将塑料附接到金属部分上的方法

专利名称：将塑料附接到金属部分上的方法
技术领域：
本发明涉及将塑料构件附接到金属部分上的方法。
背景技术：
目前，车辆结构构件，例如车辆前端模块和车门支承一般都是金属和/或塑料制品。车辆前端模块构成车辆结构，还可以为各种车辆部件如车前灯、散热器、风扇、喇叭等提供连接结构。车辆前端模块最好是一个单个的单元组件，能被制造者安装到车辆上。
这些车辆部件一般是由一些焊接在一起的冲压件制备而成。或者，这些构件还可以由通过挤压或液压成形的手段得到的闭合断面金属基材制备而成。使用闭合断面金属基材制备而成的构件具有相当高的强度。然而，更典型的一种方式是利用额外的金属材料焊接到闭合断面金属构件上以形成连接表面。
对于大型车辆来说，由于不能适应车辆性能的需要，目前这些构件已经不能完全利用塑料材料来制造。然而，使用将塑料构件与金属构件相结合的手段以为车辆零部件提供附接点的方法在现有技术中也已成为公知技术。在某些情况下，还可采用如螺纹连接或铆钉等机械固定件将金属构件连接到塑料构件上。但是采用这种手段其成本是相当昂贵、且很浪费人力。
由Guyomard等人发明并由Valeo Thermique Moteur申请获准的美国专利No.6273496公开了一种将塑料制件封接到金属构件上的方法。在该参考文献中揭露了一种包含有金属结构组件的车前嵌板，金属结构组件包括一个闭合断面金属构件。塑料材料被整体模制在金属构件上。
由Goldbach等发明并由Bayer公司申请的公开号为No.2001/0053431的专利申请文件也公开了一种将塑料材料封接到金属基材上的方法。由Goldbach发明并由Bayer Akhengesellsschaft申请获准的美国专利No.5919803还公开了另一种塑料金属整体元件。
因此，提供一种不通过传统的机械连接手段而只利用相当少量的塑料材料就可实现将塑料构件封接到金属构件的方法是非常必要的。

发明内容
本发明提供了一种将塑料构件附接到金属构件上的方法，该方法包括提供一种带有第一开口的金属构件，所述金属构件被放置在模具中，然后将一个工具置于第一开口的一侧，接着将塑料构件模制在金属构件的至少一部分上，并且穿过第一开口，使得塑料构件在第一开口的一侧形成凸缘，以将塑料构件和金属构件固定在一起。
根据本发明的整合塑料与金属的零件包括一个带有开口的金属构件。一塑料构件被模制在该金属构件的至少一部分上。塑料材料沿伸通过开口并且在开口的一侧有一个凸缘以将塑料构件和金属构件固定在一起。
根据下面的具体说明将清楚本发明其他方面的实用性。应当理解示范本发明优选实施例的具体描述和个别举例仅仅是用来举例而并非用来限制本发明的范围。


根据如下的附图和对于本发明实施方式的详细描述可以更好的理解本发明，其中图1是根据本发明所述的方法制造的零件的透视图。
图2是图1沿2-2线的剖视图。
图3是根据本发明的另一实施例的透视图。
图4是另一实施例的的剖视图。
具体实施例方式
以下对本发明优选实施方式的描述仅表示为本发明的优选实施例，因此不应认为是对发明技术方案及其应用或用途的限定。
采用本发明的方法制备的零件在附图中用标记10来表示。零件10包括一标记为12的金属构件，和一个标记为14的塑料构件。
金属构件12的横断面最好是闭合的。优选通过液压成形法形成金属构件12。使用闭合横断面的金属构件可以为元件10提供刚度。这种结构特别有益于车辆支承结构。应当理解在本发明的范围内也可使用开放横断面的金属构件。金属构件14可以由任何合适的金属制成，比如钢或铝。
所示的金属构件12大致上是直的或线性的。应当理解金属构件12也可以是弯曲的或被弯成任何所需的结构。此外，还可以将多个金属构件12合并成为一单个零件10。
塑料构件14由任何合适的热塑性塑料或热固塑料制成。塑料材料的一种实施方式可以采用聚丙烯聚苯醚合成塑料。虽然提供了一种合适塑料材料的例子，但应当理解在本发明的范围内其他任何合适的热塑性塑料或热固塑料都可以被使用。其他填充料或添加剂可以被加入到塑料材料中以强化塑料构件14。可以使用任何合适的填充料，比如，玻璃纤维或塑料纤维。
塑料构件14为零件10提供额外的强度。并且，塑料构件14最好是设置在金属构件12的至少一部分上，也可以延伸超出金属构件12之外以提供连接结构。比如说，塑料构件14可以向外延伸以形成凸缘15，凸缘15可以包括开口或孔16以将额外的车辆构件附接到零件10上。开口16可以有也可以没有，并且可以是任何几何形状。塑料构件可以是任何想要的最终结构。并且一单个塑料构件14可以被固定到多个金属构件12上。同样的，多个塑料构件14也可以被固接到一个单个的金属构件12上。
如图1所示，塑料构件14可以缠绕在金属构件12上，如标记30所示，尽管也可以是不必要的。塑料构件14尤其是凸缘15可以以任何方式、任何形状从金属构件12向外延伸。在这种情况下，塑料构件14可以为零件10提供一个连接结构。也就是说，塑料构件14可以具有合适结构以便连接其他构件。比如说，当零件10包括一个前端模块时，塑料构件14可以以包括多个开口的方式模制，以便容纳如车前灯、冷却系统构件、机罩锁定机构等配件。并且，还可以包括开口16以将零件10比如说前端模块固定到车辆上。
从图2可清楚地看到，金属构件12包括一个上部开口18。上部开口18允许一个工具，比如型芯工具进入金属构件12的内部以允许如以下所描述的模制操作。开口18可以是任何尺寸以允许型芯工具进入金属构件12。限定上部开口18的金属构件12边缘20最好是被折叠起来以使金属构件12的锋利边缘减到最小并加强金属构件12。金属构件12还具有一个下部开口22，下部开口22最好是圆形的。如图所示，下部开口22的边缘24最好是向上弯曲的、或被向上弯向到金属构件12的内部。边缘24也可以不必弯曲。
上部开口18和下部开口22可以是任何形状。并且，开口18和22最好是在液压成形处理期间就设置在金属构件12上。上部开口1 8和下部开口22最好被设置在金属构件12的相对侧，当然，这些开口也可以是在金属构件12的任一表面上，不必是彼此相对的。
塑料构件14最好被置于金属构件12的至少一个部分上。而且，塑料构件14被设置通过金属构件12上的下部开口22。塑料构件14还包括一凸缘26。凸缘26最好是环形的，并延伸超出下部开口22的边缘24。凸缘26提供类似底部的结构。凸缘26可以不必是环形的，至少有部分凸缘26延伸超出下部开口22的边缘24。以这种方式，塑料构件14被固接或锁定到金属构件12上。也就是说，在下部开口22处，金属被夹在凸缘26和设置在金属构件12上的塑料构件的外部之间。换句话说，凸缘26伸出在金属构件12开口22一侧上的下部开口22边缘24之外，构件14的塑料材料延伸超出在金属构件12开口22相对一侧上的下部开口22边缘24。
下部开口的弯曲边缘24有助于将塑料构件14固接到金属构件12上。更具体的，凸缘26既从下部开口22向外延伸又向下到金属构件12超出下部开口22翻上去的边缘24。
如图1清楚所示，采用开口22而使塑料构件14与金属构件12多点连接。并且，这种连接方式消除了对用诸如螺钉或铆钉等机械固定件以将塑料构件14和金属构件12固定的需要。也不需要为了将塑料构件14固定在金属构件12上将金属构件12包封在塑料构件14中。这种连接还允许在单一次模制过程中完成塑料构件14的形成以及将塑料构件14固接到金属构件12上。这样就制备成一个包含金属构件12和塑料构件14的整合零件10。
附图1特别示出了一组三个连接部分。从该透视图所见，示出了两个上部开口18，并且容易看到塑料凸缘26罩住下部开口22。而且，表示了从一个下部开口伸展开的塑料构件14。塑料构件14的这个部分30被完全模制到金属构件12上。可以明白在另一侧的塑料构件14包括一个型芯工具所需的开口。
在根据本发明制备零件10的优选方法中，采用了注模工艺。为了制备零件10，首先需要提供金属构件12。金属构件12液压成形具有上部开口18和下部开口22。然后将金属构件12放置在合适的模制腔里。还可以将多个金属构件12置于一个单一的模制腔中。接着将一个型芯工具通过上部开口18插入并置于下部开口22相邻的部位。然后由合适的塑料材料注模形成塑料构件14。任意开口16都可以同时被模制到塑料构件14上。
型芯工具主要提供两种功能。首先它支撑金属构件12防止其在模制过程中塌陷。另外，型芯工具在金属构件12的开口22的一侧上提供一个模制腔，使得可以在金属构件12的开口22的一侧模制凸缘26。也就是说，由于型芯工具提供了一个模制腔，这就免除了在模制过程中用塑料材料填充金属构件12。同样的，通过使用型芯工具使得塑料构件14的连接无需将金属构件12包封在塑料材料中。
虽然注模是这里制备零件10的优选方法，但是在本发明的范围内任何一种合适的成形技术都可以被使用。这些手段包括压缩模制、注模压缩、挤出压缩、气体或液体辅助压力模制、低压模制、吹塑模制、热力塑形或旋转模制等。
很容易看出根据本发明的方法制备的零件10可以用于制造车辆结构部件，例如车辆前端模块和车门系统。然而，本发明的使用并不仅限于此。本发明适用于任何应用到塑料构件被固接到金属构件的场合。本发明最好使用通过液压成形得到的具有闭合断面的金属构件。
附图3所示的是根据本发明的另一实施例的透视图。在附图3所示的实施例中，包括一个金属构件12和一个塑料构件14。这些构件与在以上的附图1和2中所示的相应构件相同。在附图3所示的实施例中，增加了加强肋或加力板32。加强肋32增加塑料构件14的强度。加强肋32可以设置于塑料构件15的任何位置。附图3还表示了另一种凸缘的结构形式。所示的凸缘26’大致呈矩形。当然，附图3中所示的凸缘26’可以大致呈矩形，也可以呈任何其它适合的形状。
附图4所示的是另一实施例的横断面图。在附图4所示的实施例中，下部开口22由一系列的开口32组成。凸缘26”延伸超出每个开口22的边缘。通过这种方式形成了一个细长的凸缘26”。凸缘26”最好是一个在每个开口上面的连续凸缘。而不连续的、分离的凸缘也是可以被使用的。
如附图4所示，系列开口22分布在金属构件12的不同表面上。当然，开口系列22也可以都位于金属构件12的同一表面上。
此外，还可以增设一个加强肋(图中未表示)。所述加强肋可以与凸缘26”相连接。也就是说，该加强肋可以在附图4以横断面所示的金属构件12的每个壁之间延伸。使用该肋可以增加构件的强度。
本发明是通过实施例的方式来说明的。本领域的技术人员可以理解，任何语言的使用都是为了表达文字描述的本意而不是对其内容的限定。显然，在上述教导下进行各种修改也是可能的。本发明的范围由所附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种将塑料构件附接到金属构件上的方法，包括以下步骤提供一个在其上具有第一开口的金属构件；将金属构件置于一模具中；在所述第一开口的一侧放置一个工具；将塑料构件模制在所述金属构件的至少一部分上，并且穿过第一开口，使得塑料构件在该第一开口的一侧上形成一个凸缘，以使所述塑料构件与所述金属构件固定在一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一开口由一边缘所限定，并且该方法还包括弯曲该边缘。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属构件具有闭合的横断面。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的金属构件具有一个由第二边缘所限定的第二开口。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括，弯曲所述金属构件的第二边缘。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括，通过将所述工具插入第二开口使该工具定位在所述第一开口的一侧。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，将加强肋模制到所述塑料构件上。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸缘延伸超出所述第一开口的边缘。
全文摘要
本发明涉及一种将塑料(14)附接到金属基材(12)上的方法，其中提供一个在其上具有第一开口的金属构件；将该金属构件置于模具中；在第一开口的一侧放置一个工具；将塑料构件模制在金属构件的至少一部分上并且穿过第一开口，使该塑料构件在第一开口的一侧上形成一个凸缘，以使塑料构件与金属构件固定在一起。
文档编号B62D29/00GK1931557SQ20061014164
公开日2007年3月21日 申请日期2003年7月25日 优先权日2002年7月25日
发明者J·E·斯塔尔加德, J·克兰格斯, B·隆霍斯, E·科瓦尔, L·D·布特菲尔德, T·M·戈拉尔, M·布朗, K·R·潘特, T·E·纳尔多内, D·盖达 申请人:通用电气公司, 卡莱尔设计产品公司, 瓦利－福姆公司