專利名稱：用于框架結(jié)構(gòu)的合成結(jié)構(gòu)制品的制作方法
相關(guān)專利申請的交叉參考文獻本專利申請根據(jù)35U.S.C.第119節(jié)(a)-(d)，要求2001年10月8日申請的德國專利申請第10149522.6號的優(yōu)選權(quán)。
實際上，現(xiàn)有技術(shù)使用的這些過程具有缺點，即組裝過程耗費時間，并且只允許有限尺寸的精度，并且在大量生產(chǎn)中只允許有限的重復(fù)性。如果交叉支架用于為連接零件提供另外的加固，那么交叉支架通常必須是厚壁類型的(1-3mm)，從而防止由于膨脹或彎曲導(dǎo)致的機械故障。在汽車工業(yè)中，轎車生產(chǎn)使用的金屬板的典型壁厚為0.7-1.2mm，摩托車生產(chǎn)使用的金屬板的典型壁厚為0.7-3mm。這增加了結(jié)構(gòu)零件的重量，這與生產(chǎn)者的期望相反，在車輛的生產(chǎn)中更是特別如此。
根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)這個目的，其中高強度材料的強化零件用于連接成型零件，并且用于強化合成結(jié)構(gòu)零件，所述零件以互鎖方式布置在連接區(qū)域(成型零件的連接部分)。然后，連接區(qū)域提供有熱塑材料，將所有獨立零件結(jié)合到一起，并且防止連接區(qū)域中高強度獨立零件的早期膨脹或彎曲。根據(jù)本發(fā)明進一步實現(xiàn)這個目的，其中至少兩個成型零件在其末端具有突起區(qū)域，其末端被強化零件包圍。
根據(jù)本發(fā)明，提供了合成結(jié)構(gòu)制品，包括(a)至少一個強化零件(2)，具有尺寸確定的開口(20)；和(b)至少三個成型零件(1、3、4)，其中每個成型零件的一部分與所述強化零件(2)的一部分互鎖連接，兩個所述成型零件至少具有末端部分，每個具有突起區(qū)域(5)，其中突起區(qū)域(5)與所述強化零件(2)確定尺寸的開口互鎖接合，從而所述強化零件(2)的一部分至少部分地圍繞所述突起區(qū)域(5)，在與所述強化零件(2)互鎖連接的每個區(qū)域，通過注入熱塑材料(10、11、12、13)，所述成型零件進一步連接到所述強化零件(2)上，并且一個所述成型零件(3)與至少兩個所述成型零件(1、4)的關(guān)系為(i)鄰接關(guān)系和(ii)互鎖關(guān)系的至少一個。
本發(fā)明的特點特別在權(quán)利要求書中指出，并且權(quán)利要求書附加到這項發(fā)明中，并且形成其一部分。從后面的具體描述和附圖中，將更充分理解本發(fā)明的這些和其它特點、其運行優(yōu)點和通過其使用而得到的特定目的，在附圖中說明并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
除了在例子中或另外說明之外，在說明書或權(quán)利要求書中使用的所有數(shù)字或符號，如表示結(jié)構(gòu)尺寸的那些等，在任何情況下都理解為使用術(shù)語“大約”來進行修改。


圖10顯示了上述合成結(jié)構(gòu)零件的一種應(yīng)用的整體視圖，使用摩托車框架結(jié)構(gòu)的例子來說明。通過成型零件1和4在成型零件3末端對稱布置，可以得到從一個結(jié)構(gòu)零件(成型零件3)到兩個結(jié)構(gòu)零件(成型零件1+4)的穩(wěn)定的高強度過渡部分(參考圖10)。此外使用強化零件2，它強化了單一成型零件與兩個成型零件之間的過渡部分，并且使用了強化支架13，它強化了所有成型零件和過渡部分。通過另外使用成型零件16、17和18，來形成復(fù)雜的框架結(jié)構(gòu)。所有成型零件在它們的邊緣具有注入的包圍(10)，貫穿注入的塑料鉚釘(12)和肋包圍11。此外，這個例子在成型零件3的頂部具有圓柱形凹陷19，可以容納轉(zhuǎn)向柱和寬的金屬法蘭20，其中金屬法蘭20允許將轉(zhuǎn)向柱固定。
在圖1-10中，相似的參考數(shù)字指示相同的零件和結(jié)構(gòu)特性。
強化零件(例如2)為例如夾子、半硬殼結(jié)構(gòu)、或其它成型零件的形式，只要是適合于組裝結(jié)構(gòu)零件部分和成型零件部分的形狀，都可以用作高強度連接零件，并且特別是另外通過交叉支架，并且/或者最好通過進一步支持成型零件的方式彼此支持。它們圍繞組裝的成型零件和其它結(jié)構(gòu)零件部分放置。強化零件用于強化并加固連接部分，并且設(shè)計與組裝的成型零件和結(jié)構(gòu)零件部分形成互鎖連接。
強化零件最好包括金屬，特別是鋼、鋁或鎂，包括陶瓷材料或高強度塑料，特別是長纖維增強的熱固材料或塑料，或用工業(yè)纖維增強的塑料。
強化零件最好特別形成為半硬殼結(jié)構(gòu)。
為了對合成材料提供特別的強化，強化零件最好提供有另外的支持壁。
如果在優(yōu)選的修改中，成型零件的突起區(qū)域做出與鄰接它們的其它成型零件接觸的區(qū)域，那么合成結(jié)構(gòu)零件將特別穩(wěn)定。
如果成型零件具有彼此獨立的另外的強化區(qū)域(例如7)，那么合成結(jié)構(gòu)零件的穩(wěn)定性可以進一步提高。
在本發(fā)明進一步的優(yōu)選修改中，彼此獨立的成型零件和強化零件具有邊緣，由熱塑材料來覆蓋。
設(shè)計優(yōu)選的合成結(jié)構(gòu)零件，從而成型零件安排在連接零件區(qū)域中的一個平面內(nèi)。以這種方式得到成型零件的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其中獨立的支持零件過渡為兩個支持零件，它們橫向連接到所述支持零件上，并且在合成材料中可以實現(xiàn)輕的但高強度的剛性連接。
合成結(jié)構(gòu)零件可以根據(jù)需要的應(yīng)用，通過任意(或另外)的結(jié)構(gòu)元件擴展。合成結(jié)構(gòu)零件是優(yōu)選的，其中在成型零件上注入其它塑料結(jié)構(gòu)零件，特別是在從組中選擇的結(jié)構(gòu)零件上，其中組包括外殼、強化支架、彈簧扣(snap-actionhook)、(槽型)導(dǎo)線管、其它彈簧扣或可釋放連接的凹陷、可插入支架或板的支架、或金屬板、槽，特別是燃油箱的下半部分或儲油箱的下半部分、和頭盔支架(helmet)和/或存儲空間的外殼，以及車身和車輪蓋結(jié)構(gòu)零件的外殼。
在另外的優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，如果強化零件在連接部分區(qū)域形成一段，并且提供有成型零件，其中成型零件在噴射(或注入)熱塑材料之前，推入或插入強化零件中，那么合成結(jié)構(gòu)零件特別強。
在進一步的優(yōu)選改進中，如果在成型零件和強化零件的重疊位置，在成型零件和/或強化零件中制出具有邊緣的開口或孔(或穿孔)，熱塑材料從開口或孔中突出，并且熱塑材料(10)在其中固定，那么合成結(jié)構(gòu)零件的穩(wěn)定性可以提高。開口或孔或穿孔最好具有變形的邊緣部分，例如提供有凹槽、邊緣等。
在更進一步的優(yōu)選實施例中，如果在所述成型零件和強化零件的重疊位置，在成型零件和/或強化零件中提供特定形狀的區(qū)域(如凹槽)，特別是卷邊或翻邊，并且其中固定了熱塑材料，那么合成結(jié)構(gòu)零件的穩(wěn)定性還可以提高。
非強化的或強化的或注入的塑料最好使用熱塑材料，最好基于聚酰胺(PA)、聚酯，特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚烯烴，特別是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、苯腈共聚體，特別是丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚體(ABS)、聚碳酸脂(PC)、聚氧化丙烯(PPO)、(PSO)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、(PEE)、聚酮、間同立構(gòu)聚苯乙烯(PS)或這些塑料可能的混合物。
合成結(jié)構(gòu)零件特別變化的特點在于，強化零件的末端成型，從而能夠在末端容納其它成型零件和特別形成的零件(突起區(qū)域)。對于注塑過程，這些末端最好提供有傾斜區(qū)域，與其它傾斜零件不同。
合成結(jié)構(gòu)零件的進一步改進，進一步包括強化零件末端的支架(例如傾斜區(qū)域)，其中強化零件靠在其它鄰近的成型零件上，并且通過重疊開口、孔或鉆孔(或穿孔)，可以選擇使用凹槽，并且通過其間和其中注入熱塑材料，而與其它成型零件連接。
在進一步的優(yōu)選形狀中，中間成型零件(3)具有成型邊緣(7)，形成成型邊緣(7)，而從下面產(chǎn)生與兩個成型零件的另外的互鎖連接，其中兩個成型零件由強化零件包圍。
對于根據(jù)本發(fā)明的合成結(jié)構(gòu)零件的應(yīng)用，本發(fā)明還提供其作為機器、車輛和所有類型結(jié)構(gòu)零件的結(jié)構(gòu)零件，特別是用于機動車輛、電動車輛、家庭電器、建筑材料、摩托車、自行車、踢水板、摩托車、自行車、腳踏車輛(如鏈傳動車輛)、棚架、櫥柜、廚房用品、洗衣機、干衣機、廚房用品(大的攪拌機)、復(fù)印機、打印機、掃描儀、電視架、寫字臺支架、計算機外殼、椅子、網(wǎng)球拍、活梯、打印機支架、車輛中的座椅、運輸車輛(“ants”)、購物手推車、轎車、卡車、拖車、大篷車、三輪車(摩托車和自行車)、輪椅、車輛的桿/把手和水平控制臂中。
對于合成結(jié)構(gòu)零件的應(yīng)用，本發(fā)明還提供其作為結(jié)構(gòu)零件，用于車輛，特別是門、保險杠、支持零件、轎車的前部和后部零件，門支持框架、A柱、B柱、C柱、空間框架零件、儀表板支架、后擋板支架、車頂框架、卡車框架、拖車框架、摩托車框架和后座扶手中。
本發(fā)明進一步提供了框架，用于摩托車、自行車、踢水板、摩托車、自行車、腳踏車輛(如鏈傳動車輛)、棚架、櫥柜、廚房表面材料、洗衣機、干衣機、廚房用品(大的攪拌機)、復(fù)印機、打印機、掃描儀、電視架、寫字臺支架、計算機外殼、椅子、網(wǎng)球拍、活梯、打印機支架、車輛中的座椅、運輸車輛(“ants”)、購物手推車、轎車、卡車、拖車、大篷車、三輪車(摩托車和自行車)、輪椅、車輛的桿/把手和水平控制臂中，它們都包括根據(jù)本發(fā)明的合成結(jié)構(gòu)零件。
后面在圖示的幫助下，并且通過例子的方式，更具體地描述本發(fā)明，但這不會限制本發(fā)明。例子在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，合成結(jié)構(gòu)制品是塑料-金屬合成結(jié)構(gòu)零件，其中金屬成型零件1由帽型或U型剖面的鋼板材料(0.5mm厚)形成(見圖1)。在一端和/或在與進一步成型零件3和4連接的連接位置，成型零件1的這部分形成得比成型零件1的其它部分更深。在這個位置，比突起零件部分更深的“盆”5提供在成型零件1中(見圖2)。這個盆5允許與強化零件2的開口20在大面積上互鎖連接，其中強化零件是特別成型的金屬成型零件(見圖3)，從而形成與強化零件2的相對大的安裝表面和更多的連接點。強化零件2在第一成型零件的末端具有完全匹配的成型邊緣7、支架15和成型零件8，它們一起單向釋放第一成型零件1。在連接零件的區(qū)域，成型零件1相對于強化零件2在其總軸上設(shè)置為大約90°(可以進行更大的變動)，并且可以在使用中例如作為導(dǎo)向框架而被插入。此外，成型零件1的開口方向相對于強化零件2旋轉(zhuǎn)大約90°(見圖4)。同樣可以通過比這里說明的那些更復(fù)雜的框架結(jié)構(gòu)，使用工具來處理零件。圖4顯示了強化零件2與成型零件1的組裝，插入的成型末端5，和成型零件1和2的拆卸方向9。
圖5是部分視圖，顯示了強化零件2與成型零件1和鏡像對稱的成型零件4的組裝，同樣顯示了與其它U型金屬成型零件的組裝，來形成合成結(jié)構(gòu)零件。通過注入成肋13形狀的熱塑材料(玻璃纖維強化的聚酰胺)、壓塑的成型邊緣10、在幾個重疊開口12上的無澆道注入、和成型零件1、3、4上的肋包圍11，它們彼此(并與強化零件2)連接，并且實際上機械地增強。
圖6通過示意性說明的成型輪廓14，從上面顯示了根據(jù)圖5的合成結(jié)構(gòu)零件的另一個視圖?？梢杂忠淮吻逦乜吹綇娀慵?中成型零件1、3、4的配合及其彼此的連接。
圖7從下面顯示了根據(jù)圖5的合成結(jié)構(gòu)零件的又一個視圖。這個視圖再次清晰地顯示了成型零件3的成型邊緣7與側(cè)面的成型零件1和4的互鎖連接。還可以看到應(yīng)用于第三成型零件的熱塑材料的肋結(jié)構(gòu)13。圖8是詳圖，顯示了側(cè)面的成型零件1如何在開口12使用塑料鉚釘連接，通過支架15連接到強化零件2上。
從圖9的詳圖中還可以看到，成型零件1的突起區(qū)域5如何與鄰接的成型零件3進行二維接觸。
圖10顯示了上述合成結(jié)構(gòu)零件一種應(yīng)用的整個視圖，使用了摩托車框架結(jié)構(gòu)的例子來說明。在成型零件3的末端，通過對稱布置成型零件1和4，可以得到從一個結(jié)構(gòu)零件(成型零件3)到兩個結(jié)構(gòu)零件(成型零件1和4)的穩(wěn)定的高強度過渡部分(參見圖10)。此外，使用了強化零件2，它強化了單一成型零件與兩個成型零件之間的過渡部分，并且使用了強化支架13，它強化了所有成型零件和過渡部分。通過另外使用成型零件16、17和18，形成了復(fù)雜的框架結(jié)構(gòu)。所有的成型零件都在其邊緣具有注入的包圍(10)，具有貫穿注入的塑料鉚釘(12)和肋包圍11。此外，這個例子在成型零件3的頂部具有圓柱形凹陷19，成型零件3可以容納轉(zhuǎn)向柱和寬的金屬法蘭20，其中金屬法蘭20用于固定轉(zhuǎn)向柱。
權(quán)利要求
1.一種合成結(jié)構(gòu)制品，包括(a)至少一個強化零件，具有尺寸確定的開口；和(b)至少三個成型零件，其中，每個成型零件的部分與所述強化零件的部分互鎖連接，至少兩個所述成型零件具有末端部分，每個具有突起區(qū)域，與所述強化零件的尺寸固定的開口互鎖接合，從而所述強化零件的部分至少部分包圍所述突起區(qū)域，通過在與所述強化零件互鎖連接每個區(qū)域注入的熱塑材料，所述成型零件進一步連接到所述強化零件上，并且一個所述成型零件與至少兩個所述成型零件之間的關(guān)系，為(i)鄰近關(guān)系與(ii)互鎖關(guān)系的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于所述成型零件的每個獨立地具有選自封閉或開放的剖面結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于所述成型零件每個獨立地具有選自圓形、矩形和U型的剖面結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于從金屬、陶瓷材料和高強度塑料中選擇至少一種而制成所述強化零件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于金屬從杠、鋁、鎂中選擇至少一種；并且高強度塑料從熱塑材料、長纖維強化的塑料和工業(yè)纖維強化的塑料中選擇至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于所述強化零件具有另外的強化肋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于兩個所述成型零件的每個突起區(qū)域二維鄰接接觸其它成型零件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于每個所述成型零件獨立地具有強化邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于每個所述成型零件和所述強化零件獨立地具有壓塑的塑料包圍邊緣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于在與所述強化零件連接的互鎖區(qū)域，每個所述成型零件布置在一個平面內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于每個所述強化零件進一步獨立地包括注塑材料，注塑材料形成至少下列之一外殼；強化肋；彈簧扣；具有線導(dǎo)管的塑料結(jié)構(gòu)；具有凹陷的塑料結(jié)構(gòu)，其中凹陷容納彈簧扣和可釋放連接的至少一個；可插入板和可插入金屬板材中至少一個的支架；槽型的塑料結(jié)構(gòu)；車身的結(jié)構(gòu)零件；車輪蓋。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于在熱塑材料注入每個互鎖連接部分之前，一段成型零件插入強化零件的尺寸確定的開口中，并且具有突起區(qū)域的每個成型零件的突起區(qū)域插入所述強化零件尺寸確定的開口中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于所述強化零件和每個所述成型零件具有穿孔，其邊緣實際上對準所述強化零件與所述成型零件的每個互鎖連接區(qū)域，并且注入互鎖連接區(qū)域的熱塑材料部分從實際上對準的穿孔中延伸，由此將每個所述成型零件互鎖地連接到所述強化零件上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于所述穿孔的至少一些具有變形的邊緣部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于在所述強化零件與每個所述成型零件互鎖連接的每個區(qū)域，至少一個所述強化零件和每個所述成型零件具有凹槽，熱塑材料注入每個互鎖區(qū)域連接的區(qū)域，填充在至少部分所述凹槽中，由此固定互鎖連接區(qū)域中的熱塑材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于注入的熱塑材料從(PA)、聚酯，聚烯烴、苯腈共聚體、聚碳酸脂(PC)、聚氧化丙烯(PPO)、(PSO)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亞胺(PI)、(PEE)、聚酮、間同立構(gòu)聚苯乙烯(PS)；的至少一種中選擇；熱塑材料選擇用于強化或填充的至少一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于熱塑聚酯從聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)的至少一個中選擇；熱塑聚烯烴從聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的至少一個中選擇；而苯腈共聚體從丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚體(ABS)中選擇。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于強化零件進一步包括至少一個支架，所述支架鄰接至少一個成型零件的部分，所述支架與所述成型零件部分的每個鄰接具有穿孔的所述支架，穿孔實際上已經(jīng)對準，熱塑材料注入所述支架和所述成型零件的鄰接區(qū)域，注入的熱塑材料通過實際上對準的穿孔延伸，由此將所述成型零件連接到所述支架上。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，包括具有成型邊緣的中間成型零件部分，其特征在于邊緣成型而形成與至少兩個其它成型零件的另外的互鎖連接。
20.一種制品，包括權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于所述制品從機動車輛、電動車輛、家庭電器、建筑材料、摩托車、自行車、踢水板、摩托車、自行車、腳踏車輛、棚架、櫥柜、廚房用品、洗衣機、干衣機、廚房表面材料、復(fù)印機、打印機、掃描儀、電視架、寫字臺支架、計算機外殼、椅子、網(wǎng)球拍、活梯、打印機支架、車輛中的座椅、運輸車輛、購物手推車、轎車、卡車、拖車、大篷車、三輪車、輪椅、車輛的桿、把手和水平控制臂中選擇。
21.一種車輛的結(jié)構(gòu)零件，包括權(quán)利要求1的合成結(jié)構(gòu)制品，其特征在于所述結(jié)構(gòu)零件從門、保險杠、支持零件、轎車的前部和后部零件，門支持框架、A柱、B柱、C柱、空間框架零件、儀表板支架、后擋板支架、車頂框架、卡車框架、拖車框架、摩托車框架和后座扶手中選擇。
全文摘要
描述了合成結(jié)構(gòu)制品，最好是金屬和熱塑材料的合成結(jié)構(gòu)制品。合成結(jié)構(gòu)制品包括(a)至少一個強化零件(2)，具有尺寸確定的開口(20)；和(b)至少三個成型零件(1、3、4)。每個成型零件(1、3、4)的部分與強化零件(2)的部分互鎖連接。所述成型零件(1、3、4)的至少兩個具有末端部分，每個末端部分具有突起區(qū)域(5)，與強化零件(2)尺寸確定的開口(20)互鎖接合，從而強化零件(2)的部分至少部分包圍突起區(qū)域(5)。通過與強化零件(2)互鎖連接的每個區(qū)域中注入的熱塑材料(10、11、12、13)，成型零件(1、3、4)進一步連接到強化零件(2)上。此外，一個成型零件(3)與至少兩個所述成型零件(1、4)的關(guān)系為(i)鄰接關(guān)系和(ii)互鎖關(guān)系的至少一個?？梢园ǜ鶕?jù)本發(fā)明的合成結(jié)構(gòu)制品，包括例如機動車輛、電動車輛和家庭電器。
文檔編號B29L31/30GK1412466SQ0215294
公開日2003年4月23日 申請日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月8日
發(fā)明者M·克洛克, B·科赫 申請人:拜爾公司