夹持套筒包覆模制到梁段和接套交汇的一个位置上。

图6B例示了仅用于说明目的想象视图，示出了设计成在图6A的连接的配件18和梁段16的区域上方注射的可选结构。如图所示，该结构包括两个夹持套筒20(每个夹持套筒用于接套和梁段的每一个合并)、可选的支架26以及可选的撑杆27，撑杆连接在夹持套筒20与支架26之间，并且可能充当支撑元件和/或用于熔融材料朝向该可选的模制结构的所有区域流动的通道。

图6C提供了图6A的配件和梁段的视图，其中在其上模制了图6B所见的可选结构。因此，模制的夹持套筒20用于通过使各个梁段16变形和/或推动各个梁段16以紧密地跟随接套的轮廓(尤其是沿着它的锚固区域24)来增强各个梁段16与其关联接套22之间的连接。与夹持套筒20一起模制的附加结构，诸如支架26，提供了到其它可能实体的连接区域，诸如在作为横梁的结构构件中，为到车身的壳和/或到也在配件外部的区域中(诸如在梁段16本身上)的车身部件的连接区域。

图6C的右上侧的横截面B-B例示了夹持套筒在梁段16上具有的相对大的突出表面S1，该表面有助于获得梁段在接套22和锚固区域24在接套上的有效/受控的变形。

与例如和夹持套筒20一起注射到梁段16上的可选撑杆27中的一个展示的相对小的突出表面S2相比，可以看到该相对大的突出表面S1，这因此导致在这种撑杆27中施加在梁段上的较小力，并且转而导致梁段在该区域中的变形较小或基本上没有变形。

在至少某些实施方式中，与和夹持套筒一起模制到梁段16上的其它结构相比，夹持套筒20可以限定为具有基本上非间断的突出表面S1，该表面基本上大于其它非间断的突出表面，诸如撑杆27的突出表面S2。

夹持套筒可以被限定为在两个轴向端(参见图4B中标记的端1、2)之间延伸，并且包括内突出表面S1，该内突出表面S1在轴向端1、2之间连续地并且基本上不间断地延伸，并且被布置成抵靠梁段，以将其压靠在配件上，该配件包括在配件中的存在锚固区域的区域。

注意图7A至图7E，例示了根据本发明的各种实施方式的各种配件实施方式和锚固区域24可以采用的各种形式。在图7A中，锚固区域采取围绕接套形成的平面的形式，大体类似于前面附图例示的锚固区域。在图7B中，锚固区域采取接套上的周边延伸的倒钩构造的形式。在图7C中，锚固区域采取形成在接套上的凹陷的形式。

在图7D中，示出了配件和接套，它们在垂直于配件轴线(例如，参见配件接套的图4中的轴线X)的横截面中可能具体实施大体矩形的构造。如在前一种大体圆柱形的配件/接套中，图7D的配件包括锚固区域24，在此可选地采取具有平面底部的凹陷的形式，然而，其它类型的锚固区域也是可能的，诸如凸起构造(等)。图7E例示了包括多于两个接套(在此为三个接套，各个接套包括锚固区域)的配件。配件的这种T形构造可用于将几个梁段(在此为三个梁段)连接在一起。

注意图8A和图8B，例示了利用大体类似于图7D中的配件的联接区域。联接区域(类似于前述联接区域)包括夹持套筒20，该夹持套筒模制在梁段16和配件18交汇和/或接合的区域上方。

注意，形成在接套上的任何其它结构构造可以充当合适的锚固区域，在接套上，梁段可以变形。还应注意，例如图7A至图7E中例示的接套和锚固区域可以被包括在具有与这些图中例示的形式不同的形式的配件中。在一些情况下，接套实际上可以构成配件本身，由此形成旨在堵塞或部分地封闭梁段的开口端的塞状结构。

注意图9A到图9D，例示了可包括在此讨论的结构构件和/或联接区域的各种实施方式的各种结构组件。

图9A例示了形成行李架的结构组件101，该行李架布置成配合到车辆的车顶上。结构组件101包括联接区域141，该联接区域连接在梁段161之间，以形成组件的结构构件。图9B中的结构组件102形成扶手，扶手在此沿着楼梯配合，再次地，梁段162和联接区域142被示出为彼此连接，以形成组件102的结构构件。

图9C例示了形成街道锻炼结构的结构组件103，该结构组件再次包括联接区域143，这些联接区域143连接在梁段163之间以形成组件的结构构件。并且，图9D例示了形成梯子的结构组件104，该结构组件再次包括联接区域144，这些联接区域144连接在梁段164之间以形成组件的结构构件。

在本申请的说明书和权利要求中，动词“包括”、“包含”和“具有”及其词形变化中的每个用于指示动词的宾语不是必须为动词的主语的构件、部件、元件或零件的完全列出。

此外，虽然已经在附图和前面描述中详细例示并描述了本申请，但这种例示和描述被认为是图示或示例性的，且是非限制性的；由此，技术不限于所公开的实施方式。本领域技术人员在实践所要求保护的技术时可以从附图、技术以及所附权利要求的研究理解并实施对所公开实施方式的变更。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足在权利要求中列举的若干项的功能。在彼此不同的从属权利要求中列举特定措施的简单事实不指示无法有利地使用这些措施的组合。

如果术语、特征、数值或范围等在这里结合诸如“大约、接近于、基本上、大体、至少”等的术语引用，则本技术还被理解为包括这种确切术语、特征、数值或范围等。换言之，“大约3”也应包括“3”，或者“基本上垂直”也应包括“垂直”。权利要求中的任意附图标记不应被解释为限制范围。

虽然已经在一定特定程度上描述了本实施方式，但是应当理解，在不背离如下文要求保护的本发明的范围的情况下，可以进行各种变更和修改。

Claims (22)

1.一种结构构件，该结构构件包括联接区域，在该联接区域中，所述结构构件的配件和梁段通过所述结构构件的夹持套筒联接在一起，其中，所述配件包括至少一个锚固区域，并且所述夹持套筒被布置成将所述梁段的至少一部分压靠在所述锚固区域上以形成联接。

2.根据权利要求1所述的结构构件，其中，所述配件包括被布置成配合所述梁段的开口端中的接套，并且所述接套包括所述至少一个锚固区域。

3.根据权利要求1或2所述的结构构件，其中，所述夹持套筒被模制到所述梁段上，在该梁段处，所述夹持套筒配合在所述配件上方，以便将所述梁段在该区域中压靠所述配件。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的结构构件，包括支架，所述支架用于支撑所述结构构件外部的其它部件和/或连接到所述结构构件外部的其它部件。

5.根据权利要求4所述的结构构件，其中，所述支架与所述夹持套筒一体形成。

6.根据权利要求4所述的结构构件，其中，与所述夹持套筒一体的所述支架也形成在所述梁段上。

7.根据权利要求4至6中任意一项所述的结构构件，其中，所述支架与所述配件一体形成。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的结构构件，其中，所述锚固区域包括以下结构中的任意一个：平面、倒钩构造、凹陷、凸起和/或台阶状构造。

9.根据前述权利要求中任意一项所述的结构构件，其中，所述夹持套筒在所述梁段上具有突出表面，该突出表面大于能够与所述夹持套筒一起模制到所述梁段上的其他结构在所述梁段上能具有的任何其他突出表面。

10.根据权利要求9所述的结构构件，其中，所述夹持套筒在两个轴向端之间在沿所述梁段的方向上延伸，并且所述夹持套筒的突出表面在这些端之间连续且基本上不间断地延伸。

11.根据前述权利要求中任意一项所述的结构构件，其中，注射熔融塑料材料以形成所述夹持套筒的浇口点接近所述夹持套筒，可能在所述夹持套筒的外表面上。

12.根据前述权利要求中任意一项所述的结构构件，包括多个联接区域。

13.根据前述权利要求中任意一项所述的结构构件，其适于包括在以下中的任一项中：车身，例如作为横梁；搁架，例如车辆的行李架；栏杆，例如扶手；游乐场或娱乐设备，例如攀登架、街道锻炼结构；工具或器具，例如梯子。

14.一种形成结构构件的方法，该方法包括以下步骤：

提供模具；

提供预制的配件和预制的梁段；

将所述配件和梁段放置在所述模具中；以及

将夹持套筒注射到所述配件和所述梁段交汇的区域上，以便将所述配件和所述梁段牢固地附接在一起。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述配件包括锚固区域，并且所述配件和所述梁段通过覆盖所述锚固区域的所述梁段的至少一部分交汇。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，用于注射用于所述夹持套筒的熔融塑料材料的所述模具的浇口点接近所述夹持套筒，可能在所述夹持套筒的外表面上。

17.根据权利要求14至16中任意一项所述的方法，其中，所述结构构件适于包括在以下中的任一项中：车身，例如作为横梁；搁架，例如车辆的行李架；栏杆，例如扶手；游乐场或娱乐设备，例如攀登架、街道锻炼结构；工具或器具，例如梯子。

18.一种结构构件，该结构构件包括多个梁段和配件，并且每个配件联接到至少一个梁段，其中，所述结构构件包括多个夹持套筒，每个夹持套筒包覆模制在所述结构构件的不同区域上，在该不同区域处发生配件与梁段之间的联接。

19.根据权利要求18所述的结构构件，其中，所述夹持套筒在沿着所述结构构件的隔开的位置处包覆模制在所述结构构件上。

20.根据权利要求18或19所述的结构构件，其中，每个配件包括锚固区域，并且夹持套筒在配件和梁段联接的区域上的包覆模制被布置为将所述梁段的至少一部分压靠在所述锚固区域上，以形成联接。

21.根据权利要求20所述的结构构件，其中，所述锚固区域包括以下结构中的任意一个：平面、倒钩构造、凹陷、凸起和/或台阶状构造。

22.一种结构组件，例如车辆BIW(白车身)，该结构组件包括至少一个根据权利要求1至13和/或18至21中任意一项所述的结构构件。

Images