CN1652963A - 用于汽车支架的轻型结构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻型结构件，该轻型结构件是一种扁平的、三维变形的结构体，它具有一个配有通孔(2)的金属衬层(1)构成。它具有由塑料注塑的加强筋(7)，它们设置在扁平结构体的空心位置中并且其塑料穿过金属衬层的通孔。为了使注塑过程最佳化并且为了在金属衬层与加强筋之间实现一种紧密的连接，所述金属衬层设计成借助一种塑料进行外部注塑的金属衬层。这个金属衬层具有许多均匀分布的孔，并且这些孔在进行外部注塑时构成一种对于塑料熔体的通流阻力。至少在金属衬层的浇注侧(4)上在每个孔上具有凸起(3)，它们由塑料层覆盖。背离浇注侧的加强筋具有一个连接横截面，它穿过金属衬层中的多个或大量的孔。

Description

用于汽车支架的轻型结构件
技术领域
本发明涉及一种在权利要求1前序部分中详细所述形式的轻型结构件。
背景技术
由专利文献DE 38 39 855 C2已知一种这样的轻型结构件。这种轻型结构件的基本上为封闭壁体的金属层由一个由金属板制成的成形体构成，金属板具有大尺寸的孔，它们相互间以明确的间距设置。设置在成形体空心区域内的由注塑的塑料制成的加强筋对准所述的孔，为了包封孔边缘，塑料穿过成形体中的这些孔。以这种方式在成形体中对加强筋构成不连续的连接点，在这些连接点上，在加强筋的塑料与成形体的金属之间分别构成一种形状锁合的连接。
在已知的轻型结构件中，由金属板制成的成形体具有明显的刚度，而它作为所谓的基体给出轻型结构件的基本形状。为了使这个成形体更加抗弯和抗扭，设置有在成形体的不连续位置上注塑的加强筋，其布置取决于孔在成形体上的位置。由于成形体中较少的孔以及其明显的距离，限制了加强筋的数量，并且用于加强筋的连接位置的结构只能有限地承载。另一方面塑料熔体的流动前沿能够毫无问题地达到在金属的成形体中相对较少的孔。
另一方面，从原理上已知一些结构件，它们在注塑工艺中由塑料制成并且它们具有一个加固的金属衬层。在此不必顾及位于这个结构件的空心区域中的加强筋的注塑。在这里只要用于塑料熔体的加固衬层的穿透性在注塑过程中的容易地适配于在加工完成的结构件中加固衬层从各方面被塑料材料包封。
发明内容
因此本发明的目的是，实现一个上述形式的轻型结构件，它在所属的注塑模具中的注塑过程中在塑料熔体的流动条件方面是最佳的并且其中在金属衬层与构成加强筋的塑料之间存在一种紧密的连接，所述塑料同时无泄漏地覆盖轻型结构件的背离加强筋的外侧。
这个目的在一种按照本发明的上述形式的轻型结构件通过权利要求1的特征部分所述的特征得以实现。
对于按照本发明的轻型结构件具有意义的是，金属衬层的背离加强筋的外侧是浇注侧，因此它从外面用塑料材料进行外部注塑。为了同时在相关的注塑模具中在金属衬层的背离浇注侧的内侧上能够形成加强筋，在此充分利用金属衬层的特殊的筛孔结构，使塑料熔体的路径在注塑模具中最佳化。在这里首先涉及到通过在金属衬层中的大量的孔通过各小横截面实现塑料熔体的通流，该横截面针对塑料熔体在注塑过程中的注射压力建立一个增加的阻力。此外在金属衬层的浇注侧上向着模具壁那边形成一个流动缝隙是重要的。
一方面，由此使塑料熔体在注塑时从外面对金属衬层施加一个压力，由于该压力，使金属衬层以有利的方式以其内侧压紧在注塑模具的内侧上。由此所述轻型结构件可以在内侧以光滑平面构成，而与内侧上的液态塑料是否完全渗透金属衬层无关。另一方面，使熔体找到最小流动阻力的路径并充满缝隙式的空间，该空间在配有在孔上突出的凸起的金属衬层的外侧与注塑模具的外壁之间构成。因此通过塑料材料在外侧或浇注侧实现金属衬层的一个封闭的覆盖层。此外在金属衬层中所述孔的相对狭窄的横截面使塑料熔体难以过快地挤入在模具中从浇注侧看去设置在金属衬层下面或后面的用于形成加强筋的通道。由此在金属衬层的背离浇注侧的内侧上防止塑料熔体的前沿相对于从在金属衬层的外侧上的浇注口向外移动的熔体前沿超前。这一点避免金属衬层由于塑料熔体的一个较高的液体压力而从其内侧压靠到注塑模具的向外限定边界的壁板上。由此在金属衬层的浇注侧上建立一个无缺陷的、封闭的塑料遮盖层，因为加工完成的轻型结构件的由此构成的外侧在其安装位置是一个可看见的外观面，它对于轻型结构件的外观具有重要意义。
本发明的有利扩展结构特征由从属权利要求中给出。尤其是在这里要提及的是在浇注侧的金属衬层的设置在孔上的凸起的特殊结构，它能够使由金属衬层的每个单独的孔的开口展开的平面垂直或几乎垂直于金属衬层的基面。尤其是由四分之一空心球构成的基本上呈贝壳形的凸起的拱起能够使穿过各个孔的塑料熔体在固化后构成一个形状锁合地连接在拱起的凹下侧上的由贝壳顶遮盖的空心形状中的端头。在金属衬层中存在的大量的开口和以这种方式构成的相应大量的塑料端头在塑料与金属衬层之间建立起一种特别紧密的、形状锁合的连接。
附图说明
下面借助于附图中的一个实施例详细描述本发明。附图中：
图1一个用于轻型结构件的金属衬层的部分视图，
图2一个配有按照图1的三维变形后的金属衬层的轻型结构件的从浇注侧看去的立体图，
图3按照图2的在其内侧看去的轻型结构件的立体图，
图4一个基本对应于图2的一个轻型结构件的另一实施例的视图，
图5按照图4的在其内侧上看去的轻型结构件的立体图。
具体实施方式
图1详细地示出一个还未三维变形的金属衬层的一个部分，该金属衬层是一个扁平的结构体并由一个钢板制成。在这个钢板中以特殊的方式加工出许多孔2，即通孔，以这种方式使金属衬层1具有一种筛状结构。该金属衬层1类似一个厨用礤床儿并具有一个成型的外侧，即浇注侧4和一个光滑的内侧6，在内侧上仅有通孔的开口。
在外部的浇注侧4上突出来一些从金属衬层1的金属板冲压出来的凸起3，它们具有近似一个四分之一空心球的形状。由此使凸起3具有类似一个敞开的贝壳的形状，其中在浇注侧4上的半侧的贝壳开口8构成通孔2的开口。所述浇注侧4上的孔2的开口平面几乎垂直于金属衬层1的基面，其中所述开口8的这些平面可以相互平行或不同地取向。这一点取决于，想如何控制塑料熔体的流动方向，为了包围金属衬层1，塑料熔体被注射到一个注塑模具中，在该注塑模具中按照三维变形加入金属衬层1。在此涉及到在浇注侧4实现金属衬层1的一种完全遮盖并且能够使塑料熔体同时穿过金属衬层1的孔2，以便充满在注塑模具中连接到金属衬层1内侧6上的通道。由此由包在金属衬层1上的塑料构成加强筋7，在图3中可以看出这些加强筋。如图1所示，所述孔2的开口8在金属衬层1的浇注侧4上取向的一种可能的方案是，使开口8的平面布置在两个相互成直角交叉的方向上。此外大量的孔2和相应大量的凸起3以均匀的分布的呈直列地排列设置在金属衬层1的浇注侧4上，只要涉及其待进行外部注塑的区域。
图2和3示出一个可以看出的加工完成的轻型结构件，在图1给出的金属衬层1在注塑工艺中包封之前进行三维变形，由此在金属衬层1的内侧6上得到具有空心区域的凹下的拱顶，它们容纳加强筋7。图1示出轻型结构件的视图包括金属衬层1的一个从浇注侧4看去未包封的部分，在此可以看出，所述塑料外壳5完全遮盖金属衬层1的浇注侧4。因为塑料外壳5厚于金属衬层1的凸起3，所以在轻型结构件的由构成浇注侧4的外观面上在塑料表面的区域看不出金属衬层1的凸起3的顶点。
由于结构的原因，这一点在轻型结构件的外观面上可以另外规定，使塑料外壳的厚度与金属衬层1的凸起3的高度一样。不仅由于结构的原因而且考虑到在注塑过程中塑料熔体的流动特性，从原则上包围孔2的凸起3同样可以设置在金属衬层1的内侧6上。通过这种方法，可以使筛状的金属衬层1局部地得到对于塑料熔体不同的通流阻力，它不仅与孔2的开口宽度和方向有关而且也与凸起3的布置有关。
如同由图3表示的那样，所述加强筋7的布置在原理上与金属衬层1的孔的布局无关，在这里也可以看到一段金属衬层。所述加强筋7在金属衬层1上具有这样的连接横截面，使多个或大量的孔2或其开口在金属衬层1的内侧6上被遮盖。因此所述加强筋7的连接位置可以位于金属衬层1的任意位置上，前提仅仅是，在各自的连接位置上，存在着具有孔2和凸起3的金属衬层1的筛形结构。所述金属衬层1也可以具有特殊的边缘区域和端部区域，它们没有筛孔结构而相应地不用塑料材料进行外部注塑。这些区域尤其可以用于构成或安置固定装置，通过它们使轻型结构件装配到相关汽车的车身上或者通过其安装件固定在轻型结构件上。
图4和5表示一个轻型结构件的稍微变化的实施例，其中，穿孔，即具有凸起3的孔2不在金属衬层1的整个表面上延伸。因此所述金属衬层1具有一个穿孔的壁板段9和一个封闭的壁板段10，与此相对应，封闭的壁板段不配有这样的能够使金属衬层1的浇注侧4和内侧6上的塑料结构连接的孔。
金属衬层1的封闭的壁板段10至少环绕着塑料浇注口11延伸，该浇注口位于轻型结构件的外侧4上并且因此也位于金属衬层1的外侧上。金属衬层1的封闭的壁板段10同样也可设置在一个这样的位置上，在该位置，一个流道通到塑料注塑模具内并且塑料的流动前沿从该处在金属衬层1上铺开。原因是，在外部注塑金属衬层1时，塑料熔体的前沿首先通过一个确定的路径段在金属衬层1的外侧4上导引。根据轻型结构件的布局，有利的是，要使金属衬层在注塑模型中不移动并且不变形。
但是所述金属衬层1的封闭的壁板段也可以用于使塑料熔体在注塑过程中只由一定的方向并以给定的量挤入到注塑模具的那些通道中，在这些通道中构成加强筋7。在这种情况下，金属衬层1的封闭的壁板段10覆盖那些在金属衬层1的内侧6上不连接加强筋7的区域。所以塑料外壳5在金属衬层1的内侧6上只在有孔的壁板段9处形成而不在封闭的壁板段10的内侧12上形成。
相应地对于加工完成的轻型结构件所述加强筋7的形状锁合的连接只存在于金属衬层1的配有孔2的壁板段9上。通常这些有孔的壁板段9位于成形到金属衬层1中的空心位置的相互对置的各侧上。因此尽管没有加强筋7连接在金属衬层1的封闭的壁板段10上也可以实现轻型结构件的高的强度。
最后，金属衬层1的封闭的壁板段10有助于在轻型结构件的外侧4上在相关的区域内实现塑料外壳5的一种特别光滑的表面。正好在轻型结构件的安装位置，在许多情况下，所述那个区域向着可以看到的一侧设置，其中涉及到在成形件中成形的空心位置的顶点区域。在这个区域，轻型结构件经常具有U形横截面，其中U形开口设置成在安装位置远离轻型结构件可看见的一侧。

Claims (12)

1.一种轻型结构件，用于汽车的抗弯和抗扭支架元件，尤其是用于轿车和类似汽车的前端装配支架，轻型结构件是一种扁平的、三维变形的结构体，它具有一个配有通孔的具有扁平的、三维变形的基本形状的金属衬层和具有由注塑的塑料构成的加强筋，所述加强筋至少单侧地在扁平结构体上设置在其上通过三维造型构成的空心位置中并且其塑料穿过金属衬层的孔，
其特征在于，
所述金属衬层是一种借助构成加强筋(7)的塑料进行外部注塑的金属衬层(1)，其孔(2)设置成大量具有按照筛孔结构均匀分布的并具有一种在进行外部注塑时针对塑料熔体建立通流阻力的开口宽度的孔；
在浇注侧(4)在每个孔(2)上具有突出的凸起(3)，其高度至少等于在金属衬层(1)的浇注侧(4)上的塑料层(5)的厚度；
并且所述加强筋(7)设置在金属衬层(1)的背离浇注侧(4)的内侧(6)上并具有一个穿过在金属衬层(1)中的多个或大量的孔(2)的连接横截面。
2.如权利要求1所述的轻型结构件，
其特征在于，
所述浇注侧(4)在安装位置构成外观面，在其上塑料层(5)的厚度大于在孔(2)上的凸起(3)的高度，并且相应地，外观面在外部注塑区域完全由塑料构成。
3.如权利要求1或2所述的轻型结构件，
其特征在于，
在背离浇注侧(4)的内侧(6)上，流过金属衬层(1)的孔(2)的塑料以其表面与金属衬层(1)的内侧(6)至少平齐或在其上超出。
4.如权利要求1-3中任一项所述的轻型结构件，
其特征在于，
所述凸起(3)是从金属衬层(1)的基面上拱起的断口，它们具有半面的开口(8)，这些开口构成金属衬层(1)中的孔(2)的开口。
5.如权利要求4所述的轻型结构件，
其特征在于，
所述凸起(3)具有近似一个四分之一空心球的形状。
6.如权利要求4或5所述的轻型结构件，
其特征在于，
对应于所述凸起(3)从金属衬层(1)的基面产生出来的孔(2)开口(8)在浇注侧(4)上分别位于一个垂直于或近似垂直于金属衬层(1)的基面的平面内。
7.如权利要求4-6中任一项所述的轻型结构件，
其特征在于，
所述孔(2)的开口(8)在金属衬层(1)的拱起的凸起(3)上位于相互平行的各平面内。
8.如权利要求4-6中任一项所述的轻型结构件，
其特征在于，
所述孔(2)的开口(8)在金属衬层(1)的拱起的凸起(3)上分成两组或多组，其中一组孔(2)的开口(8)位于相互平行的各平面内并且各组的孔平面相互间成角度。
9.如权利要求7或8所述的轻型结构件，
其特征在于，
所述孔(2)的位于相互平行的各平面内的开口(8)在金属衬层(1)的拱起的凸起(3)上平行或近似平行于金属衬层(1)的基面指向相同的、垂直于各自孔平面的方向。
10.如权利要求1-9中任一项所述的轻型结构件，
其特征在于，
所述孔(2)上的凸起(3)一部分设置在金属衬层(1)的内侧(6)上。
11.如权利要求1-10中任一项所述的轻型结构件，
其特征在于，
所述金属衬层(1)具有外部注塑的以及没有外部注塑的区域并且具有孔(2)以及凸起(3)的筛孔结构只存在于外部注塑的区域。
12.如权利要求1-11中任一项所述的轻型结构件，
其特征在于，
在一个用于塑料的流动通道的至少一个位于浇注侧(4)上的浇注位置(11)或入口位置的周围，所述金属衬层(1)具有一个封闭的壁板段(10)，它相应地以与浇注位置(11)间隔一段距离地过渡到一个配有孔(2)的壁板段(9)，加强筋(7)在金属衬层(1)的内侧(6)上连接到所述壁板段上。
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