CN114364555A - 三维包覆成型件 - Google Patents

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CN114364555A CN202080058800.2A CN202080058800A CN114364555A CN 114364555 A CN114364555 A CN 114364555A CN 202080058800 A CN202080058800 A CN 202080058800A CN 114364555 A CN114364555 A CN 114364555A
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里亚德·查亚
马克·P·比尔卡
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Abstract

一种三维包覆成型件以及制造该三维包覆成型件的方法。三维包覆成型件具有利用包覆成型的三维结构，以给予显着的性能益处。加强件的组装和连结在包覆成型之前或在注塑成型工具中完成。三维包覆成型件无需二次操作并且以较低的质量和成本来满足预先确定的结构要求。结构益处是由于三维形状与包覆成型处理的益处的结合而被提供。

Description

三维包覆成型件
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年6月21日提交的美国临时专利申请No.62/864,685、于2019年6月21日提交的美国临时专利申请No.62/864,691、于2019年6月21日提交的美国临时专利申请No.62/864,785、于2019年6月21日提交的美国临时专利申请No.62/864,878以及于2019年6月21日提交的美国临时专利申请No.62/864,981的权益。以上美国临时专利申请的公开内容通过参引并入本文中。
技术领域
本发明涉及加强件、比如用于大型面板的支架的用以满足结构性能要求的三维包覆成型以及用于使加强件包覆成型的方法。
背景技术
大型面板比如但不限于用于车辆的举升门面板通常需要在区域中进行加强以满足结构性能和诸如负载力标准的标准。常规的加强件是金属支架。标准的平面金属支架包覆成型不能满足客户关于结构性能的要求。此外，平面金属到平面金属支架(平面对平面)具有蠕变和较低的刚度。对钢或其他金属进行冲压也易于浪费材料，例如比方说在加工前用于平面对平面，并且对钢或其他金属进行冲压是较沉重的且需要较厚的金属片。已知的用于加强的中空管——例如金属管——在加工期间发生塌陷。
钢铸件、铝铸件和镁铸件满足相同的性能要求，但价格更加昂贵、重量更高，并且必须利用二次操作进行安装。例如，常规的举升门面板较大，而钢铸件、铝铸件和镁铸件价格昂贵、重量较高，并且必须利用二次操作进行安装。
因此，存在对利用包覆成型的三维结构的需要，三维结构给予显着的性能益处并且用于制造该三维结构的方法不需要二次操作，该三维结构质量较低且成本较少。
发明内容
由于加强件的三维(3D)形状与包覆成型处理的益处的结合，为大型面板提供了结构益处。组装和连结在包覆成型之前或在注塑工具中进行。本发明无需二次操作即可满足预先确定的要求，并且以较低的质量和成本实现。
本发明的其他应用领域将从下文中提供的详细描述中变得明显。应当理解的是，指示本发明的优选实施方式的详细说明和特定示例仅意在出于说明的目的而并非意在限制本发明的范围。
附图说明
根据详细说明和附图将更全面地理解本发明，在附图中：
图1A是根据本发明的举升门面板的铰接区域的后视图，其描绘了3D加强件；
图1B是根据本发明的用于包覆成型的工具中提升器动作的横截面示意图；
图2A是根据本发明的举升门面板的后视图，其描绘了具有较小尺寸区域的3D加强件；
图2B是根据本发明的用于包覆成型的非工具中提升器动作的横截面示意图；
图3A是根据本发明的举升门面板的后视图，其描绘了具有更复杂的3D几何形状的3D加强件；
图3B是根据本发明的用于包覆成型的临时加强件的横截面示意图；
图4A是根据本发明的举升门面板的后视图，其描绘了具有更复杂且更小的3D几何形状的3D加强件；
图4B是根据本发明的横截面示意图并且没有工具中提升器或用于包覆成型的临时加强件；以及
图5是根据本发明的举升门面板的球形接头区域的后视图，其描绘了包括在包覆成型期间抵抗塌陷的轮廓的3D加强件。
具体实施方式
优选实施方式的以下描述本质上仅是示例性的并且决不意在限制本发明、本发明的应用或用途。
总体上参照图1A至图5，提供了与包覆成型处理的益处结合的三维(3D)加强件形状，该包覆成型处理使所述加强件至少部分地包覆成型。3D加强件的组装和连结在包覆成型之前或在注塑工具中进行。本发明无需二次操作并且以较低的质量和成本满足预先确定的要求。预先确定的几何形状由可以包覆成型的加强件提供。优选地，3D定尺寸的加强件以可操作的方式连接至另一加强件。更优选地，第一加强件以可操作的方式连接至面板并且第二加强件以可操作的方式连接至第一加强件。最优选地，第一金属加强件在面板的铰接区域或任何其他预先确定的区域中以可操作的方式连接至大型面板、例如举升门的内面板，并且第二金属加强件以可操作的方式连接至建立3D几何形状的第一加强件。加强件是包覆成型的。
根据预先确定的3D几何形状，工具中动作(例如，结合提升器)、临时的(例如，可移除的)加强件用于包覆成型，或者没有加强件(没有提升器、没有临时加强件等)用于包覆成型。3D加强件通过预先确定的步骤(例如点焊)被预先组装或者被组装在工具中(这种工具中组装可以消除点焊步骤)。
根据本发明的一方面，金属支架加强件完全地被包覆成型在面板的一个侧部或两个侧部上。根据本发明的另一方面，金属支架加强件至少部分地被覆盖在面板的一个侧部或两个侧部上。根据本发明的另一方面，金属支架加强件仅从面板的B侧部分部分地可见(例如，在肋部螺母处敞开，或者更加敞开以留出用于功能性开口的空间等)。根据本发明的另一方面，金属支架加强件仅从面板的B侧部分部分地可见(例如，在肋部螺母处敞开，或更加敞开以留出用于功能性开口的空间等)，以使得金属支架加强件被不完全地包覆成型或覆盖在这一个侧部上，并且在面板的另一侧部上完全敞开或大致敞开。优选地，金属支架加强件在被包覆成型以被完全覆盖时是显示质量表面或A级表面，没有贯通问题。
根据本发明的一方面，塑料在预先确定位置——例如比方说在具有通道的凸起肋部之间——中于第一加强件与第二加强件(例如，3D冲压加强件、3D加强件通道等)之间流动。例如穿过第二加强件的背侧部设置有至少一个孔口——例如排放孔——以用于将塑料输送至预先确定位置。根据本发明的一方面，塑料位于3D结构的顶部上(例如，除了3D结构内的凸起肋部通道内之外，位于3D结构的顶部上)。在不脱离本发明的范围的情况下，根据应用以组合的方式来设想上述方面中的任何方面。
本发明的3D几何形状比平板具有显着的优点。一个优点在于，互锁的3D几何形状防止各部分在彼此之上滑动以破坏焊接部。
加强件优选地是钢制的。
现在更特别地参照图1A至图1B，3D包覆成型件总体以10示出。第一加强件12以可操作的方式联接至面板14，并且第二加强件16以可操作的方式连接至第一加强件12(第二加强件14位于第一加强件12的顶部上)。第二加强件14形成预先确定的3D几何形状。作为非限制性示例，图1A描绘了具有内部通道20的至少一个凸起肋部18部分(金属肋部18)。还描绘了示例性密封边缘22和多个可选的焊点24。第一加强件12和第二加强件16是金属的。第一加强件12和第二加强件16预先组装在一起(例如，点焊、焊接、粘合、机械装配等及其组合)或组装在工具中(例如，消除了焊点)。根据本发明的一方面，至少一个提升器26与工具30一起使用以防止3D加强件结构的坍塌，总体以28表示。提升器26优选地是击打入/出(沿着载体移动)的注射器销。图1A中的箭头表示示例性工具动作。提升器26通常支承片材。本发明提供了可以与防止塌陷的工具动作件结合而被包覆成型的3D几何形状件，例如，因为3D几何形状件通常被支承以用于材料包覆成型注料，然后提升器滑出。由于3D形状与包覆成型处理的益处结合，因此提供了结构益处。本发明的利用包覆成型的3D结构给出显着的性能益处。另外，根据本发明的一方面，本发明还减少了对焊点的旧需求，因为加强件可以被组装在工具中。第二加强件16的3D几何形状是优于常规系统(例如，包括平面支架)的显着优点，包括但不限于3D几何形状提高刚度并且有助于蠕变。应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，3D几何形状是取决于应用的任何预先确定的几何形状。
现在更具体地参照图2A至图2B，3D包覆成型件总体以10示出。第一加强件12以可操作的方式联接至面板14，并且第二加强件16以可操作的方式连接至第一加强件12(第二加强件14位于第一加强件12的顶部上)。第二加强件14形成预先确定的3D几何形状。作为非限制性示例，图2A描绘了具有内部通道20a的至少一个凸起肋部18a部分(金属肋部18a)。然而，该凸起肋部18a和通道20a是预先确定大小的/较小的并且不需要提升器来防止塌陷。应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，3D几何形状/大小/尺寸/等是取决于应用的任何预先确定的几何形状。还描绘了示例性密封边缘22和多个可选的焊点24。第一加强件12和第二加强件16是金属的。第一加强件12和第二加强件16预先组装在一起(例如，点焊、焊接、粘合、机械装配等及其组合)或一起组装在工具30中(例如，消除了焊点)。首先在B侧部上(面板14的非显示质量表面)的腔32内不设置塑料。作为非限制性示例，这个小的无支承的区域——即腔32——是密封的金属——例如钢，使得没有塑料进入。这个小区域即使不受支承也不会出现缩痕问题。本发明提供可以包覆成型的3D几何形状。第二加强件16的3D几何形状是优于常规系统(例如，包括平面支架)的显着优点，包括但不限于3D几何形状提高刚度并且有助于蠕变。由于3D形状与包覆成型处理的益处结合，因此提供了结构益处。本发明的利用包覆成型的3D结构给予显着的性能益处。另外，根据本发明的一方面，本发明还减少了对焊点的旧需求，因为加强件可以被组装在工具中。应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，3D几何形状/大小/尺寸/等是取决于应用的任何预先确定的几何形状。根据本发明的一方面，本发明还减少了对点焊的旧需要，因为加强件可以被组装在工具中。
现在更具体地参照图3A至图3B，3D包覆成型件总体以10示出。第一加强件12以可操作的方式联接至面板14，并且第二加强件16以可操作的方式连接至第一加强件12(第二加强件14位于第一加强件12的顶部上)。第二加强件14形成预先确定的3D几何形状。作为非限制性示例，图3A描绘了具有示例性更复杂3D几何形状的3D加强结构件28b。然而，该3D加强结构件28b不需要提升器来防止塌陷。替代地使用预先确定的临时加强件34。临时加强件34是优选地板、最优选地钢板。临时加强件34传递压力。还描绘了示例性密封边缘22和多个可选的焊点24。第一加强件12和第二加强件16是金属的。第一加强件12和第二加强件16预先组装在一起(例如，点焊、焊接、粘合、机械装配等及其组合)或组装在工具中(例如，消除了焊点)。由于3D形状与包覆成型处理的益处结合，因此提供了结构益处。本发明的利用包覆成型的3D结构具有显着的性能益处。此外，根据本发明的一方面，本发明还减少了对焊点的旧需求，因为加强件可以组装在工具中。应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，3D几何形状/大小/尺寸/等是取决于应用的任何预先确定的几何形状。根据本发明的一方面，本发明还减少了对点焊的旧需要，因为加强件可以组装在工具中。根据本发明的一方面，临时加强件34可以是自动化的。替代性地，至少一个小的无支承区域构造成不需要提升器或临时加强件(参见图4A至图4B)
现在更具体地参照图5，3D包覆成型件总体以10示出。第一加强件12以可操作的方式联接至面板14、例如举升门的内面板，并且第二加强件16以可操作的方式连接至第一加强件12(第二加强件14位于第一加强件12的顶部上)。第二加强件14形成预先确定的3D几何形状。作为非限制性示例，图5描绘了大体U形的轮廓并且钢制加强件在过程期间于工具中抵抗塌陷。在不脱离本发明的范围的情况下，可以设想任何其他适合的轮廓。还描绘了示例性密封边缘22和多个可选的焊点24。第一加强件12和第二加强件16是金属的。第一加强件12和第二加强件16预先组装在一起(例如，点焊、焊接、粘合、机械装配等及其组合)或组装在工具中(例如，消除了焊点)。由于3D形状与包覆成型处理的益处结合，因此提供了结构益处。本发明的利用包覆成型的3D结构具有显着的性能益处。另外，根据本发明的一方面，本发明还减少了对焊点的旧需求，因为加强件可以组装在工具中。应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，3D几何形状/大小/尺寸/等是取决于应用的任何预先确定的几何形状。根据本发明的一方面，本发明还减少了对点焊的旧需要，因为加强件可以组装在工具中。3D包覆成型件10的位置位于面板14的球头螺栓36区域处。
总体上参照图1A至图5，尽管示出了举升门的内面板，但应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，本发明能够应用于并且能够适于任何车辆面板，尤其是大型面板比如但不限于门面板、门甲板盖、外壳面板、举升门、尾门、风挡面板、窗户面板等以及任何其他面板。
尽管示出了铰接加强区域，但应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明能够适用于并且能够适于大型面板的任何区域，比如但不限于上铰接区域、螺栓区域、球形接头区域、风挡区域、窗户区域、牌照板区域、装饰衬里、侧部衬里、肋条等以及任何其他区域，或者本发明能够应用于并且能够适于任何其他面板和区域上。
尽管第一加强件12和第二加强件16是金属的，但理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，设想了适合于根据应用来满足预先确定要求的替代性材料。
本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且因此，不脱离本发明的主旨的变型都意在落入本发明的范围内。这种变型不应被视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.一种三维包覆成型件，包括：
至少一个三维(3D)加强件，所述至少一个三维(3D)加强件以可操作的方式连接至形成预先确定的3D几何形状的至少一个加强件；以及
所述3D几何形状件的至少部分外模。
2.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述3D几何形状件适于与工具作用件接触，所述工具作用件以可操作的方式支承用于材料包覆成型注料的所述3D几何形状结构件。
3.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述3D几何形状件适于与提升器注射器销接触，所述提升器注射器销击打入以用于所述3D包覆成型件的结构支承。
4.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述3D几何形状件适于与临时加强件接触以支承所述3D包覆成型件以抵抗塌陷。
5.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，还包括具有通道的金属肋部，所述通道定尺寸成在没有提升器或临时加强件的情况下包覆成型。
6.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述加强件适于在包覆成型之前预先被组装。
7.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述加强件适于被组装在注塑成型工具中。
8.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述3D加强件是3D冲压钢制加强件。
9.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述加强件不是平面金属支架。
10.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，包括至少一个附加的加强件，其中，多个所述加强件至少部分地被包覆成型。
11.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，不设置焊点。
12.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述三维包覆成型件利用与包覆成型结合的所述3D几何形状来满足预先确定的结构要求。
13.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，其中，所述三维包覆成型件适于连接至举升门面板。
14.根据权利要求1所述的三维包覆成型件，包括多个三维包覆成型件，其中，每个三维包覆成型件适于在塑料举升门面板的多个拐角处连接。
15.一种适于定位在车辆部件上的三维包覆成型件，包括：
至少一个第一加强件，所述第一加强件是金属的并且包括3D几何形状；
至少一个第二加强件，所述第二加强件是金属的，所述第一加强件和所述第二加强件以可操作的方式连结，从而形成预先确定的3D几何形状接合部；以及
至少所述3D几何形状接合部的外模，所述外模用以满足预先确定的结构要求。
16.一种制造三维包覆成型件的方法，包括：
提供至少一个3D加强件，所述至少一个3D加强件以可操作的方式连接至形成预先确定的3D几何形状的至少一个加强件；
提供注塑成型工具；以及
将预先确定的塑料材料注入工具中，从而使至少部分外模形成在所述3D加强件中的至少一个所述3D加强件上。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：在包覆成型之前预先组装所述加强件。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述加强件组装在所述注塑成型工具中。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括：将所述加强件点焊在预先确定的位置处。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述加强件中没有一个加强件是点焊的。
21.根据权利要求16所述的方法，还包括：提供支承所述3D结构的工具作用件。
22.根据权利要求16所述的方法，还包括：提供提升器注射器销，所述提升器注射器销击打入以用于3D包覆成型件的结构支承。
23.根据权利要求16所述的方法，还包括：提供临时加强件以支承3D包覆成型件来抵抗塌陷。
24.根据权利要求16所述的方法，还包括：提供具有通道的金属肋部，所述通道定尺寸成在没有提升器或临时加强件的情况下包覆成型。
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