车门制造方法和由该方法制造的车门与流程

本发明涉及一种车门制造方法和由该方法制造的车门，并且更具体地，涉及制造重量减小并且因此制造成本降低的车门的方法。

背景技术：

通常，车辆框架门构成车门的框架结构。如图1(现有技术)中所示，车辆框架门包括限定车门玻璃打开或关闭的空间的车门框架组件1，和分别形成车门的外轮廓和内轮廓的车门外板2和车门内板3。

车门框架组件1用作安装车门玻璃的车窗框架，并且包括框架部和横梁部(rail portion)。这里，横梁部是车门玻璃的边缘被插入的部分，使得可向上或向下移动以打开或关闭车窗的车门玻璃沿着横梁部被引导。

车门外板2和车门内板3在车辆的宽度方向上彼此间隔开预定距离，并且车门外板2和车门内板3的周边的至少部分通过粘结，例如卷边或焊接结合到彼此，由此形成截面系数满足所需车门刚度的封闭横截面。

以往，车门的外板2和内板3使用钢(即，钢板)通过例如加压工艺进行制造，然后被彼此组装在一起。

另外，在车门外板2和车门内板3之间安装有防撞梁4，以便增加车门的侧面的刚度，从而提高侧面的碰撞性能。

防撞梁4是加强梁，其被安装以增加车门抵抗侧面碰撞的强度。当防撞梁4的两端借助梁支架(beam bracket)5固定到车门内板3时，防撞梁4可以被安装在车门内板3上。

另外，车门构件6可以被安装到车门内板3，与防撞梁4分开。安装到车门内板3的车门构件6和位于车门构件6的外侧的车门外板2彼此接触，或者使用例如密封剂或粘合剂彼此粘结。

这样，车门构件6用以防止在行驶期间可能发生的车门外板2的振动或摇动，并且也用以防止由于例如轻微的冲击而导致的车门外板2的弯曲。

另外，可以安装例如用于增加车门腰线的强度的带外板(belt outer panel)7或车门铰链(未示出)。

在现有技术中，已经使用钢制造组成框架门的各元件。例如，如图2(现有技术)中所示，可以通过在模具(例如，单个模具)中对钢板，例如拼焊板(TWB)进行模制来制造车门内板3。

这里，可以通过以下步骤制造TWB：将具有例如不同的厚度和强度且由不同的材料形成的板材切割成适当的尺寸和形状，然后通过例如缝焊、等离子弧焊接或激光焊接将板材彼此接合。通过对一片TWB进行模制可以完成内板3。

另一方面，为了减小车辆的重量，组成车门的元件需要使用轻质材料进行制造。

除了减小车辆的重量之外，当车辆的移动元件例如车门的重量被减小时，可以降低车辆的重心，并且可以减小转动惯性的力矩，这可以增加行驶的稳定性和车辆的适销性。

存在使用铝材料来制造车门的各元件的已知技术。当车门的各元件由铝材料形成时，可以减小车门的重量，并且，例如，压制、辊轧成形、挤压或弯曲处理是最优的。

例如，在车门内板的情况下，如图2中所示，使用两个铝合金板材在相应模具(例如，两个模具)中单独地模制车门内板的相应部件，之后，将模制的部件通过例如铆接、粘附或焊接彼此接合，以便完成一体的车门内板3。

替换地，可以使用由铝材料形成的TWB，在模具中模制车门内板。

然而，当使用铝材料制造车门内板时，存在几个问题，例如，模制能力、焊接能力和接合强度的限制，模制各元件的工艺的困难水平和复杂水平增加，以及所使用的模具数量和模具成本增加，因此增加了各元件的总成本。

技术实现要素：

因此，本发明提供制造车辆用车门的方法，其可以有效地实现重量减小，可以更容易制造构成车门的各元件，并且提高车门性能。

根据本发明的一个方面，通过提供如下制造车辆用车门的方法，可以实现上述和其它目标，该方法包括下列步骤：使用聚合物复合材料模制车门内板；使用铝合金或钢合金模制车门框架组件，所述车门框架组件形成车门玻璃开闭的空间；使用铝合金或钢合金模制车门外板；使用铝合金或钢合金模制防撞梁，所述防撞梁用以增加车门的侧面的刚度；将模制的车门框架组件和模制的防撞梁结合到车门内板；以及将已经结合到车门框架组件和防撞梁的车门内板结合到车门外板。

根据本发明的另一个方面，提供了通过制造方法制造的车辆用车门，该车门包括由聚合物复合材料形成的车门内板、由铝合金或钢合金形成的车门框架组件、由铝合金或钢合金形成的车门外板和由铝合金或钢合金形成的防撞梁。

附图说明

结合附图从下面的详细描述中可以更清楚地理解本发明上述和其它的目标、特征以及其它的优点，其中：

图1(现有技术)是示出一般的框架门的框架结构的构成的分解透视图。

图2(现有技术)是示出制造车门内板的常规方法的说明性视图；

图3是示出根据本发明实施例的用于车辆的车门的框架结构的构成的分解透视图；

图4是根据本发明实施例，示出为了制造图3的车门，车门内板与各元件之间的接合的视图；和

图5是示出根据本发明实施例的设置在车门中的防撞梁的另一个安装方法的视图。

具体实施方式

应当理解，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似的术语包括一般机动车辆，例如客运汽车(包括运动型多功能车辆(SUV))、公共汽车、卡车、各种商用车辆、水运工具(包括各种艇和船)、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源得到的燃料)。如在此提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，既有汽油动力又有电动力的车辆。

在此使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并非意图限制本发明。如在此使用的，单数形式“一”、“一个/一种”以及“该/所述”意在也包括复数形式，除非上下文另行清楚地指出。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所叙述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或它们的群组。如在此使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项目中的一个或多个的任何组合以及全部组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，否则词语“包括”及其变形例如“含有”或“包含”应理解为暗示包括所叙述的元素但不排除任何其他元素。此外，说明书中描述的术语“单元”、“部/器/件(-er)(-or)”、“模块”是指用于处理至少一个功能和操作的单元，并且能够通过硬件、软件或其组合来实现。

此外，本发明的控制逻辑可以被实施为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，其包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在联网的计算机系统中，使得以分布式方式由例如远程服务器或控制器局域网络(CAN)存储和执行计算机可读介质。

在下文，将参考附图详细描述本发明，以允许本领域技术人员容易地实践本发明。但是，本发明可以许多不同的方式实施，并且不限于本文所描述的实施例。

设计本发明是为了提供如下制造车辆用车门的方法和由该方法制造的车辆用车门，其能够防止因为了减小重量使用各种材料而导致的制造成本增加，并且可以有效地实现重量减小，更容易制造组成车门的各元件，并且提高车门性能。

本发明为了有效减小重量，不是单纯地使用轻质材料，而是通过组合各种材料的不同元件，或者通过组合每个元件中的各种材料，使得制造由多种材料形成的轻型车门成为可能。

特别地，本发明公开了一种使用多种材料制造金属聚合物复合材料轻型车门的方法，其可以最小化制造和组装车门的各组成元件的工艺中的困难水平的增加，并且可以减小各组成元件的重量。

以这种方式，对于车辆型号和组成元件的各种需求，例如，较低的工艺难度水平，制造成本和价格降低，以及性能增加和重量减小，本发明可以灵活地进行应对。

图3是示出根据本发明实施例的用于车辆的车门的框架结构的构成的分解透视图。

本发明涉及车门的框架结构及其制造方法，其特征在于，车门内板由聚合物复合材料形成，而车门的其它构成元件由铝合金和钢合金形成。

参考图3，根据本发明实施例的车辆框架门是车门的框架结构，并且包括限定由车门玻璃打开或关闭的空间的车门框架组件10，以及分别形成车门的外轮廓和内轮廓的车门外板20和车门内板30。

车门框架组件10是用作安装车门玻璃的车窗框架的部件，并且包括框架部和横梁部。这里，横梁部是车门玻璃的边缘被插入的部分，使得能够向上或向下移动以打开或关闭车窗的车门玻璃沿着横梁部被引导。

在本发明的实施例中，车门框架组件10可以通过组合多个元件进行构造，并且可以包括主框架11、下框架12以及接合框架13和13'，主框架11具有被构造成形成车窗框架的上部和侧部的横梁部，下框架12形成与车门腰线的位置对应的下部，接合框架13和13'接合到车门内板30。

这里，车门腰线的带外板(未示出)可以被安装在下框架12中。

接合框架13和13'可以被安装到主框架11的下端的相对两侧，以便与车门内板30形成大面积接合。接合框架可以被分类为一体型接合框架13'和组装型接合框架13，一体型接合框架13'从主框架11的下端的一个侧面一体地延伸，组装型接合框架13被单独地制造，然后被接合到主框架11的下端的另一个侧面。

可以使用钢合金或铝合金制造上述车门框架组件10的各构成元件。例如，这些构成元件可以使用钢合金通过压制或辊轧成形进行模制，或者使用铝合金通过挤压和弯曲(3D弯曲)形成。

替换地，车门框架组件10的各元件可以使用聚合物复合材料，诸如纤维增强塑料(FRP)来制造，并且通过在纤维叠加和编织之后执行例如压制或树脂传递模制(RTM)来制造，以便满足其所需要的形状和强度。

也就是说，可以使用织物或预浸料，其通过使用塑料树脂和增强材料，诸如玻璃纤维或碳纤维进行预制造。

另一方面，车门外板20和车门内板30在车辆的宽度方向上彼此间隔开预定距离，并且车门外板20和车门内板30的周边的至少部分通过诸如卷边或焊接的接合方式彼此结合，由此形成截面系数满足所需车门刚度的封闭截面。

在本发明的实施例中，可以通过模压钢合金板材或铝合金板材来制造车门的外板20。

另外，可以使用聚合物复合材料，更具体地，纤维增强塑料(FRP)来制造车门的内板30。后面将更详细地描述车门内板30。

在本发明的实施例中，为了提高侧面的碰撞性能，防撞梁41被安装在车门外板20与车门内板30之间，以便增加车门的侧面的刚度。防撞梁41是被安装以增加车门抵抗侧面碰撞的强度的加强梁。

随着防撞梁41的两端借助梁支架42固定到车门内板30，防撞梁41可以被安装在车门内板30上。

在本发明的实施例中，防撞梁41可以通过将钢合金板板材模制成管形状来制造，或者可以通过热冲压钢合金板材来制造。

特别地，为了实现重量减小，防撞梁41可以通过使用铝合金来制造，或者可以通过挤压模制铝合金板材来制造。

另外，用来将防撞梁41安装到车门内板30的梁支架42可以通过模压钢合金板材或铝合金板材来制造。

随后，车门构件50可以与防撞梁41分开地安装到车门内板30。安装到车门内板30的车门构件50和位于车门构件50的外侧的外板20彼此接触，或者使用例如密封剂或粘合剂彼此接合。

也就是说，安装到车门内板30的车门构件50借助例如插入在其间的密封剂或粘合剂支撑车门外板20。

因此，车门构件50用以防止在行驶期间可能发生的车门外板20的振动或摇动，并且也用以防止由于例如轻微冲击而导致的车门外板20的弯曲。

可以通过模压钢合金板材或铝合金板材制造车门构件50。

另外，车门铰链61和62可以被安装到车门内板30，以便将车门铰接地结合到车身。可以通过钢合金的压制或锻造，制造车门铰链61和62。

接下来，将描述根据本发明的使用聚合物复合材料制造的车门内板30。

在本发明的实施例中，可以使用纤维增强塑料(FRP)，更具体地，玻璃纤维增强塑料(GFRP)或碳纤维增强塑料(CFRP)来制造车门内板30。

当使用纤维增强塑料(下文称为“FRP”)来制造车门内板30时，可以使用压制或树脂传递模制工艺。当使用连续纤维增强预浸料时，可以使用热压制工艺。当使用纤维增强织物衬垫时，可以使用RTM工艺。

当使用连续纤维增强预浸料时，通过以下步骤来制造车门内板：制备由通过用连续纤维(玻璃纤维或碳纤维)增强树脂而获得的复合材料形成的连续纤维增强预浸板材，堆叠制备的连续纤维增强预浸板材，以及执行热压模制。

这里，树脂可以是聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、环氧树脂等。

在RTM工艺的情况下，由玻璃纤维或碳纤维形成的纤维增强衬垫被安装在模具中，并且与固化剂或其它添加剂混合的树脂材料被注入进已经安装有纤维增强衬垫的模具中，并且被固化。此时，可以从已知的材料中选择纤维增强材料或树脂和固化剂和其它添加剂，只要它们可以满足车门板中需要的刚度水平。

这里，树脂可以是聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、环氧树脂等。

另外，为了防止模制的内板30的变形，纤维增强织物衬垫可以具有能够最小化各向异性的纤维取向结构。例如，可以使用具有低纤维各向异性的斜纹织物(twill fabric)。

另外，当通过模制纤维增强塑料来制造车门内板30时，许多层预浸板材或织物片被堆叠并在模具中被压制，这可能产生皱褶。

特别地，在具有形状急剧变化的拉伸形状的车门内板30的情况下，如图3中的“H”部分所示，产生皱褶可能性高。

参考图3中的“H”部分，其表现出形状的急剧变化，因为其在模制期间被弯曲大约90度的角度，因此在周围的板材部分中可能产生皱褶。

因此，在车门内板30的中心部分，为了在模制期间防止产生皱褶，有必要在预浸板材或织物板材中提前形成大的板贯通孔。

通过将孔应用到车门内板30的中心部分，有可能在模制期间防止板材中产生皱褶。

另一方面，下面将描述上述将车门框架结构的各元件结合到由纤维增强塑料形成的车门内板30的方法。

图4是示出根据本发明实施例的车门内板30和用于制造车门的各元件之间的接合的视图。可以使用铆接将车门内板30和各元件彼此接合。

也就是说，例如，车门框架组件10、车门构件50、防撞梁41以及车门铰链61和62可以借助铆钉结合到车门内板30。铆钉可以是已知的盲铆钉或自冲铆钉。

其中，在使用盲铆钉的情况下，在要接合的元件彼此重叠的状态下，首先在各元件中形成用于铆接的孔，随后，盲铆钉被插入孔中，以便将元件彼此结合。

另外，已经开发出自冲铆钉以替换现有的电焊。在使用自冲铆钉的情况下，铆钉装置将铆钉液压地压配到板材以彼此接合，而没有单独的孔形成过程，使得铆钉贯通母体金属，并且与母体金属一起膨胀以实现接合。

在本发明的实施例中，使用盲铆钉的接合可以使用在元件之间的三层接合区域中，并且使用自冲铆钉的接合可以使用在元件之间的双层接合区域中。

参考图4，在各铆钉接合区域中，由“O”指示的区域是使用自冲铆钉的双层接合区域。例如，自冲铆钉可以应用到由“A”和“B”指示的车门组件的接合框架13和13’与车门内板30之间的接合区域，由“D”和“E”指示的车门构件50与车门内板30之间的接合区域，以及由“F”和“G”指示的梁支架42与车门内板30之间的接合区域。

在本发明的实施例中，自冲铆钉需要从由聚合物复合材料形成的车门内板30朝着例如由金属材料形成的车门构件50或梁支架42进行紧固。

另外，由“△”指示的区域是使用盲铆钉的三层接合区域。例如，盲铆钉可以被应用到由“B”指示的车门铰链61、一体型接合框架13’和车门内板30彼此重叠的三层接合区域，以及由“A”指示的主框架11的下端和车门框架组件10的组装型接合框架13以及车门内板30彼此重叠的三层接合区域。

接下来，图5是示出根据本发明实施例的用于车辆的车门中的防撞梁41的另一个安装方法的视图。不像常规的金属车门内板，在由FRP形成的车门内板的情况下，车门内板与其它元件的接合区域，特别地，车门内板与防撞梁的接合区域可能因FRP的低伸长率而被外部冲击损害。

当车门内板与防撞梁之间的接合区域被损害时，内板可能不支撑外力。

因此，如图5中所示，可以安装从车门框架组件10的接合框架13和13’中每一个向下一体延伸的框架接合部14，使得防撞梁41和43被接合到接合粘结部14。

框架接合部14可以从车门框架组件10的接合框架向下一体地延伸，或者可以使用相同的材料(例如，钢合金或铝合金)单独制造，并且之后可以被接合到接合框架13或13’，以从其向下延伸的方式进行设置。

框架接合部14也可以通过铆接结合到车门内板30。此时，可以使用自冲击铆钉。

另外，框架接合部14和防撞梁41和43可以使用插入在二者之间的梁支架(未示出)彼此接合。更具体地，结合到防撞梁41的梁支架可以通过例如焊接或铆接而结合到框架接合部14。替换地，防撞梁41的每个端部和框架接合部14可以通过例如焊接或铆接直接彼此结合。

下面的表1示出可以应用到本发明示例中的车门的各元件的材料，并且本发明不限于此。

表1

如表1中所示，在根据示例的车门框架结构的情况下，使用聚合物材料，例如玻璃纤维增强塑料(GFRP)制造车门内板30，并且使用满足其所需要的刚度水平的铝合金制造车门外板20、车门构件50、防撞梁41和梁支架42。

另一方面，使用钢合金制造车门框架组件10和车门铰链61和62。在比较例的情况下，使用现有技术中的钢合金制造所有的各元件。

在表1中，重量减小百分比表示当比较例中的重量为100％时示例中重量的比例，并且可以看出，本发明可以实现60％的重量减小百分比。

从上面的描述中明显看出，根据本发明的制造用于车辆的车门的方法中，在车门的框架结构的组成元件中，使用轻质聚合物复合材料制造车门内板，并且使用钢合金或轻质铝合金制造其它构成元件。因此，本发明可以防止现有技术的问题，例如，因为了减小重量使用各种材料而导致的制造成本增加，并且可以有效地实现重量减小，使制造构成车门的各元件更容易，并且提高车门性能。

尽管已经公开本发明的优选实施例以用于说明的目的，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离随附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改，添加和替换是可能的。