專利名稱：用于汽車支架的輕型結(jié)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在權(quán)利要求1前序部分中詳細(xì)所述形式的輕型結(jié)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
由專利文獻(xiàn)DE 38 39 855 C2已知一種這樣的輕型結(jié)構(gòu)件。這種輕型結(jié)構(gòu)件的基本上為封閉壁體的金屬層由一個(gè)由金屬板制成的成形體構(gòu)成，金屬板具有大尺寸的孔，它們相互間以明確的間距設(shè)置。設(shè)置在成形體空心區(qū)域內(nèi)的由注塑的塑料制成的加強(qiáng)筋對(duì)準(zhǔn)所述的孔，為了包封孔邊緣，塑料穿過成形體中的這些孔。以這種方式在成形體中對(duì)加強(qiáng)筋構(gòu)成不連續(xù)的連接點(diǎn)，在這些連接點(diǎn)上，在加強(qiáng)筋的塑料與成形體的金屬之間分別構(gòu)成一種形狀鎖合的連接。
在已知的輕型結(jié)構(gòu)件中，由金屬板制成的成形體具有明顯的剛度，而它作為所謂的基體給出輕型結(jié)構(gòu)件的基本形狀。為了使這個(gè)成形體更加抗彎和抗扭，設(shè)置有在成形體的不連續(xù)位置上注塑的加強(qiáng)筋，其布置取決于孔在成形體上的位置。由于成形體中較少的孔以及其明顯的距離，限制了加強(qiáng)筋的數(shù)量，并且用于加強(qiáng)筋的連接位置的結(jié)構(gòu)只能有限地承載。另一方面塑料熔體的流動(dòng)前沿能夠毫無問題地達(dá)到在金屬的成形體中相對(duì)較少的孔。
另一方面，從原理上已知一些結(jié)構(gòu)件，它們?cè)谧⑺芄に囍杏伤芰现瞥刹⑶宜鼈兙哂幸粋€(gè)加固的金屬襯層。在此不必顧及位于這個(gè)結(jié)構(gòu)件的空心區(qū)域中的加強(qiáng)筋的注塑。在這里只要用于塑料熔體的加固襯層的穿透性在注塑過程中的容易地適配于在加工完成的結(jié)構(gòu)件中加固襯層從各方面被塑料材料包封。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一個(gè)上述形式的輕型結(jié)構(gòu)件，它在所屬的注塑模具中的注塑過程中在塑料熔體的流動(dòng)條件方面是最佳的并且其中在金屬襯層與構(gòu)成加強(qiáng)筋的塑料之間存在一種緊密的連接，所述塑料同時(shí)無泄漏地覆蓋輕型結(jié)構(gòu)件的背離加強(qiáng)筋的外側(cè)。
這個(gè)目的在一種按照本發(fā)明的上述形式的輕型結(jié)構(gòu)件通過權(quán)利要求1的特征部分所述的特征得以實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于按照本發(fā)明的輕型結(jié)構(gòu)件具有意義的是，金屬襯層的背離加強(qiáng)筋的外側(cè)是澆注側(cè)，因此它從外面用塑料材料進(jìn)行外部注塑。為了同時(shí)在相關(guān)的注塑模具中在金屬襯層的背離澆注側(cè)的內(nèi)側(cè)上能夠形成加強(qiáng)筋，在此充分利用金屬襯層的特殊的篩孔結(jié)構(gòu)，使塑料熔體的路徑在注塑模具中最佳化。在這里首先涉及到通過在金屬襯層中的大量的孔通過各小橫截面實(shí)現(xiàn)塑料熔體的通流，該橫截面針對(duì)塑料熔體在注塑過程中的注射壓力建立一個(gè)增加的阻力。此外在金屬襯層的澆注側(cè)上向著模具壁那邊形成一個(gè)流動(dòng)縫隙是重要的。
一方面，由此使塑料熔體在注塑時(shí)從外面對(duì)金屬襯層施加一個(gè)壓力，由于該壓力，使金屬襯層以有利的方式以其內(nèi)側(cè)壓緊在注塑模具的內(nèi)側(cè)上。由此所述輕型結(jié)構(gòu)件可以在內(nèi)側(cè)以光滑平面構(gòu)成，而與內(nèi)側(cè)上的液態(tài)塑料是否完全滲透金屬襯層無關(guān)。另一方面，使熔體找到最小流動(dòng)阻力的路徑并充滿縫隙式的空間，該空間在配有在孔上突出的凸起的金屬襯層的外側(cè)與注塑模具的外壁之間構(gòu)成。因此通過塑料材料在外側(cè)或澆注側(cè)實(shí)現(xiàn)金屬襯層的一個(gè)封閉的覆蓋層。此外在金屬襯層中所述孔的相對(duì)狹窄的橫截面使塑料熔體難以過快地?cái)D入在模具中從澆注側(cè)看去設(shè)置在金屬襯層下面或后面的用于形成加強(qiáng)筋的通道。由此在金屬襯層的背離澆注側(cè)的內(nèi)側(cè)上防止塑料熔體的前沿相對(duì)于從在金屬襯層的外側(cè)上的澆注口向外移動(dòng)的熔體前沿超前。這一點(diǎn)避免金屬襯層由于塑料熔體的一個(gè)較高的液體壓力而從其內(nèi)側(cè)壓靠到注塑模具的向外限定邊界的壁板上。由此在金屬襯層的澆注側(cè)上建立一個(gè)無缺陷的、封閉的塑料遮蓋層，因?yàn)榧庸ね瓿傻妮p型結(jié)構(gòu)件的由此構(gòu)成的外側(cè)在其安裝位置是一個(gè)可看見的外觀面，它對(duì)于輕型結(jié)構(gòu)件的外觀具有重要意義。
本發(fā)明的有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)特征由從屬權(quán)利要求中給出。尤其是在這里要提及的是在澆注側(cè)的金屬襯層的設(shè)置在孔上的凸起的特殊結(jié)構(gòu)，它能夠使由金屬襯層的每個(gè)單獨(dú)的孔的開口展開的平面垂直或幾乎垂直于金屬襯層的基面。尤其是由四分之一空心球構(gòu)成的基本上呈貝殼形的凸起的拱起能夠使穿過各個(gè)孔的塑料熔體在固化后構(gòu)成一個(gè)形狀鎖合地連接在拱起的凹下側(cè)上的由貝殼頂遮蓋的空心形狀中的端頭。在金屬襯層中存在的大量的開口和以這種方式構(gòu)成的相應(yīng)大量的塑料端頭在塑料與金屬襯層之間建立起一種特別緊密的、形狀鎖合的連接。


下面借助于附圖中的一個(gè)實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中圖1一個(gè)用于輕型結(jié)構(gòu)件的金屬襯層的部分視圖，圖2一個(gè)配有按照?qǐng)D1的三維變形后的金屬襯層的輕型結(jié)構(gòu)件的從澆注側(cè)看去的立體圖，圖3按照?qǐng)D2的在其內(nèi)側(cè)看去的輕型結(jié)構(gòu)件的立體圖，圖4一個(gè)基本對(duì)應(yīng)于圖2的一個(gè)輕型結(jié)構(gòu)件的另一實(shí)施例的視圖，圖5按照?qǐng)D4的在其內(nèi)側(cè)上看去的輕型結(jié)構(gòu)件的立體圖。
具體實(shí)施例方式
圖1詳細(xì)地示出一個(gè)還未三維變形的金屬襯層的一個(gè)部分，該金屬襯層是一個(gè)扁平的結(jié)構(gòu)體并由一個(gè)鋼板制成。在這個(gè)鋼板中以特殊的方式加工出許多孔2，即通孔，以這種方式使金屬襯層1具有一種篩狀結(jié)構(gòu)。該金屬襯層1類似一個(gè)廚用礤床兒并具有一個(gè)成型的外側(cè)，即澆注側(cè)4和一個(gè)光滑的內(nèi)側(cè)6，在內(nèi)側(cè)上僅有通孔的開口。
在外部的澆注側(cè)4上突出來一些從金屬襯層1的金屬板沖壓出來的凸起3，它們具有近似一個(gè)四分之一空心球的形狀。由此使凸起3具有類似一個(gè)敞開的貝殼的形狀，其中在澆注側(cè)4上的半側(cè)的貝殼開口8構(gòu)成通孔2的開口。所述澆注側(cè)4上的孔2的開口平面幾乎垂直于金屬襯層1的基面，其中所述開口8的這些平面可以相互平行或不同地取向。這一點(diǎn)取決于，想如何控制塑料熔體的流動(dòng)方向，為了包圍金屬襯層1，塑料熔體被注射到一個(gè)注塑模具中，在該注塑模具中按照三維變形加入金屬襯層1。在此涉及到在澆注側(cè)4實(shí)現(xiàn)金屬襯層1的一種完全遮蓋并且能夠使塑料熔體同時(shí)穿過金屬襯層1的孔2，以便充滿在注塑模具中連接到金屬襯層1內(nèi)側(cè)6上的通道。由此由包在金屬襯層1上的塑料構(gòu)成加強(qiáng)筋7，在圖3中可以看出這些加強(qiáng)筋。如圖1所示，所述孔2的開口8在金屬襯層1的澆注側(cè)4上取向的一種可能的方案是，使開口8的平面布置在兩個(gè)相互成直角交叉的方向上。此外大量的孔2和相應(yīng)大量的凸起3以均勻的分布的呈直列地排列設(shè)置在金屬襯層1的澆注側(cè)4上，只要涉及其待進(jìn)行外部注塑的區(qū)域。
圖2和3示出一個(gè)可以看出的加工完成的輕型結(jié)構(gòu)件，在圖1給出的金屬襯層1在注塑工藝中包封之前進(jìn)行三維變形，由此在金屬襯層1的內(nèi)側(cè)6上得到具有空心區(qū)域的凹下的拱頂，它們?nèi)菁{加強(qiáng)筋7。圖1示出輕型結(jié)構(gòu)件的視圖包括金屬襯層1的一個(gè)從澆注側(cè)4看去未包封的部分，在此可以看出，所述塑料外殼5完全遮蓋金屬襯層1的澆注側(cè)4。因?yàn)樗芰贤鈿?厚于金屬襯層1的凸起3，所以在輕型結(jié)構(gòu)件的由構(gòu)成澆注側(cè)4的外觀面上在塑料表面的區(qū)域看不出金屬襯層1的凸起3的頂點(diǎn)。
由于結(jié)構(gòu)的原因，這一點(diǎn)在輕型結(jié)構(gòu)件的外觀面上可以另外規(guī)定，使塑料外殼的厚度與金屬襯層1的凸起3的高度一樣。不僅由于結(jié)構(gòu)的原因而且考慮到在注塑過程中塑料熔體的流動(dòng)特性，從原則上包圍孔2的凸起3同樣可以設(shè)置在金屬襯層1的內(nèi)側(cè)6上。通過這種方法，可以使篩狀的金屬襯層1局部地得到對(duì)于塑料熔體不同的通流阻力，它不僅與孔2的開口寬度和方向有關(guān)而且也與凸起3的布置有關(guān)。
如同由圖3表示的那樣，所述加強(qiáng)筋7的布置在原理上與金屬襯層1的孔的布局無關(guān)，在這里也可以看到一段金屬襯層。所述加強(qiáng)筋7在金屬襯層1上具有這樣的連接橫截面，使多個(gè)或大量的孔2或其開口在金屬襯層1的內(nèi)側(cè)6上被遮蓋。因此所述加強(qiáng)筋7的連接位置可以位于金屬襯層1的任意位置上，前提僅僅是，在各自的連接位置上，存在著具有孔2和凸起3的金屬襯層1的篩形結(jié)構(gòu)。所述金屬襯層1也可以具有特殊的邊緣區(qū)域和端部區(qū)域，它們沒有篩孔結(jié)構(gòu)而相應(yīng)地不用塑料材料進(jìn)行外部注塑。這些區(qū)域尤其可以用于構(gòu)成或安置固定裝置，通過它們使輕型結(jié)構(gòu)件裝配到相關(guān)汽車的車身上或者通過其安裝件固定在輕型結(jié)構(gòu)件上。
圖4和5表示一個(gè)輕型結(jié)構(gòu)件的稍微變化的實(shí)施例，其中，穿孔，即具有凸起3的孔2不在金屬襯層1的整個(gè)表面上延伸。因此所述金屬襯層1具有一個(gè)穿孔的壁板段9和一個(gè)封閉的壁板段10，與此相對(duì)應(yīng)，封閉的壁板段不配有這樣的能夠使金屬襯層1的澆注側(cè)4和內(nèi)側(cè)6上的塑料結(jié)構(gòu)連接的孔。
金屬襯層1的封閉的壁板段10至少環(huán)繞著塑料澆注口11延伸，該澆注口位于輕型結(jié)構(gòu)件的外側(cè)4上并且因此也位于金屬襯層1的外側(cè)上。金屬襯層1的封閉的壁板段10同樣也可設(shè)置在一個(gè)這樣的位置上，在該位置，一個(gè)流道通到塑料注塑模具內(nèi)并且塑料的流動(dòng)前沿從該處在金屬襯層1上鋪開。原因是，在外部注塑金屬襯層1時(shí)，塑料熔體的前沿首先通過一個(gè)確定的路徑段在金屬襯層1的外側(cè)4上導(dǎo)引。根據(jù)輕型結(jié)構(gòu)件的布局，有利的是，要使金屬襯層在注塑模型中不移動(dòng)并且不變形。
但是所述金屬襯層1的封閉的壁板段也可以用于使塑料熔體在注塑過程中只由一定的方向并以給定的量擠入到注塑模具的那些通道中，在這些通道中構(gòu)成加強(qiáng)筋7。在這種情況下，金屬襯層1的封閉的壁板段10覆蓋那些在金屬襯層1的內(nèi)側(cè)6上不連接加強(qiáng)筋7的區(qū)域。所以塑料外殼5在金屬襯層1的內(nèi)側(cè)6上只在有孔的壁板段9處形成而不在封閉的壁板段10的內(nèi)側(cè)12上形成。
相應(yīng)地對(duì)于加工完成的輕型結(jié)構(gòu)件所述加強(qiáng)筋7的形狀鎖合的連接只存在于金屬襯層1的配有孔2的壁板段9上。通常這些有孔的壁板段9位于成形到金屬襯層1中的空心位置的相互對(duì)置的各側(cè)上。因此盡管沒有加強(qiáng)筋7連接在金屬襯層1的封閉的壁板段10上也可以實(shí)現(xiàn)輕型結(jié)構(gòu)件的高的強(qiáng)度。
最后，金屬襯層1的封閉的壁板段10有助于在輕型結(jié)構(gòu)件的外側(cè)4上在相關(guān)的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)塑料外殼5的一種特別光滑的表面。正好在輕型結(jié)構(gòu)件的安裝位置，在許多情況下，所述那個(gè)區(qū)域向著可以看到的一側(cè)設(shè)置，其中涉及到在成形件中成形的空心位置的頂點(diǎn)區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域，輕型結(jié)構(gòu)件經(jīng)常具有U形橫截面，其中U形開口設(shè)置成在安裝位置遠(yuǎn)離輕型結(jié)構(gòu)件可看見的一側(cè)。
權(quán)利要求
1.一種輕型結(jié)構(gòu)件，用于汽車的抗彎和抗扭支架元件，尤其是用于轎車和類似汽車的前端裝配支架，輕型結(jié)構(gòu)件是一種扁平的、三維變形的結(jié)構(gòu)體，它具有一個(gè)配有通孔的具有扁平的、三維變形的基本形狀的金屬襯層和具有由注塑的塑料構(gòu)成的加強(qiáng)筋，所述加強(qiáng)筋至少單側(cè)地在扁平結(jié)構(gòu)體上設(shè)置在其上通過三維造型構(gòu)成的空心位置中并且其塑料穿過金屬襯層的孔，其特征在于，所述金屬襯層是一種借助構(gòu)成加強(qiáng)筋(7)的塑料進(jìn)行外部注塑的金屬襯層(1)，其孔(2)設(shè)置成大量具有按照篩孔結(jié)構(gòu)均勻分布的并具有一種在進(jìn)行外部注塑時(shí)針對(duì)塑料熔體建立通流阻力的開口寬度的孔；在澆注側(cè)(4)在每個(gè)孔(2)上具有突出的凸起(3)，其高度至少等于在金屬襯層(1)的澆注側(cè)(4)上的塑料層(5)的厚度；并且所述加強(qiáng)筋(7)設(shè)置在金屬襯層(1)的背離澆注側(cè)(4)的內(nèi)側(cè)(6)上并具有一個(gè)穿過在金屬襯層(1)中的多個(gè)或大量的孔(2)的連接橫截面。
2.如權(quán)利要求1所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述澆注側(cè)(4)在安裝位置構(gòu)成外觀面，在其上塑料層(5)的厚度大于在孔(2)上的凸起(3)的高度，并且相應(yīng)地，外觀面在外部注塑區(qū)域完全由塑料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，在背離澆注側(cè)(4)的內(nèi)側(cè)(6)上，流過金屬襯層(1)的孔(2)的塑料以其表面與金屬襯層(1)的內(nèi)側(cè)(6)至少平齊或在其上超出。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述凸起(3)是從金屬襯層(1)的基面上拱起的斷口，它們具有半面的開口(8)，這些開口構(gòu)成金屬襯層(1)中的孔(2)的開口。
5.如權(quán)利要求4所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述凸起(3)具有近似一個(gè)四分之一空心球的形狀。
6.如權(quán)利要求4或5所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，對(duì)應(yīng)于所述凸起(3)從金屬襯層(1)的基面產(chǎn)生出來的孔(2)開口(8)在澆注側(cè)(4)上分別位于一個(gè)垂直于或近似垂直于金屬襯層(1)的基面的平面內(nèi)。
7.如權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述孔(2)的開口(8)在金屬襯層(1)的拱起的凸起(3)上位于相互平行的各平面內(nèi)。
8.如權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述孔(2)的開口(8)在金屬襯層(1)的拱起的凸起(3)上分成兩組或多組，其中一組孔(2)的開口(8)位于相互平行的各平面內(nèi)并且各組的孔平面相互間成角度。
9.如權(quán)利要求7或8所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述孔(2)的位于相互平行的各平面內(nèi)的開口(8)在金屬襯層(1)的拱起的凸起(3)上平行或近似平行于金屬襯層(1)的基面指向相同的、垂直于各自孔平面的方向。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述孔(2)上的凸起(3)一部分設(shè)置在金屬襯層(1)的內(nèi)側(cè)(6)上。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，所述金屬襯層(1)具有外部注塑的以及沒有外部注塑的區(qū)域并且具有孔(2)以及凸起(3)的篩孔結(jié)構(gòu)只存在于外部注塑的區(qū)域。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的輕型結(jié)構(gòu)件，其特征在于，在一個(gè)用于塑料的流動(dòng)通道的至少一個(gè)位于澆注側(cè)(4)上的澆注位置(11)或入口位置的周圍，所述金屬襯層(1)具有一個(gè)封閉的壁板段(10)，它相應(yīng)地以與澆注位置(11)間隔一段距離地過渡到一個(gè)配有孔(2)的壁板段(9)，加強(qiáng)筋(7)在金屬襯層(1)的內(nèi)側(cè)(6)上連接到所述壁板段上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輕型結(jié)構(gòu)件，該輕型結(jié)構(gòu)件是一種扁平的、三維變形的結(jié)構(gòu)體，它具有一個(gè)配有通孔(2)的金屬襯層(1)構(gòu)成。它具有由塑料注塑的加強(qiáng)筋(7)，它們?cè)O(shè)置在扁平結(jié)構(gòu)體的空心位置中并且其塑料穿過金屬襯層的通孔。為了使注塑過程最佳化并且為了在金屬襯層與加強(qiáng)筋之間實(shí)現(xiàn)一種緊密的連接，所述金屬襯層設(shè)計(jì)成借助一種塑料進(jìn)行外部注塑的金屬襯層。這個(gè)金屬襯層具有許多均勻分布的孔，并且這些孔在進(jìn)行外部注塑時(shí)構(gòu)成一種對(duì)于塑料熔體的通流阻力。至少在金屬襯層的澆注側(cè)(4)上在每個(gè)孔上具有凸起(3)，它們由塑料層覆蓋。背離澆注側(cè)的加強(qiáng)筋具有一個(gè)連接橫截面，它穿過金屬襯層中的多個(gè)或大量的孔。
文檔編號(hào)B62D29/00GK1652963SQ03810753
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月16日
發(fā)明者拉爾夫·施密特, 拉爾夫·黑默斯邁爾, 迪特爾·布勞恩 申請(qǐng)人:海拉－貝爾汽車系統(tǒng)有限公司