沒有焊接或螺釘擰緊插入件的、增強元件的通過聚合物材料的堅固組件的制作方法

本發明涉及增強插入件通過聚合物材料連結在一起、沒有焊接或螺釘擰緊所述插入件的穩健組件。具體地，這些增強插入件僅通過聚合物材料連結在一起，該聚合物材料至少部分地覆蓋這些增強插入件。

更具體地，根據本發明的組件是機動車輛的技術前端的一部分，尤其是其上部部分。

在現有技術中，位于發動機缸體的前方并且具有支撐多種不同部件(主要是發動機缸體的散熱器)的功能的結構被指定名稱“技術前端”(tfe)。tfe可以采用多種形式。在某些情況下，該技術前端被簡化成簡單的橫向梁。在其他情況下，該技術前端構成結合有“冷卻套件”的或多或少復雜形式的底盤。這個術語表示對于冷卻發動機所需的、有時分層堆疊或者部分疊加的所有元件。該冷卻套件通常由發動機冷卻水散熱器、可選地空氣/空氣熱交換器(增壓空氣冷卻器-cac)以及冷凝器構成。tfe還結合多種不同的功能件，例如發動機罩止擋支撐件、發動機罩鎖支撐件或支撐發動機罩鎖的支柱等。

為增加緊湊性并節約質量，一些tfe形成通過將兩個橫構件與豎直支柱連結在一起所獲得的框架，這個框架包括至少部分地被聚合物材料覆蓋的增強插入件。

為確保這個框架的剛度，已證明必須使這些增強插入件連結在一起。在這些插入件被覆蓋有聚合物材料之前，可以進行這種緊固，例如通過焊接、螺釘擰緊或鉚接，或者之后一般通過螺釘擰緊或鉚接。這些緊固操作需要定位和緊固操作，然而，定位和緊固操作使組裝方法更復雜并且增加組裝成本。

一些解決方案在于，在插入件被覆蓋有聚合物材料之前創建覆蓋并嵌入這些插入件的區域，這個嵌入區域是t形的。這個解決方案使得可以在沒有焊接、螺釘擰緊或鉚接操作的情況下獲得穩健組件，但導致龐大且沉重的組件。

其他解決方案在于，產生由兩個單獨的下部部分和上部部分組成的結構，各部分包括豎直支柱部分。然而，這種組件龐大并且這兩個部分沒有連接在一起。

最后，另一個解決方案在于，定位這些插入件使得它們彼此不接觸并且用聚合物材料將其包覆。因而，這個組件的機械完整性僅由連接這些插入件的聚合物材料產生并且是相對有限的。

因此，對于增強插入件的穩健輕型組件存在需要，該組件可以用簡單且廉價的方式產生。

本發明旨在通過提出一種通過聚合物材料將第一縱向增強插入件和第二縱向增強插入件連結在一起的組件來彌補這些缺點，該聚合物材料至少部分地覆蓋這些增強插入件，各增強插入件具有底壁和兩個側壁，各側壁被連接至底壁的縱向邊緣，使得增強插入件具有凹形開放橫截面、尤其是基本上u形或ω形，所述增強插入件的縱向方向是基本上垂直的，其特征在于，該第一增強插入件的一個端部具有至少兩個保持接片，這兩個保持接片與該第二增強插入件的一個端部協作以防止該第二增強插入件在該第一增強插入件的縱向方向上的任何移動，并且在于，所述聚合物材料至少在所述增強插入件相接觸的端部處覆蓋所述增強插入件。

換言之，這些保持接片被聚合物材料完全覆蓋。

根據本發明的安排使得可以增強這兩個增強插入件之間的連接，無需特定的緊固裝置，尤其是螺釘、鉚釘或焊接類型的緊固裝置，這些插入件只通過覆蓋它們的聚合物材料保持在一起。實際上，這兩個增強插入件可以相對于彼此被定位，同時它們被裝配在用于包覆模制該聚合物材料的模具中。此外，因為該增強連接在保持接片處是非常局部化的，根據本發明的組件沒有導致整體重量顯著增加。

根據本發明的組件也可以具有以下特征中的一個或多個特征：

-這些增強插入件可以被定向成使得它們的凹形指向同一個方向，以便使包覆模制該聚合物材料從而確保整體聚合力的操作更容易。

-這些保持接片可以平坦地擱靠在該第二增強插入件的側壁上。這樣使得可以通過簡單方式和用較少材料防止第二增強插入件平移移動。特別是，這些保持接片可以平坦地擱靠在位于該第二增強插入件的凸側的一面上。這可以使得這兩個增強插入件相對于彼此定位更容易。因而，該第一增強插入件的端部可以限定接收該第二增強插入件的端部的殼體。

-該第一增強插入件的所述端部的底壁的一部分可以在該第二增強插入件的凸側上平坦地擱靠在該第二增強插入件的所述端部的底壁的一部分上。這使得可以防止該第二增強插入件繞其縱軸線轉動。此外，在一個方向上防止了在垂直于這些底壁的方向上的平移移動。因而，這種安排有助于這兩個增強插入件相對于彼此地保持。此外，這些重疊的端部部分可以隨后用作將該組件緊固至外部結構的諸如螺釘、鉚釘等緊固裝置的支架。

-至少一個保持接片、尤其是單個保持接片可以與該第一增強插入件的每個側壁成一體。這種安排使得可以防止相對于基本上垂直于這個第一增強插入件的側壁的軸線的轉動。特別是，這些保持接片可以與這些側壁成一體地生產，這些保持接片與這些側壁是整體。

-該第一增強插入件的端部的側壁的一部分可以緊鄰該第二增強插入件的端部、基本上垂直于該第二增強插入件的縱向方向延伸，該第一增強插入件的所述端部的另一個側壁基本上垂直于該第二增強插入件的側壁、緊靠該第二增強插入件延伸。因而，這兩個增強插入件的端部彼此接合，從而增加連接的穩固性。因而，每個保持接片可以與該第一增強插入件的側壁的邊緣成一體，所述側壁表現出的長度之差基本上對應于在平行于該第一增強插入件的縱向方向上測量的、該第二增強插入件的側壁之間的距離。這種通過接觸的接合使得可以提高連接強度。

-這些保持接片可以在同一個方向上延伸。這樣可以更容易地生產保持接片。

-這些增強插入件可以由金屬材料或聚合物材料制成，在由金屬材料制成的情況下，該組件被稱為混合組件。例如，這些增強插入件可以由鋁、鋁基合金或鋼(尤其是不銹鋼)制成。這些增強插入件也可以由聚丙烯或聚酰胺制成，可選地例如通過玻璃纖維、碳纖維等等或者具有期望剛度的任何其他聚合物材料來增強。

-至少部分地包覆這些增強插入件的聚合物材料可以是聚丙烯或聚酰胺。

本發明還涉及機動車輛的技術前端，該技術前端包括根據本發明的至少一個組件，其中，該組件的第二增強插入件形成水平的、尤其是上部的橫構件，并且該組件的第一增強插入件形成豎直支柱。顯著地，另一個第一增強插入件可以形成tfe的第二豎直支柱，該第二豎直支柱被緊固至與該第一增強插入件相同的第二增強插入件。因而，該第二增強插入件在其另一端部以與上述第一增強插入件的方式相同的方式連結至另一個第一增強插入件；換言之，這兩個增強插入件形成根據本發明的組件。可替代地，tfe可以包括另一個尤其是下部的水平橫構件，該橫構件以相同方式緊固至兩個第一豎直增強插入件。

現在將參見非限制性的附圖來說明本發明，在附圖中：

-圖1示出了根據本發明的一個實施例的組件的兩個增強插入件在相對于彼此被定位之前的部分透視圖；

-圖2示出了這些增強插入件在相對于彼此被定位之后在其凹形側上的部分透視圖；

-圖3是類似于圖2中的視圖的視圖，這些增強插入件是在其凹形側上被觀察的；

-圖4是類似于圖2中的視圖的視圖，這些增強插入件被聚合物材料部分地覆蓋以便形成根據本發明的組件；

-圖5是在增強插入件的凹形側上看到的圖4的組件的正視圖；

-圖6是沿圖5中的線a-a的截面視圖；

-圖7是沿圖6的截面平面c-c的截面視圖；

-圖8是沿圖6的截面平面d-d的截面視圖；

-圖9是用于包覆模制該聚合物材料的組件和模具的截面視圖。

在附圖中，相同的元件用相同的參考號表示。

在本說明書中，術語前、后、上、下是指該組件被安裝在車輛上時車輛的前方和后方。軸線x、y、z分別對應于該車輛的縱向軸線(從前至后)、橫向軸線和豎直軸線。

基本上水平、縱向或豎直是指與水平、縱向或豎直方向/平面形成至多±20°、或至多10°或至多5°角的方向/平面。

基本上平行、垂直或呈直角是指與平行或垂直方向或直角相差至多±20°、或至多10°或至多5°的方向/角。

圖1示出了豎直延伸的第一縱向增強插入件12和水平延伸的第二縱向增強插入件14。如圖2和圖3所示，這些增強插入件12、14的縱向方向在它們占據聚合物材料被包覆模制的位置時是垂直的。第一增強插入件12和第二增強插入件14將使得可以根據本發明的一個實施例產生組件10，如圖4至圖8所示。

各增強插入件12、14具有凹形開放橫截面。在本案中，增強插入件是基本上ω形的，其由扁平壁形成。換言之，該增強插入件由若干扁平壁形成，這些扁平壁通過縱向邊緣被彼此相連接，其中該增強插入件具有類似于ω的橫截面。

因而，第一插入件12包括底壁12a和在底壁12a的任一側上的兩個側壁12b、12c(圖1至圖3)。這些側壁12b、12c各具有平行于底壁12a延伸的在該插入件外部的唇緣12d。類似地，第二插入件14包括與兩個側壁14b、14c側面相接的扁平底壁14a，這些側壁14b和14c各具有朝該插入件的外部指向的唇緣14d。因而，每個側壁被連接至與底壁附接的縱向邊緣上。

在所示出的實例中，在聚合物材料(圖3和圖4)包覆模制之前的安裝位置中，第一增強插入件12的底壁12a平行于第二增強插入件14的底壁14a、基本上在同一個平面中延伸。此外，增強插入件12、14被定向成使得它們限定的凹形指向同一個方向(附圖中的x軸線)。這可以使得將聚合物材料包覆模制在增強插入件12、14上的操作更容易。

因為增強插入件12、14在它們的相應的裝配位置(圖2至圖4)中，側壁14c和12b被稱為內部側壁，側壁14b、12c被稱為組件10的外部側壁。

現在將參照附圖來單獨描述每個插入件。

根據本發明的第一方面，第一增強插入件12具有至少兩個保持接片，該至少兩個保持接片與該第二增強插入件的一個端部協作以防止該第二增強插入件在該第一增強插入件12的縱向方向(即在附圖中的z軸線)上的任何移動。

此外，聚合物材料至少在增強插入件12、14相接觸的端部處，也就是說至少在這些增強插入件的連結處覆蓋這些增強插入件。

在附圖中示出的實例中，第一增強插入件12具有兩個保持接片16、18。在這種情況下，這些保持接片16、18平坦地擱靠在第二增強插入件14的側壁上，即分別是內部側壁14c和外部側壁14b，如在附圖中可以看到的并且更具體地在圖3、圖6和圖8中看到的。

在示出的實例中，保持接片16、18擱靠在位于第二增強插入件14的凸側上的這些側壁14c、14b的面上。

在這種情況下，保持接片16、18分別與第一增強插入件12的側壁12c、12b(更確切地，這些側壁12c、12b的端部部分12c’和12b’)成一體。具體地，這些保持接片與這些壁12c、12b一體地生產，從而形成基本上與這些壁成直角的唇緣。

為了更容易生產，這些保持接片16、18在同一個方向上延伸，在這種情況下是沿著附圖的y軸線在第一增強插入件12和第二增強插入件14的安裝位置中。還將注意的是，與第一增強插入件12的第二外部側壁12c相比，這個第一增強插入件的內部側壁12b沿著附圖的z軸線，換言之，在第一增強插入件12的縱向方向上，具有較短的長度(圖1和圖8)。如在圖2、圖3和圖8中可以更具體地看到的，在第二增強插入件14與第一增強插入件12協作時，沿著z軸線在第一增強插入件12的側壁12b、12c之間的長度之差基本上對應于第二增強插入件14的側壁14c、14b之間的距離。

因而，在第一增強插入件12與第二增強插入件14處于它們的安裝位置(圖2和圖3)時，第二增強插入件14的端部被容納在第一增強插入件12的保持接片16、18之間，這些保持接片分別擱靠在側壁14c、14b(圖3和圖8)的端部部分14c’、14b’上。此外，第一增強插入件12的底壁12a的端部部分12a’在第二增強插入件14的凸側上平坦地擱靠在該第二增強插入件的端部處的底壁14a的端部部分14a’上(圖3和圖6)。因而，防止該第二增強插入件通過第一增強插入件12、更具體地通過第一增強插入件的保持接片16、18沿著z軸線平移移動，從而底壁12a、14a的端部部分12a’、14a’的平坦擱靠協作防止了在一個方向(x軸線)上的任何移動。因此，防止兩個增強插入件12、14相對于附圖的z軸線和y軸線的任何相對轉動。

在第一增強插入件和第二增強插入件12、14的安裝位置(圖2和圖3)中，第一增強插入件12的外部側壁12c的端部部分12c’緊鄰第二增強插入件14的端部、基本上垂直于第二增強插入件的縱向方向延伸，第一增強插入件的另一個側壁12b具有端部部分12b’，該端部部分緊鄰第二增強插入件14的內部側壁14c的端部部分延伸。

因而，將注意的是，第二增強插入件14的端部在聚合物材料包覆模制之前被接合在第一增強插入件12的端部的內部。這使得可以在聚合物材料包覆模制之后獲得這兩個增強插入件12、14的穩健連接。具體地，聚合物材料被應用在這兩個增強插入件的連結處，如在圖4至圖8可以看到的，尤其包覆這些增強插入件的相接觸的部分。換言之，這些保持接片16、18被完全嵌入在聚合物材料中，如在圖6和圖8中可以更具體地看到的，從而確保在兩個增強插入件12、14的連結處這兩個增強插入件之間的密封并且確保組件的加固。在附圖中，聚合物層用參考號20加以標識。

根據本發明的第二方面，在兩個增強插入件12、14位于它們的安裝位置(圖2、圖3和圖6)中時，第二增強插入件14的內部側壁14c具有完全位于由第一增強插入件12限定的凹形的內部的端部部分14c’。這個端部部分14c’具有拐角22(圖2；圖7中的虛線)，該拐角是沿著線24a、24b切割以便在這個端部部分14c’中形成凹口24(圖2、圖6和圖7)。將注意的是，由于增強插入件14的具體形狀，這些側壁均具有單個拐角，拐角被限定為壁的兩個自由邊緣之間的連結。

這個凹口24將使得從用于包覆模制聚合物材料的模具中脫模更容易，并且因而將減小包覆模制在兩個增強插入件12、14上的聚合物材料的厚度。此外，將注意的是，聚合物材料層201、202覆蓋這個端部部分14c’的兩個相反面(圖6)，并且聚合物材料的肋26接續這些層201、202延伸以便至少部分地填充這個凹口24，在本案中是完全填充該凹口。在圖6和圖7中更加具體地可見這個肋26。

因而，第二增強插入件14的端部從第一增強插入件的內部側壁12b延伸穿過由第一增強插入件12限定的凹形，與第一增強插入件12的外部側壁12c相距預定的距離。盡管這缺少接觸(在圖6和圖8中可見)，但在第二增強插入件14(尤其是其內部側壁14c)與第一增強插入件12(尤其是其外部側壁12c)之間的自由空間可以完全充滿聚合物材料，該聚合物材料部分地形成肋26，從而增強組件10的剛度。

將尤其注意的是，如圖7中可以看到的，在該第一增強插入件的凹形側上，肋26在第一增強插入件的內面上延伸直至覆蓋該第一增強插入件的外部側壁12c的聚合物材料層。

肋26被有利地成形為使得制成肋的聚合物材料量與形成所述層201、202(圖6)的聚合物材料量是基本上相等的。

因而，如在圖6中可以看到的，在附圖中凹口24的沿著x軸線的尺寸d1被確定為使得肋26的以及層201、202的材料量是基本上相等。這使得可以最小化沿著z軸線在第二增強插入件的內部側壁14c的基礎與聚合物材料層202的外部面之間的距離d2。這種在兩個增強插入件之間的連結處的聚合物材料厚度的減小使得可以限制在塑料材料包覆模制過程中形成縮痕和出現缺陷的風險，從而提高組件10的穩固性。通過舉例，對于具有約60mm深度的增強插入14件而言，凹口24的尺寸d1(對應于肋26在x方向上的尺寸)約為20mm至25mm。更通常地講，凹口24在垂直于第二增強插入件的底部測量的尺寸可以相當于第二增強插入件的端部部分14c’的對應尺寸的0.25％至0.5％。凹口24在垂直于第一增強插入件的底壁12a測量的尺寸可以相當于第二增強插入件的端部部分14c’的對應尺寸的0.5％至0.99％。這些不同的尺寸可以被本領域技術人員容易地適配以便優化包覆模制在兩個增強插入件上的聚合物材料的厚度。

將注意的是，凹口24的邊緣24a和24b之間形成的角度略大于90°(圖7)，這樣可以更易于使聚合物材料脫模。類似地，第二聚合物插入件的肋26與底壁14a之間的角度也大于直角。

根據本發明的第三方面，各增強插入件12、14具有至少一個肋28、30，該至少一個肋是由聚合物材料制成的，該至少一個肋連結增強插入件的側壁14b、14c、12b、12c，并且接續該另一個增強插入件的內部側壁或者接續覆蓋該另一個增強插入件的內部側壁的聚合物材料層而延伸。

這些肋28、30在圖4和圖8中更具體地可見。因而，肋28在第一增強插入件12的內部側壁12b與外部側壁12c之間延伸，接續第二增強插入件14的內部側壁14c。因而，將注意的是，這個肋28與上文所述的肋26重疊并且是通過包覆模制第二增強插入件的內部側壁14c的端部部分14c’而部分形成的(圖7)。肋30在第二增強插入件14的內部側壁14c與外部側壁14b之間延伸，接續第一增強插入件12的內部側壁12b。如在圖8中可以更具體地看到的，在這種情況下，肋30在第一增強插入件的凹形側上接續覆蓋該第一增強插入件的內部側壁12b的聚合物材料層203延伸(圖8)。然而，這個肋30可以正如容易地直接接續內部側壁12b延伸或者在第一增強插入件的凹形側上接續覆蓋該第一增強插入件的內部側壁12b的聚合物材料層204延伸。

肋28、30可以分別與底壁14a、12a成一體。

如在圖8中可以更具體地看到的，這些肋28、30與增強插入件的外部側壁14b、12c限定平行六面體形式的體積，這些增強插入件的內部側面被連續的聚合物材料層覆蓋。這種安排使得可以增強組件10的穩固性。因而，在這種情況下，所限定的體積在zy平面中具有基本方形的截面。

如圖4中可以看到的，也將注意的是肋30具有凹形自由邊緣32，該凹形自由邊緣的凹形在相反方向上指向第二增強插入件14的底壁14a。這可以更易于生產肋，尤其在包覆模制過程中注射聚合物材料。

根據本發明的組件10也可以包括多個附加肋34，這些附加肋例如在由第二插入件14限定的凹形內部基本上平行于肋30延伸，并且多個交叉肋36在由第一插入件12限定的凹形內部中垂直于第一增強插入件12的底壁12a延伸，這些不同的肋34、36有助于加強該組件10。

如在附圖中同樣可以看到的，將注意的是，聚合物材料層沒有均勻地覆蓋兩個增強插入件12、14的整個表面，而是覆蓋在這些插入件的連結處的值得注意的部分，如以上所述。因而，值得注意的是，聚合物材料完全覆蓋保持接片16、18并且基本上覆蓋了由肋28、30和上文定義的外部側壁14b、12c限定的整個內部體積，即第一增強插入件12與第二增強插入件14之間的連結的體積。

現在將參照圖9描述根據本發明用于制造組件的方法的實例。

這種包覆模制優選是通過在由若干部分制成的模具中注射來實現的。

第一模具部分40(也稱為陰模)沿垂直于第一增強插入件12和第二增強插入件14的縱向方向的方向a1接收增強插入件12、14。這個第一模具部分40通過第二模具部分42(也稱為陽模)閉合，該第二模具部分沿這個方向a1與第一模具部分40接合。一旦該模具閉合，聚合物材料可以被注射到內部以便在上述預期的位置處覆蓋第一增強插入件和第二增強插入件。在注射步驟結束時，模具部分40、42通過在平行于方向a1的方向上移動離開而分離。以此方式，通過快速簡單方式而無需預先組裝增強插入件12、14的步驟可獲得穩健的組件10，條件是將這些增強插入件定位在該模具內部，在包覆模制之前，使得可以在聚合物被注入之前將這些增強插入件保持在圖2和圖3中所示的位置。

在所描述的實例的附圖中，第一增強插入件12形成機動車輛tfe的豎直支柱10a，同時第二增強插入件14形成機動車輛tfe的上部橫構件10b。該tfe可以包括該上部橫構件的另一個端部處的另一個豎直支柱，由另一個第一增強插入件產生的這個另外的豎直支柱被連結至第二增強插入件14的另一個端部，這個組件優選地是根據本發明的。這些支柱的下部部分通過類似的組件或通過任何合適的其他組件緊固到tfe(未示出)的下部橫構件。