机动车关闭件的结构部件及包含该部件的机动车关闭件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种机动车关闭件的结构部件及包含该部件的机动车关闭件。所述结构部件包括至少部分地由第一纤维增强塑料制成的主体和机械强度高于所述主体的加强部分，其特征在于：所述加强部分至少部分地由第二纤维增强塑料制成，且与所述主体为整体模塑而成，所述第二纤维增强塑料的机械强度高于所述第一纤维增强塑料。采用这种结构部件，能够减少甚至完全省略金属加强件的使用，以达到降低关闭件重量、节约成本的目的。
【专利说明】机动车关闭件的结构部件及包含该部件的机动车关闭件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机动车关闭件的结构部件及包含该部件的机动车关闭件。
【背景技术】
[0002]在汽车制造领域，为降低总体重量、节省油耗，越来越多的部件采用塑料材料制成，包括各种结构部件。所谓结构部件，是指为车身或车体提供所需刚度、强度的部件，一般还承载或支撑其它部件。塑料材料虽然比金属轻，但强度一般也比金属低，因此通常用来制造对结构部件中对强度要求不高的部分，而承受更大应力的区域则仍须由金属件进行加强。
[0003]例如，对机动车关闭件的结构部件(一般是其内板)来说，承受较大应力的区域包括安装铰链的区域，对后背门这种需要助力装置支撑的车门来说，承受较大应力的区域还包括安装液压杆或气弹簧支撑杆的立柱等。在现有技术中，通常这些区域都由金属件加强以满足应力设计要求。
[0004]然而，金属件重量大、价格贵，而且加工过程涉及冲压成型、为与塑料部分结合而需的包覆成型(overmolding)等昂贵而复杂的工序。
实用新型内容
[0005]本实用新型旨在提供一种机动车关闭件的结构部件，能够减少甚至完全省略金属加强件的使用，以达到降低关闭件重量、节约成本的目的。
[0006]因此，本实用新型的对象是一种机动车关闭件的结构部件，包括至少部分地由第一纤维增强塑料制成的主体和机械强度高于所述主体的加强部分，其特征在于:所述加强部分至少部分地由第二纤维增强塑料制成，且与所述主体为整体模塑而成，所述第二纤维增强塑料的机械强度高于所述第一纤维增强塑料。
[0007]所谓“整体模塑而成(法语:venu de moulage)”，指的是加强部分与主体是通过在同一套模具中基本同时模制而直接形成的连接在一起的整体部件，而不需要包覆成型等其它步骤。
[0008]这样，由于在加强部分采用了强度较高的第二纤维增强塑料，就可以相应地减小金属加强件的尺寸或完全取消金属加强件，而仍然满足对加强部分的应力设计要求。由此，机动车的重量得以减小，制造成本也得以降低。
[0009]优选地，加强部分完全由第二纤维增强塑料制成。这样就能够全取消金属加强件，从而最大限度的达到减轻关闭件重量、并且节省制造成本的目的。当然，也可以设想加强部分由多种机械强度均高于第一纤维增强塑料的材料制成。
[0010]优选地，按照本实用新型的结构部件中所述第一纤维增强塑料与所述第二纤维增强塑料均为热塑性塑料，所述主体与所述加强部分通过顺序注塑成型而成。这样就可以在同一个模具的同一个模腔中一气完成整个部件的成型，达到节省工序、节约成本的目的。
[0011]更优选地，所述第一纤维增强塑料与所述第二纤维增强塑料中的树脂基体相同。这样，所形成的结构部件在其主体与加强部分的接头处没有明显的结合界面，两种塑料的结合性最好，不会出现强度薄弱区，结构部件可以得到最佳的固连，这大大提高了结构部件的整体强度。所述树脂基体优选为聚酰胺或聚丙烯。
[0012]此外，也可设想第一纤维增强塑料与第二纤维增强塑料均为热固性塑料，如SMC(片状模塑料)或BMC (块状模塑料)，主体与加强部分通过共压塑成型而成。或者第一纤维增强塑料与第二纤维增强塑料分别为热固性塑料和热塑性塑料或者或者分别为热塑性塑料和热固性塑料，主体与加强部分通过同时或顺序进行压塑和注塑的共成型工艺而成。
[0013]优选地，所述第一纤维增强塑料含有玻璃纤维，所述第二纤维增强塑料则含有碳纤维。这是因为碳纤维增强塑料的强度很高，即使完全用它来制造加强部分，也可以满足应力设计要求。
[0014]也可设想采用含有同种增强纤维的塑料来制造主体和加强部分，只是用于形成加强部分的塑料含有比例更高的增强纤维，以满足加强部分承受应力的设计要求。
[0015]主体还可以包括由非增强塑料制成的部分。特别适用于受力小、因而对强度要求更低的区域。这样就可以进一步降低关闭件重量并节约成本。
[0016]在一个实施例中，所述加强部分还包括由不同于第二纤维增强塑料的塑料所制成的部分，该塑料的机械强度也高于所述第一纤维增强塑料。
[0017]本实用新型还涉及一种机动车关闭件，其包括上述的结构部件。
[0018]优选地，所述机动车关闭件是发动机罩、行李箱盖、后背门或侧车门，所述结构部件构成其板件。此处所谓“板件”，优选是承受关闭件重量并支撑其它部件的内板，但一些情况下也可以是具有上述作用的外板，又或者当关闭件只包含一个板件时则为该唯一板件。此外，本领域技术人员能够根据不同的应用判断该结构部件的哪些部分是加强部分。例如，当所述结构部件是机动车后背门的板件时，所述加强部分包括立柱和用于安装铰链的区域，所述铰链用于将所述后背门安装到白车身上。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]结合以下附图，通过对下述非限定性实施例的描述，可以更好地理解本实用新型，在附图中:
[0020]-图1是按本实用新型的一种实施方式的机动车关闭件的结构部件的立体图；
[0021]-图2到图5显示了采用顺序双注塑模制法制造图1所示结构部件的过程中不同时间点的该结构部件。
[0022]-图6示意性地显示了采用顺序双注塑法制造的图1所示结构部件的断面图。【具体实施方式】
[0023]图1显示了按本实用新型的一种优选实施方式的结构部件，在本例中该结构部件是机动车后背门的内板。从图1上能够看到的是该内板的外表面，即朝向机动车外部的那面。
[0024]后背门内板10包括上梁15、两个立柱14及下部12，这些部件共同限定了用来安装后窗玻璃的开口 17。后背门通过安装在上梁15两端16上的铰链(未示出)安装到机动车白车身上，立柱14上还分别固定有气弹簧或液压杆(未示出)，以在后背门打开时支撑其重量。
[0025]在本例中，上梁15的中部18和内板10的下部12由玻璃纤维增强塑料制成，并一同构成本文中所谓的主体；而立柱14和上梁15的两端16则由碳纤维增强塑料制成，并一同构成本文中所谓的加强部分，在各图中均以阴影部分表示。主体和加强部分由整体模塑形成，更具体地是采用在同一个模具中顺序注塑(sequential b1-1njection)的方法模制而成，因而主体和加强部分通过两种塑料的流体前端交织在一起、进而一同成型的方式而连接形成一个整体。
[0026]在本例中，增强塑料的树脂基体是相同的，都是聚酰胺或聚丙烯。也可以设想采用不同的树脂基体。此外，也可设想采用含有同种增强纤维的塑料来制造主体和加强部分，只是用于形成加强部分的塑料含有比例更高的增强纤维，以满足加强部分承受应力的设计要求。另外还可以设想加强部分由多种纤维增强塑料制成，例如纤维种类和含量有所不同，且它们的机械强度都高于制造主体的材料。
[0027]在另一个实施例中，制造主体的第一纤维增强塑料与制造加强部分的第二纤维增强塑料均为热固性塑料(如SMC，BMC等)，则主体与加强部分通过共压塑成型而成，也是通过一次操作整体模塑整个结构部件。
[0028]在另一个实施例中，制造主体的第一纤维增强塑料与制造加强部分的第二纤维增强塑料分别为热固性塑料和热塑性塑料或者分别为热塑性塑料和热固性塑料，则主体与加强部分可以通过同时或顺序进行压塑和注塑的共成型工艺而成，也是整体模塑而成的。
[0029]下面结合图2到图5介绍如何采用顺序双注塑法制造本实施例中的结构部件10。
[0030]首先，参考图2，喷嘴20向模具中注入玻璃纤维增强塑料，塑料前端分别向左右沿箭头21的方向在模具中流动，以形成上梁15的中部18。通过设置于喷嘴22附近的压力传感器(未示出)来检测该塑料前端到达这些喷嘴，并据此启动喷嘴22。
[0031]然后，参考图3，喷嘴22分别向模具中注入碳纤维增强塑料，塑料前端沿箭头25(有对称的两个，其中右侧的未示出)的方向在模具中流动，以形成上梁15的两端16。通过设置于喷嘴26附近的压力传感器(未示出)来检测该塑料前端到达喷嘴26，并据此启动喷嘴26。
[0032]接着，参考图4，喷嘴26 (有对称的两个，其中右侧的未示出)分别向模具中注入碳纤维增强塑料，塑料前端沿箭头27 (有对称的两个，其中右侧的未示出)的方向在模具中流动，以形成两侧立柱14。与此同时，启动喷嘴28，向模具中注入玻璃纤维增强塑料，塑料前端沿箭头29的方向在模具中流动，以开始形成内板10的下部12。通过分别设置于喷嘴30和32附近的压力传感器(未示出)来检测该塑料前端到达这些喷嘴，并据此将它们启动。
[0033]最后，参考图5，喷嘴30分别向模具中注入碳纤维增强塑料，塑料前端沿箭头31的方向在模具中流动(右侧对称位置的箭头未示出)，以继续形成立柱14 ;喷嘴32分别向模具中注入玻璃纤维增强塑料，塑料前端沿箭头33 (有对称的两个，其中右侧的未示出)的方向在模具中流动，以继续形成下部12。直到碳纤维增强塑料与玻璃纤维增强塑料的前端相遇并交织在一起，再经过冷却成型等常规模塑步骤，即得到图1所示的后背门内板10。
[0034]图6示意性地显示了采用顺序双注塑法制造的结构部件10的断面图。图中可见，经由喷嘴20注入的玻璃纤维增强塑料向左右两个方向沿箭头21前进，当塑料前端到达喷嘴22附近时，喷嘴22开始向模具中注入碳纤维增强塑料。由于喷嘴22右侧的流道中已经充满玻璃纤维增强塑料，碳纤维增强塑料在喷嘴22右侧与玻璃纤维增强塑料的前端相交织，形成紧密的结合部40。正是得益于这种结合部40，两种材料通过一次模塑即可达到固连，而不需要其它外部固连方式。同时，喷嘴22注入的碳纤维增强塑料前进方向是沿箭头25向左，类似地，其与下一个喷嘴26注入的材料也通过塑料前端的交织而形成结合部42。以此类推，最终形成的结构部件10即为一个整体。
[0035]因此可以理解，特别有利的是采用树脂基体相同的玻璃纤维增强塑料和碳纤维增强塑料，这样，在结合部树脂基体几乎融为一体，增强纤维则平滑过渡，因此两种塑料的结合性最好，结构部件10可以得到最佳的固连效果和强度。
[0036]在本例中，完全采用碳纤维增强塑料来制造结构部件10的加强部分，优点是能够最大限度的达到减轻关闭件重量的目的。但是也可以设想加强部分仍有一部分由金属制成，如通过将金属插入件置于模具中相应位置，在其上包覆成型塑料件。即使采用这样的实施方式，由于加强部分采用了机械强度更高的纤维增强塑料，就可以相应地减小金属插入件的尺寸，而仍然满足应力设计要求。因此，仍然能够达到减轻关闭件重量、节省油耗的目的。
[0037]在按照本实用新型的另一实施例中，结构部件的主体还包括由非增强塑料制成的部分，特别适用于受力小、因而对强度要求更低的区域。该部分也可以以插入件的形式置于模具中，在其上包覆成型主体。
[0038]当然，本实用新型不限于前面描述的实施方式。任何关闭件(发动机罩、侧车门、后备箱门)的结构部件都可以包含由强度更高的纤维增强塑料制成的加强部分。
[0039]附图和以上说明描述了本实用新型的非限制性特定实施例。为了教导发明原理，已简化或省略了 一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施例的变型落在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解上述特征能够以各种方式结合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于上述特定实施例，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
【权利要求】
1.一种机动车关闭件的结构部件，包括至少部分地由第一纤维增强塑料制成的主体和机械强度高于所述主体的加强部分，其特征在于:所述加强部分至少部分地由第二纤维增强塑料制成，且与所述主体为整体模塑而成，所述第二纤维增强塑料的机械强度高于所述第一纤维增强塑料。
2.如权利要求1所述的结构部件，其特征在于，所述加强部分完全由所述第二纤维增强塑料制成。
3.如权利要求1或2所述的结构部件，其特征在于，其中所述第一纤维增强塑料与所述第二纤维增强塑料均为热塑性塑料，所述主体与所述加强部分通过顺序注塑成型而成。
4.如权利要求3所述的结构部件，其特征在于，所述第一纤维增强塑料与所述第二纤维增强塑料中的树脂基体相同。
5.如权利要求4所述的结构部件，其特征在于，所述树脂基体为聚酰胺或聚丙烯。
6.如权利要求1或2所述的结构部件，其特征在于，所述第一纤维增强塑料与所述第二纤维增强塑料均为热固性塑料，所述主体与所述加强部分通过共压塑成型而成。
7.如权利要求1或2所述的结构部件，其特征在于，所述第一纤维增强塑料与所述第二纤维增强塑料分别为热固性塑料和热塑性塑料或者分别为热塑性塑料和热固性塑料，所述主体与所述加强部分通过同时或顺序进行压塑和注塑的共成型工艺而成。
8.如权利要求1或2所述的结构部件，其特征在于，所述第一纤维增强塑料含有玻璃纤维，所述第二纤维增强塑料则含有碳纤维。
9.如权利要求1或2所述的结构部件，其特征在于，所述主体还包括由非增强塑料制成的部分。
10.如权利要求1或2所述的结构部件，其特征在于，所述加强部分还包括由不同于所述第二纤维增强塑料的塑料制成的部分，所述塑料的机械强度高于所述第一纤维增强塑料。
11.一种机动车关闭件，其特征在于，其包括如上述权利要求中任一项所述的结构部件。
12.如权利要求11所述的机动车关闭件，其特征在于，它是发动机罩、行李箱盖或侧车门，所述结构部件构成其板件。
13.如权利要求11所述的机动车关闭件，其特征在于，它是后背门，并且所述结构部件的所述加强部分包括立柱和用于安装铰链的区域，所述铰链用于将所述后背门安装到白车身上。
【文档编号】B60J5/10GK203713981SQ201320844961
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】Jy·德芒日 申请人:全耐塑料公司