专利名称：复合部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及由至少局部外围地划定空间的壳构成的复合部件，并涉及结构部件，其具有至少局部地设置在该壳和该结构部件之间的结构材料。
背景技术：
此种类型的复合部件特别地适用于车辆领域。所利用的壳例如为底框梁、A柱、B柱或C柱，横连杆、转向关节，或者特别地借助于结构部件和结构材料而加固的另一个至少局部地槽形或壳形的部件。 DE 69533457 T2中公开了上文中叙述的种类的部件一种复合部件，包括外结构部分，其配置为具有外壁表面和内壁表面的C形轨道；内加固部分，其具有大体上与外结构部分相同且具有外壁表面和内壁表面的形状，其中所述内加固部分的所述内壁表面划定空腔，在该空腔中设置有树脂基材料层，所述内加固部分的外壁表面借助于所述树脂基材料粘结至所述结构部分的内壁表面上。尤其为了减少成本和重量，人们努力以最小可能的材料费用而制造出常由金属材料制成的这种结构部分。然而，此材料节省可能会导致复合部件的强度的减小。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种由至少一个壳、用以加固该壳的结构部件以及结构材料制成的改进的复合部件。此目的由权利要求I的特征达到。本发明的有利实施例经由从属权利要求表示。本发明的基本思想在于使用一种复合部件，其具有至少局部外围地划定空间的壳，并且具有用以加固该壳的结构部件，该结构部件布置为至少局部地与壳的确定该空间的壁有一定距离，壳的壁和结构部件之间至少局部地设置有结构材料，并且该壳包括至少一个自由边缘，该结构部件在壳的自由边缘之上至少局部地延伸。在本文中，壳可以为例如车辆的任何部件，特别是A柱、B柱或C柱、转向关节、风窗框架或底框梁(sill)。此壳至少局部外围地划定出空间。例如在配置为具有U形剖视图的槽形部件的壳的情况下，“空间”应看做在剖视图中由该部件的U形所划定的区域。然而，壳还可以具有例如L状轮廓，或者可以简单地呈现为平坦的部件，该平坦的部件以表面作为壁，划定上文或下文所述的空间。优选地，结构部件至少局部地布置在该空间中，并且至少与壳的壁或一部分接触的方式使得能够经由结构部件加固壳。优选地，结构部件以这样的方式布置为至少局部地与壳的确定该空间的壁有一定距离，即，结构材料可以设置在该两个部件之间，以特别地在壳和结构部件之间提供连接和/或能量传送能力。作为惯例，这种壳包括自由边缘。对于本发明的目的，“自由边缘”一方面应理解为由边缘确定的壳的壁的端部部分，但是另一方面还可以理解为还能够为平坦形态的边缘区域，例如壳的从局部地确定空间的部分凸出的部分或区域。在本发明的情况下，结构部件以这样的方式配置，S卩，其在壳的自由边缘之上至少局部地延伸。由于结构部件在自由边缘之上的此延伸，所以，可以由于结构部件和壳之间的接触表面的升高而为壳增强结构部件的加固性能，特别是增强结构部件的加强性能。特别地，自由边缘区域中结构部件和壳之间的特殊区域中可以装备有结构材料；这使结构部件在此区域中在壳上固定。该覆盖部不需要在全部边缘之上延伸，而是替代地，能够以这样的方式设计和布置，即，其设置在较大的力从壳传送至结构部件的区域中，或者甚至设置有加固的结构部件壁厚；而在预期没有或极少有能量传送的区域中，相应地不设置覆盖部。仅设置具有较小的结构部件壁厚的覆盖部。进一步的优点在于，由于通过结构部件的覆盖，提供了对壳的边缘的保护。特别是在车辆构造中使用的壳常见地由金属材料制作。虽然所利用的材料常常可能已经过侵蚀保护处理，但是工艺步骤导致边缘常常不再受保护，并且暴露至外部影响。通过借助于结构部件而提供覆盖边缘的能力，特别地，可以防止对壳的侵蚀，并且由此提供对壳的保护能力。这里，借助于结构部件的覆盖部也根据正作用的影响和应力而可以如上文所说明的那样设计。例如，在由喷淋水或浓缩液直接在其上撞击的边缘上，适合用完全的覆盖部；在以隐藏 样式布置的边缘上，可能需要较小的覆盖部或完全不需要覆盖部。优选地，在结构部件和壳之间的覆盖部的区域中，设置完全填充该两个部件之间的开口空间的结构材料，使得可以提供密封的覆盖部，以进一步提高对边缘的保护能力。由于承载部件，特别是车辆中的承载部件必须常常操作较大的力，此外还暴露至多种气候影响中，所以优选地，选择上文所记载的优点的组合。因此，优选地，结构部件被设计成使得借助于该结构部件，以这样的方式覆盖边缘，即，一方面，能够为壳提供结构部件的上述加强性能和/或加固性能，以获得加固的复合元件。另一方面，覆盖部以这样的方式设计，即，能够特别地为被外部影响施加应力的边缘提供保护能力，例如以获得更抗侵蚀的复合部件。由此，在诸如例如副车架、横连杆或车辆构造的其他连接件的外部应用的情况下，也可以减小由环境条件导致的老化的影响。优选地，结构部件由塑料材料制成。特别地，能够利用已知的聚烯烃诸如PE或PP、PVC (软的或硬的)、ABS、PC (特别是透明的)，聚酰胺(特别是PA6、PA6. 6、PA4. 6)、具有填充物(特别是玻璃纤维、玻璃珠、V0、矿物质)的塑料、TPE、TPU或PS作为材料。已经证明使用聚酰胺，特别是PA6. 6作为用于结构材料的物质是特别有利的。此外，结构部件则能够为复合部件，并且特别地可以设计为纤维加固的样式。已经证明，在此情况下使用具有达60%的玻璃纤维比例的聚酰胺是有利的。特别优选地，玻璃纤维的比例在15%和35%之间的范围内。优选地，使用具有高弹性模量的结构部件。优选地，该结构部件具有不同强度的区域。壳的预期特别高负载的区域能够借助于具有较大厚度的结构部件而加固；在壳的较低负载的区域处，能够将结构部件的厚度制作得较小，特别地以节约材料。进一步的优点在于使用由纤维加固塑料制成的结构部件。使用纤维塑料复合物作为用于结构部件的材料，允许达到特殊的高硬度和强度，使得特别地，能够提供适合用于轻质结构应用的结构部件。特别地，所使用的加固纤维是无机加固纤维，诸如例如玄武岩纤维、硼纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维，或者还有硅酸纤维。还可以想到的是金属加固纤维，例如钢纤维。使用有机加固纤维，诸如例如芳族聚酸胺纤维、碳纤维、聚酯纤维、尼龙纤维或聚乙烯纤维也可以证明是有用的。还可以想到使用可再生加固纤维、天然纤维，例如亚麻纤维、大麻纤维或剑麻纤维。进一步的优点是使用由金属(例如钢、铝、镁或者还有钢带)制成的结构部件。使用这种结构部件特别合适用于其中在硬度和强度方面有迫切要求的加固复合部件。为了保护结构部件免受外部影响，使用有镀层的 和/或涂漆的金属可以是有利的。此外，结构部件与壳的连接能够通过经由结构材料结合而完成。此外，能够在结构部件上和/或在壳上附加地或可替换地设置夹子或滑移紧固件，以及对应的插座或对应的部件。还可以想到由金属材料制成的连接装置，诸如例如金属接片，使得结构部件能够经由焊接方法连接至壳。用于结构部件和壳的进一步可以想象的连接能力为借助于接合的夹紧肋和夹紧块实现的夹紧。优选地，所使用的结构材料具有从5MPa至40MPa的范围内的压缩强度；从IOMPa至25MPa的范围内的结构材料是特别优选的。此外，优选地，结构材料具有从300MPa至25000MPa的范围内，非常特别地从500至1500MPa的范围内的弹性模量。此外，已经证明，使用热可膨胀的结构化泡沫作为结构材料是特别有利的。优选地，使用显示出必要高的强度和粘合度的中至低膨胀性泡沫作为结构材料。膨胀泡沫具有裂隙能够封闭的优点，以补偿壁和结构部件中的制造公差。由此，即使在制造公差的情况下，也能够确保最大的能量传送。裂隙的封闭进一步起到用于部件的侵蚀保护的作用。使用这种泡沫的进一步优点在于，强度特性是在延伸至80°C以上的宽的温度范围之上获得的，进一步增强了根据本发明的部件的利用潜能。已经证明使用热交联泡沫作为结构材料是有利的。优选地，可膨胀的化合物至少含有以下成分a)树脂(下文还称作“结合剂”)，其在从120至220°C的范围的温度下与其本身或与该化合物的其他组分交联，b)发泡剂，其在从120至220°C的范围的温度下起反应，增大体积或生成气体，并且由此增大化合物的体积至少20%。用于热可膨胀结构材料的合适的聚合物基结合剂(“树脂”)有，例如，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯与(甲基)丙烯酸酯的共聚物，其可选地还含有聚合在苯乙烯的统计或嵌段共聚物中的(甲基)丙烯酸部分以及丁二烯或异戊二烯或其氢化产品。后者还能够为SBS、SIS类型或其氢化产品SEBS或SEPS的三嵌段聚合物。此外，结合剂还能够含有交联齐U、粘合增进剂、增粘树脂(“增粘剂”)、增塑剂以及进一步的佐剂和添加剂，诸如例如低分子量齐聚物。为了达到充分发泡的能力和膨胀性，这些聚合物结合剂进一步含有下文说明的发泡剂。如例如WO 00/52086 或 WO 2003/054069 以及 W02004/065485 中所公开的那样，特别地，可以使用替换的结合剂系统(“树脂”)，用于基于环氧树脂和硬化剂而反应膨胀的结构材料。关于有关材料的那些方面，可以参考前述文件，在这方面，前述文件的公开补充本专利申请的公开。此外，反应性结构材料能够含有常见的佐剂和添加剂，诸如例如增塑剂、流变佐齐IJ、交联剂、粘合增进剂、防老化剂、稳定剂和/或彩色颜料。
可替换地，还可以想象使用化学交联泡沫作为高强度结构材料。特别地，使用由化学反应导致自膨胀的泡沫、通过放热和可能的合适的起泡剂而膨胀的泡沫、或者由借助于已知起泡技术而传输空气或其他气体而导致在起泡度方面变化地膨胀的泡沫。正如在根据现有技术的例如加固化合物的现有结构材料的情况下也常见的，期望在加热至硬化温度时，结构材料轻微地起泡，并由此增大体积。由此达到连接元件与结构部件相应的壁之间的在所有侧上都有效的非形状配合(nonpositive engagement)。因此,在根据本发明的子组件的情况下，还优选地，在加热至100至200°C时，结构材料起泡，并且在该情况下增大体积大约30至大约250%。产生此效果的发泡剂对于本领域技术人员来说是已知的。下文会表示其示例。为了允许在固化后达到特别是壁之间的空腔的加强和/或吸收和/或缓冲，所利用的结构材料具有至少ISOMPa的弹性模量是有用的。正如本领域技术人员已知的，这能够借助于硬化剂和促进剂的性质和质量而建立。下文会表示其示例。本领域技术人员从现有技术已知的用于车辆本体中空腔的加强的那些化合物合适作为热结构材料。优选地，结构材料必须含有至少以下成分至少一份反应树脂，以及至 少一份硬化剂和/或促进剂。为建立期望的膨胀行为，优选地，结构材料附加地含有至少一份发泡剂。可硬化树脂能够例如从以下所述中选择具有自由或嵌段异氰酸酯基团的聚氨酯、不饱和聚酯/苯乙烯系统、聚酯/多元醇混合剂、聚硫醇、环氧烷功能反应树脂或橡胶、苯并噁嗪基树脂以及基于反应环氧基团的树脂。为了减小重量，优选地，除了前述的“常见”填充物外，结构材料还含有所谓的轻质填充物，其从以下物质的组中选择诸如中空金属球，例如，中空钢球，中空玻璃球、粉煤灰(铝硅酸镁盐)，基于酚醛树脂、环氧树脂或聚酯的中空塑料球，膨胀的中空微球(其具有由(甲基)丙烯酸酯共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯/ (甲基)丙烯酸共聚物制成，并且特别地由聚二乙烯氯化物以及偏氯乙烯与丙烯腈和/或(甲基)丙烯酸酯的共聚物制成的壁材料)，中空陶瓷球，或者有自然来源的有机轻质填充物，诸如坚果壳，例如腰果、椰子或花生的壳，以及软木粉或焦粉。在这种情况下特别优选的是基于中空微球的轻质填充物，其在固化的成形元件基体中确保该成形元件的高压缩强度。在特别优选的实施例中，用于热可硬化结构材料的成分附加地含有基于芳族聚酸胺纤维、碳纤维、金属纤维(例如由铝制成)、玻璃纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维或聚酯纤维的纤维，优选地，这些纤维为具有0. 5至6_的纤维长度以及从5至20 y m的直径的纸浆纤维或短纤维。在此情况下，芳族聚酸胺纤维类型的聚酰胺纤维，或者还有聚酯纤维是特别优选的。可替换地，能够证明使用结构化粘合剂作为结构材料是有利的。这里，单组份和双组分的结构化粘合剂都是可以想象的。然而，所使用的结构材料还能够为含有环氧树脂和可活化的或潜伏性硬化剂的单组份系统。此外，这些结构材料能够配制为单组份预胶凝粘合剂；在后一情况下，成分含有细微颗粒的热塑粉，诸如例如聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛或其他热塑性(共)聚合物，或者硬化系统调节为使得发生两个阶段的硬化工艺，使得胶凝步骤仅影响粘合剂的部分固化，并且最后的固化发生在车辆构造中，例如在涂漆炉之一中，优选地在阴极浸炉中。
此外，结构材料成分能够含有常见的进一步的佐剂和添加剂，诸如例如，增塑剂、反应稀释剂、流变佐剂、交联剂、防老化剂、稳定剂和/或彩色颜料。以下的能够特别地用作结构材料基质根据WO 00/37554，成分含有A)共聚物，其具有至少-30°C或更低的的玻璃态转化温度以及相对于环氧树脂反应的团，或者所述共聚物与聚环氧化物的反应产物，以及B)聚氨酯预聚物和多酚或氨基酸的反应产物，以及C)至少一份环氧树脂。 关于其的更多的详细信息可以从前述WO 00/37554中收集。根据TO 01/94492，成分含有A)具有每分子量多于一份的环氧树脂团的平均值的至少一份环氧树脂，B)共聚物，其具有至少_30°C或更低的的玻璃态转化温度以及相对于环氧树脂反应的团，或者所述共聚物与超过根据A)化学计量的环氧树脂的反应产物，C)对于组分A)在升高的温度下能活化的潜伏性硬化剂，以及以下两者之一D)能够从双官能团氨基端聚合物和三或四羧酸酐制造的反应产物，其特征在于，平均每分子量多于一份酰亚胺基团以及羧基团，或者E)能够从三或多功能多元醇或者三或多功能氨基端聚合物以及循环羧基酸酐制造的反应产物，该反应产物含有平均每分子量多于一份羧基团，或者F)根据D)和E)的反应产物的混合物。关于其的更多的详细信息可以从前述WO 01/94492中收集。 根据WO 00/20483,成分含有A)具有至少_30°C或更低的玻璃态转化温度以及相对于环氧树脂反应的团的共聚物，B)能够通过将羧酸酐或羧酸二酐与二胺或多胺以及多酚或氨基酸反应而制造的反应产物，C)至少一份环氧树脂。关于其的更多的详细信息可以从前述WO 00/20483中收集。在根据本发明用作结构材料的情况下，在子组件的各部件连接之后，例如在从120至200°C的范围的温度下，在从30至120分钟的范围的时间段内，将所利用的粘合剂热硬化。该硬化可以特别地在从110至130°C的范围的温度下进行从50至70分钟的范围的时间段。国际专利申请PCT/EP2007/008141中所说明的材料的使用也可以证明是有用的。对于与材料相关的那些方面，可以参考前述文件，在这方面，前述文件的公开补充本专利申请的公开。优选地，能够通过采用用于固化例如机动车本体的阴极浸镀层的阴极浸炉的工艺热量而使得可膨胀结构材料发生活化和膨胀。当然，分离地施加热量，以使可膨胀材料膨胀也是可以想象的。进一步的优点在于借助于注射成型方法而将结构材料施加至结构部件上。在此情况下，在注射成型操作过程中，优选地，可膨胀结构材料被注射成型在由金属材料或塑料材料制成的连接元件上。优选地，所使用的所有结构材料都在一次注射成型操作中被施加，以节约时间和成本。使用用于施加结构材料的注射成型方法，允许将这些结构材料精确地施加至结构部件上意图的位置上。此外，计量结构材料的量是简单的，使得不会施加太多材料(这会增大成本)或太少材料。可替换地，还能够借助于泵送方法，例如使用机器人自动地将结构材料施加至结构部件上。已经证明，在由塑料材料制造托架的情况下，借助于零件-接合注射成型方法和/或双注射成型方法而制造结构部件，以及为其装备结构材料是特别有利的。在第一步骤中，具有可能的插座的结构部件本身(该插座用于结构材料和/或连接装置，用于位置保持和/或可选的进一步的组成特征)能够通过将热塑性材料，特别是聚酰胺注射至注射模具中而制造。然后，将注射模具的两半拉开，用 于脱模。然后，在第二工作步骤中，能够将多个结构材料，特别是由热可膨胀材料制成的结构材料施加在第二合适的注射模具中。使用根据本发明的用于具有结构材料的结构部件的这种(优选地为全自动的)制造方法，能够以小的制造公差而得到准确设计的用于壳的具有结构材料的结构部件。进一步的优点在于使用加固的复合部件，使得壳的确定空间的至少一个壁包括自由边缘。特别地，在结构部件至少局部地布置在该空间中的情况下，能够借助于通过结构部件至少局部覆盖一个边缘而增强结构部件的加强性能。进一步的优点在于使用加固的复合部件，使得结构部件在壳的自由边缘之上以包围的样式延伸，以至少局部地将后者完全覆盖。该包围部一方面允许通过结构部件提供用于保护边缘的特别好的能力。另一方面，结构部件的加强性能能够进一步由包围部增强。优选地，在此情况下，结构部件被构造为使得壳的侧壁的边缘由结构部件的包围部覆盖。在此情况下，可以证明，结构部件的包围区域能够在内和在外大体上完全地覆盖壁(也就是壳的侧面)的整个高度。进一步的优点在于使用加固的复合部件，使得结构部件的包围区域布置为至少局部地与自由边缘有一定距离，其中结构部件和自由边缘之间至少局部地设置有结构材料。这特别地允许壳和结构部件的完全密封和/或声解稱(acoustic decoupling)和/或高强度连接。所使用的结构材料能够由丁基橡胶系统或EVA基泡沫或热反应结构化粘合剂或泡沫制成，该丁基橡胶系统能够为永久塑性或者通过热输入而交联，该EVA基泡沫由热输入而导致膨胀。特别地，除上文提到的种类以外的结构材料也是可以想象的。进一步的优点在于使用至少局部槽形的壳。这种壳特别合适用于车辆构造和器具制造，因为能够使用相当少的材料而供应特别稳定的壳。在此情况下，特别地能够使用具有U或V形状的截面的壳。I状轮廓或双T状轮廓、T状轮廓、Z状轮廓或L状轮廓的形式的槽形壳也是合适的，其中配置为槽的空间至少部分地划定为由轮廓形状来控制。已经证明，在此情况下，以这样的方式配置结构部件，即，结构部件在其朝向壳的槽形部分的一侧中具有与壳的槽形部分大体上相同的槽状形状，是特别有利的。相应地，当使用具有U状轮廓的槽形壳时，可以使用这样的结构部件，S卩，其相似地具有U状轮廓，并且优选地定尺寸为能够放置在由壳划定的空间中。在此情况下，特别有利地，以这样的方式配置结构部件，即，其本身划定第二槽形空间，设置加强装置以加固壳，并且该加强装置设置在结构部件的第二槽形空间中。在此情况下，特别地，可以使用加强肋，该加强肋从划定该第二槽形空间的结构部件的壁部分的一侧延伸至相反地定位的壁部分。优选地，该肋能够以这样的方式布置，即，这些肋根据预期要作用在壳上和作用在结构部件上的力而延伸，以借助于结构部件而提供壳的最佳的加固和/或加强。此外，加强装置能够配置为就复合部件的相应应力区域而设计的、具有各种壁厚的加固腹板和/或加固柱。在这点上，具有较高预期应力的区域会装备有比具有较低预期应力的区域厚的肋、柱或腹板。进一步有利的复合部件在于以这样的方式配置结构部件，S卩，其大体上覆盖壳的限定空间的整个部分，以为壳提供免受环境影响的保护。由此，例如在具有U状轮廓的壳的情况下，结构部件例如覆盖壳的划定空间的底区域和两个壁区域。由此，可以防止湿气(该湿气例如在车辆柱的情况下特别地聚集在该空间中)与壳本身接触，使得能够避免侵蚀。进一步的优点在于该结构部件具有用于固定被连接部分的装置。这具有特别的优点，即，除了借助于结构部件而加固和/或增强壳之外，还能够借助于结构部件提供用于将其他被连接部分连接或安装至该壳上的能力。该装置能够特别地配置为功能部件，诸如保持件、钩、用于螺纹连接的孔，或本领域技术人员已知的类似连接元件。例如在车辆构造中 所利用的壳的情况下，这种部件常常呈现为对外部影响敏感的区域。在结构部件上提供这些装置的事实，允许能借助于结构部件而提供对壳的进一步保护的能力。在使用至少局部槽形构造的壳的情况下的进一步优点在于，结构部件的构造为，其以这样的方式至少局部地覆盖该槽，即，结构部件和壳之间形成空腔，并且在结构部件上设置有至少一个加固装置，该加固装置在壳的方向上凸出至空腔中。此外，已经证明，使用与加固构件接触的结构材料是有利的。
下文中将结合附图中所描绘的例示性实施例更详细地解释本发明图I是根据本发明的具有壳、结构部件以及可膨胀的结构材料的复合部件的立体首1J视图，图2是根据本发明的机动车的横连杆形式的复合部件的立体视图，图3是根据本发明的可替换的复合部件的剖视图，图4是根据本发明的进一步可替换的复合部件的剖视图，图5是根据本发明的进一步可替换的复合部件的剖视图。
具体实施例方式图I不出了复合部件100,其具有槽形壳100和放置在该槽形壳200中的同样槽形的结构部件300。在所示出的剖视图中，壳200具有U状轮廓并含有局部封围出空间201的底204、第一壁202以及第二壁203。设置在空间201中的结构部件300布置为与底204并与壁202、203有一定距离。结构部件300和壳200之间设置有填充有结构材料101的间隙。在本发明的情况下，这是热可膨胀的结构材料101，其在示出的例示实施例中处于膨胀状态，并且一方面提供结构部件300在壳200上的固定，另一方面特别地以污垢和水分不能进入结构部件300和壳200之间的间隙的方式填充该间隙。为改善结构材料101的粘合度，特别地，结构部件300的表面能够加工为高度的粗糙度。壳200的表面能够类似地配置或处理。
两个壁202、203在其背离底204的端部处分别终止于第一自由边缘206和第二自由边缘207处。结构部件300以其在槽形空间201中在底204之上并在壁202、203之上的方式延伸，并且借助于第一包围部304而以包围的样式覆盖第一自由边缘206，并且实际上局部地叠盖第一壁202的外表面。结构部件300进一步包括第二包围部305，其以包围的样式覆盖第二端207，并且也在此侧局部地叠盖侧壁203的外表面。在包围部304、305的区域中，结构部件300也布置为与壳200有一定距离，结构材料101设置在由此提供的间隙中，从而保护两个自由边缘206、207特别地免受外部影响并特别地免受侵蚀。包围部304、305具有这样的优点，即，能够增强结构部件300的加固内部元件的加强性能，而同时能够附加地保护壳200的侧壁202、203的边缘206、207免受侵蚀。同时，在外界应用(诸如，例如使用壳202作为副车架、横连杆或其他连接件)的情况下，特别是在车辆构造中，还能够减少由环境条件导致的老化的影响。本例示实施例涉及由金属材料制成的壳200和由聚酰胺材料制成的结构部件300，该结构部件300在与壳200装配之前已装备有处于未膨胀状态的结构材料101。装配 结构部件300和壳200后，结构材料101膨胀，以产生两个部件200和300之间的固定。这种布置方式的结果是提供特别强的复合部件100，使得结构部件300能加固壳200。由此可以利用壳200，借助于结构部件300的加固，使得能够使用较少的材料而将该壳200制造为具有相同或甚至改善的强度。借助于用结构部件300对壁202、203和底204的平坦覆盖，并且特别地借助于结构部件300经由其包围部304、305在自由边缘206、207之上的至少局部延伸，可以进一步为壳200并特别地为自由边缘206、207提供保护能力。图2是用作用于机动车横连杆的根据本发明的加固的复合部件100的立体图。这里，复合部件100由包括三个翼208、209、210的用作壳元件的壳200组成。用于接收球接头(未示出)的两个孔眼212设置在翼208、209上。翼210则包括例如用于橡胶轴承(未描绘)的套筒211。这里，壳200局部地封围出具有底204的槽形的空间201。该空间进一步由包括两个自由边缘206、207的两个壁划定。结构部件300以这样的方式配置，即，其能够放置在槽形的空间201中，并借助于结构材料101连接至壳200，该结构部件300在这里用于加固该横连杆。就此而言，结构部件300相似地形成为槽形，并且至少局部地确定空间
303。结构部件300的基本形状大体上对应于壳200的基本形状。结构部件300以这样的方式配置，即，其包括以包围的样式覆盖自由边缘206、207的两个包围部304、305。为了加固壳200并且为了保护自由边缘206、207，包围部304、305和自由边缘206、207之间的间隙填充有结构材料101。结构部件300进一步具有开口 302，底204的部分通过该开口 302暴露，并且在本例示性实施例中，凸缘213凸出，其他部件可以在该凸缘213上连接至横连杆。这里，还设置延伸通过加固的部件300的空间303的多个加强肋307，用于进一步的加固。因为用作横连杆的壳200具有示出的结构部件300，所以可以提供加固的复合部件100。由于结构部件300经由结构材料101在壳200上固定，作用在壳200上的力可以由结构部件300吸收。为此，特别地在高负载区域中设置加强肋307。此外，通过壁和底204的大的区域由结构部件300覆盖的事实，可以保护壳200免受外部影响，特别地免受侵蚀。此外，借助于包围部
304、305，结构部件300为壳的自由边缘206、207提供了附加的保护能力。图3是根据本发明的另一复合部件100的剖视图，其具有至少局部围绕槽形空间的U形壳200，以及放置在该U形壳200上的结构部件300。结构部件300配置为盖结构，从而其覆盖空间201、自由边缘206、207，以及壁202、203的外部区域。结构部件300布置为与壳200有一定距离，结构材料101设置在间隙中。由此可以提供结构部件300在壳200上的固定以及对结构部件300和壳200之间的间隙的密封。此外，这种配置还可以确保结构部件300和壳200之间的电绝缘，这在例如车辆构造中，特别是当结构部件300和壳200由金属的、导电的材料制成时是有必要的。为了壳200的进一步加固，结构部件300包括凸出至空间201中的加固装置309，其在示出的例示性实施例中为圆柱形构造。从剖视图中可明显看到，结构部件300包括彼此相邻并彼此间隔有一定距离的多个加固装置309，再一次地，结构材料101设置在间隙中，特别是加固装置309之间。
图4是根据本发明的加固的复合部件100的另一实施例的剖视图。这里，也使用具有U状轮廓的壳200，并且结构部件300覆盖空间201、自由边缘206、207，以及壁202、203的外表面。这里，也设置了结构材料101，用于固定，并用于结构部件300和壳200之间的间隙中的密封。与图3中示出的复合部件100的情况同样，这里使用的结构部件300也包括凸出至空间中的多个加固装置309，在示出的例示性实施例中，该多个加固装置309具有不同的尺寸和直径。这里加固装置309也布置为彼此有一定距离。然而，加固装置309中的一些经由加固装置307而彼此连接。其他加固装置309则仅布置为彼此有一定距离，所述加固装置309之间的间隙中布置有结构材料101。以此方式，可以提供特别强的复合部件100，此外，还因为结构部件300的特别形状，保护了该复合部件100免受外部影响并免受侵蚀。图5是根据本发明的结构部件100的又一实施例的剖视图。这里，所使用的壳200也具有U状轮廓作为其基本形状，使得壁202在其相对于底204的背离侧上以直角弯曲，并且包括平坦的端部区域205，该端部区域205平行于底204延伸，并在自由边缘206处终止。在自由边缘207处终止的相反的壁203具有平坦形状。在示出的示例中，所使用的结构部件300以这样的方式配置，即，其覆盖壁202、203和底204的内侧；这里，设置了填充有结构材料的间隙。在自由边缘207的区域中，结构部件300包括覆盖部306，该覆盖部306覆盖壁203的端面，也就是自由边缘207，但是并非以包围的样式实施，也就是并不覆盖壁203的外侧。此外，覆盖部306和自由边缘207之间没有设置间隙。替代地，结构部件300搁置为使得覆盖部306直接在自由边缘207上。在相反侧上，结构部件适应壁202的形状，并且含有用于端部区域205的覆盖部和用于自由边缘206的包围部。这里，结构部件300布置为与壳200有一定距离，再一次地，结构材料101设置在间隙中。在壁202、203的内侧和底204的覆盖部的区域中，结构部件300具有槽形构造，并且设置有加固装置307，该加固装置307从结构部件300的划定槽的一侧至另一侧在槽上倾斜延伸。一般而言，在示出的所有实施例中，结构部件300的加强和加固性能可以通过对加强装置307和加固装置309的合适的选择和设计而调节。本文中，可以想象，特别地，基于作为整体的部件100的各相应应力区，将这些装置307、309用作具有不同壁厚的加固或加强腹板、肋或柱，其中具有较高应力的区具有较厚的肋、柱或腹板。特别地，所使用的柱一般而言为中空的，其可以相对于壳200的纵向轴线倾斜或垂直布置，并且可以由封闭或开放的圆形、椭圆形或其他非角状外形来构成。此外，柱可以布置为平行于壳200的纵向轴线，并且然后可以作为向外侧半开放的管而接合，用于在轴线方向上的加固。纵向轴线上或垂直于纵向轴线的柱可以全部或部分地填充有结构化粘合剂或结构化泡沫。柱可以具有不同直径，并且可以布置为使得每四个圆柱的外壁202、203的接触点形成矩形或两个三角形。如图3中所示，柱还可以无接触地布置，也就是可以是独立式的，或者如图4中所示，可以经由腹板连接。此外，还可以考虑，在覆盖有结构 材料101的结构部件300的表面上，在壳200的纵向轴线的方向上，平行于壳200的纵向轴线地设置嵌入结构材料101中的肋。在能量传送至复合部件100中的垂直主方向的情况下，这些肋可以相对于纵向轴线垂直或成另外角度地定向，遵循所述角度。特别地，肋或腹板可以以起伏的样式嵌入。优选地，腹板、柱或肋处的壁厚在从Imm至20mm的范围内。标号列表100复合部件101结构材料200 壳201 空间202 第一壁203 第二壁204 底205端部区域206第一自由边缘207第二自由边缘208 第一翼209 第二翼210第三翼211 套筒212 孔眼213 凸缘300结构部件301 壁302 开口303 空间304第一包围部305第二包围部306覆盖部307加强肋308 部分309加固装置
权利要求
1.一种复合部件(100)，其具有至少局部外围地划定空间(201)的壳(200)，并且具有用以加固所述壳(200)的结构部件(300)，其中结构部件(300)布置为至少局部地与所述壳(200)的确定所述空间(201)的壁(202、203、204)有一定距离，其中所述壳(200)的所述壁(202、203、204)和所述结构部件(300)之间至少局部地设置有结构材料(101)， 其中所述壳(200)包括至少一个自由边缘(206、207);并且所述结构部件(300)至少局部地在所述壳(200)的所述自由边缘(206、207)之上延伸。
2.根据权利要求I所述的复合部件(100)，其特征在于，所述壳(200)的确定所述空间(201)的至少一个壁(202、203)包括所述自由边缘(206、207 )。
3.根据权利要求I或2所述的复合部件(100)，其特征在于，所述结构部件(300)在所述壳(200)的所述自由边缘(206、207)之上以包围的样式延伸，以至少局部地将其完全覆至Jhl o
4.根据权利要求3所述的复合部件(100)，其特征在于，所述结构部件(300)的包围区域布置为至少局部地与所述自由边缘(206、207)有一定距离，其中所述结构部件(300)和所述自由边缘(206、207)之间至少局部地设置有结构材料(101)。
5.根据前述权利要求中的一项所述的复合部件(100)，其特征在于，使用至少局部槽形的壳(200)。
6.根据权利要求5所述的复合部件(100)，其特征在于，所述结构部件(300)在其面向所述壳(200)的所述槽形部的一侧中具有与所述壳(200)的所述槽形部大体上相同的槽状形状。
7.根据权利要求6所述的复合部件(100)，其特征在于，所述结构部件(300)本身外围地划定第二槽形空间(303)，其中设置加强装置(307)，以加固所述壳(200)，其中所述加强装置(307)设置在所述槽形空间(303)中。
8.根据权利要求5所述的复合部件(100)，其特征在于，所述结构部件(300)以这样的方式至少局部地覆盖所述壳(200)的所述空间(201)，即，使所述结构部件(300)和所述壳(200)之间形成有空腔；并且在所述结构部件(300)上设置有至少一个加固装置(309)，所述至少一个加固装置(309 )在所述壳(200 )的方向上凸出至所述空腔中。
9.根据权利要求8所述的复合部件(100)，其特征在于，设置与所述加固装置(309)接触的至少一个加固材料(101)。
10.根据前述权利要求中的一项所述的复合部件(100)，其特征在于，所述结构部件(300)大体上覆盖所述壳(200)的划定所述空间(201)的全部部分，以为所述壳(200)提供免受环境影响的保护。
全文摘要
本发明涉及一种复合部件(100)，其包括围绕空间(201)的至少一些区域的壳(200)，并且包括用以加固壳(200)的结构部件(300)，其中结构部件(300)布置为至少在一些区域与确定壳(200)的空间(201)的壁(202、203、204)间隔开，所述壁界定所述空间(201)，其中沿壳(200)的壁(202、203、204)和结构部件(300)之间的至少部分区域设置有结构材料(101)，其中壳(200)包括至少一个自由边缘(206、207)；并且结构部件(300)在壳(200)的自由边缘(206、207)的至少一些区域之上延伸。
文档编号B62D29/00GK102741113SQ201080061768
公开日2012年10月17日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年12月18日
发明者J·席琳, K·韦施 申请人:汉高股份有限及两合公司