通过聚合物材料的增强插入件的组件以及包括这种组件的机动车辆的技术前面板的制作方法

更具体地，根据本发明的组件是机动车辆的技术前端的一部分，尤其是其下部部分。

在现有技术中，位于发动机缸体的前方并且具有支撑多种不同部件(主要是发动机缸体的散热器)的功能的结构被指定名称“技术前端”(TFE)。TFE可以采用多种形式。在某些情况下，该技术前端被简化成简单的横向梁。在其他情况下，该技术前端构成结合有“冷却套件”的或多或少复杂形式的底盘。这个术语表示对于冷却发动机所需的、有时分层堆叠或者部分叠加的所有元件。该冷却套件通常由发动机冷却水散热器、可选地空气/空气热交换器(增压空气冷却器-CAC)以及冷凝器构成。TFE还结合多种不同的功能件，例如发动机罩止挡支撑件、发动机罩锁支撑件或支撑发动机罩锁的支柱等。

为增加紧凑性并节约质量，一些TFE形成通过将两个横构件与竖直支柱连结在一起所获得的框架，这个框架包括至少部分地被聚合物材料覆盖的增强插入件。

为确保这个框架的刚度，已证明必须使这些增强插入件彼此紧固。在这些插入件被覆盖有聚合物材料之前，可以进行这种紧固，例如通过焊接、螺钉拧紧或铆接，或者之后一般通过螺钉拧紧或铆接。这些紧固操作需要定位和紧固操作，然而，定位和紧固操作使组装方法更复杂并且增加组装成本。

一些解决方案在于，在插入件被覆盖有聚合物材料之前创建覆盖并嵌入这些插入件的区域。这个解决方案使得可以在没有焊接、螺钉拧紧或铆接操作的情况下获得稳健组件，但导致庞大且沉重的组件。

其他解决方案在于，产生由两个单独的下部部分和上部部分组成的结构，各部分包括竖直支柱部分。然而，这种组件庞大并且这两个部分没有连接在一起。

最后，另一个解决方案在于，定位这些插入件使得它们彼此不接触并且用聚合物材料将其包覆。因而，这个组件的机械完整性仅由连接这些插入件的聚合物材料产生并且是相对有限的。

因此，对于增强插入件的稳健轻型组件存在需要，该组件可以用简单且廉价的方式产生。

本发明旨在通过提出一种通过聚合物材料将第一纵向增强插入件和第二纵向增强插入件连结在一起的组件来弥补这些缺陷，该聚合物材料至少部分地覆盖这些插入件，各增强插入件具有凹形开放横截面，尤其呈基本上U形或Ω形，所述增强插入件的纵向方向是基本上垂直的，其特征在于

(a)该第一增强插入件的一端部的边缘在该第二增强插入件的凸侧上沿着穿过所述第二增强插入件的开口的一边缘的一部分尤其直接按压抵靠该第二增强插入件，或者

(b)该第一增强插入件的一端部在该第二增强插入件的凸侧上被装配到穿过所述第二增强插入件的所述开口中，所述端部与所述开口的一边缘的一部分相接触，

所述开口具有的形状和尺寸与该第一增强插入件的所述端部的横截面的形状和尺寸相同或基本上相同，聚合物材料至少在所述增强插入件的连结处至少部分地覆盖所述增强插入件并且形成至少一个增强元件，所述增强元件是基本上L形的，第一支腿从该第一增强插入件延伸、在所述开口的上方，并且第二支腿从该第一支腿延伸并且与所述开口的边缘的一部分相交，所述增强元件与该第一增强插入件沿着按压或相接触的边缘部分相分离。

这种组件具有的优点是：稳健而不要求增强插入件事先通过螺钉拧紧、焊接、铆接等等连结在一起或者有待连结在一起的增强插入件被覆盖。换言之，这些插入件仅通过聚合物材料连结在一起而保持直接接触。这样允许节省安装时间并且节省结构重量。

这些增强插入件可以由金属材料或聚合物材料制成。例如，这些增强插入件可以由铝、铝基合金或钢(尤其是不锈钢)制成。这些增强插入件也可以由聚丙烯或聚酰胺制成，可选地例如通过玻璃纤维、碳纤维等等或者具有期望刚度的任何其他聚合物材料来增强。

至少部分地包覆这些增强插入件的聚合物材料也可以是聚丙烯或聚酰胺。

有利地，增强插入件可以是由扁平或者基本上扁平的壁形成，这些壁沿着纵向边缘被连接在一起。这使得可以容易产生稳健插入件。因而，基本上U形的增强插入件可以由三个扁平或基本上扁平的壁形成，这些壁成对地、优选地成直角或基本上成直角连接在一起。基本上Ω形的增强插入件可以由三个扁平或者基本上扁平的壁形成，这些壁成对地、优选地成直角或基本上成直角连接在一起，这两个底壁包括在纵向自由边缘上的纵向唇缘，该纵向唇缘垂直于或者基本上垂直于与之成一体的壁。

有利地，为了使得更容易产生组件，可以提供简单的增强元件，该增强元件例如沿着该开口的整个边缘部分延伸，该增强元件与该第一增强插入件沿着按压或者相接触的边缘部分相分离。

具体地，该增强元件可以被紧固到该第一增强插入件的扁平面，例如截面呈U或Ω形式的底壁的面。

该开口可以是四边形例如矩形的形状，但其他形状也是可以想像的。

根据本发明的组件也可以具有以下特征中的一个或多个特征：

-所述至少一个增强元件的各支腿平行于未被连接的增强插入件的纵向方向延伸。这可以使得可以在增强插入件的连结处提高支撑结构的稳固性。

-与所述开口的边缘的一部分相交的所述增强元件的支腿穿过该开口并且延伸超过该开口。这也可以使得可以在增强插入件的连结处提高增强结构的完整性。

-该聚合物材料形成至少一个加强肋，该至少一个加强肋从该第一增强插入件沿着按压或相接触的该开口的边缘的一部分延伸，接续该第一增强插入件、尤其延续聚合物层从而在该第一增强插入件与第二增强插入件的连结处附近覆盖该第一增强插入件，该至少一个加强肋穿过该开口并且超过该开口。这样能够使得可通过减小惯性挣脱来提高该组件的稳固性。显著地，这些肋可以在由该第二增强插入件限定的凹形的整个高度上延伸。

-该聚合物材料在至少一个增强插入件的至少一个面上形成交叉加强肋，所述加强肋基本上垂直于所述增强插入件的纵向方向延伸并且基本上平行于另一个增强插入件的纵向方向延伸。这些肋还有助于提高对该增强结构的力的耐受性。具体地，这些交叉肋可以被紧固到该增强插入件的扁平面(例如截面呈U或Ω形式的底壁的面)，并且基本上垂直于这个底壁延伸。

-该第一增强插入件的端部相对于所述第一增强插入件的纵向方向倾斜，该第一增强插入件的端部具有按压抵靠该第二增强插入件的所述边缘或所述装配端，与所述开口边缘部分相交的增强元件的支腿平行于该第一增强插入件的纵向方向延伸、接续该第一增强插入件的壁。这种构型使得可以增加连接的稳固性，从而减小惯性挣脱。所讨论的壁可以有利地为截面呈U或Ω形式的底壁。

-一个或多个加强肋在由该第二增强插入件限定的凹形内部、面向所述开口、尤其在该开口的相对边缘之间、平行于或基本上平行于该第一增强插入件的纵向方向延伸。这样能够同样使得可以在这些增强插入件的连结处提高组件的完整性，尤其减小第二增强插入件在连结处变形的风险。

本发明还涉及机动车辆的技术前端，该技术前端包括根据本发明的至少一个组件，其中，该第二增强插入件形成水平的、尤其是下部的横构件，并且该第一增强插入件形成竖直支柱。显著地，另一个第一增强插入件可以形成TFE的第二竖直支柱，该第二竖直支柱被紧固至与该第一增强插入件相同的第二增强插入件。该第二增强插入件于是具有与上述开口类似的第二开口，该第二开口用于组装另一个第一增强插入件。可替代地，TFE可以包括另一个尤其是上部的水平横构件，该横构件以相同方式紧固至两个第一竖直增强插入件。

本发明还涉及一种用于制造根据本发明的组件的方法，这个组件包括至少一个第一纵向增强插入件和至少一个第二纵向增强插入件，各增强插入件具有凹形开放横截面，尤其是基本上U形或Ω形，所述方法包括：

(i)将所述增强插入件定位在模具中的步骤，其中，这些增强插入件被布置成使得它们的纵向方向是基本上垂直的，并且其中：

(a)该第一增强插入件的一端部的边缘在该第二增强插入件的凸侧上沿着穿过所述第二增强插入件的开口的一边缘的一部分、按压抵靠该第二增强插入件，尤其直接抵靠该第二增强插入件，或者

(b)该第一增强插入件的一端部在该第二增强插入件的凸侧上被装配在穿过该第二增强插入件的所述开口中，所述端部与所述开口的一边缘的一部分相接触，

所述开口具有的形状和尺寸与该第一增强插入件的横截面的形状和尺寸相同或基本上相同，

(ii)将聚合物材料注射到该模具中的步骤，在该步骤中，聚合物材料至少在所述增强插入件的连结处至少部分地覆盖所述增强插入件并且形成连接这两个增强插入件的至少一个增强元件，所述增强元件是基本上L形的，第一支腿从该第一增强插入件延伸、在该开口的上方，并且第二支腿从该第一支腿延伸并且与所述开口的边缘的一部分相交，该增强元件与该第一插入件沿着按压或相接触的边缘部分相分离。

根据本发明的组件因而特别易于生产，该注射步骤使得可以注射聚合物材料并且将增强插入件连结在一起而不要求将增强插入件连结在一起的先前或随后的单独步骤。

有利地，在第一步骤(i)中，这些增强插入件可以沿垂直于该第一增强插入件和第二增强插入件的纵向方向的第一方向被布置在第一模具部分中，然后第二模具部分沿所述第一方向按压抵靠该第一模具部分，并且第三模具部分从该第二增强插入件的凹侧沿平行于该第一增强插入件的纵向方向的第二方向按压抵靠第一模具部分和第二模具部分，所述第三模具部分具有穿过该第二增强插入件中的开口的部分以便形成所述增强元件。

-在注射步骤(ii)之后，该第一模具部分和该第二模具部分通过平行于所述第一方向移动离开而分离，并且该第三模具部分通过平行于所述第二方向被移开而被移除。

根据本发明的组件从而可以通过易于实施的模具运动用简单方式生产。

现在将参见非限制性的附图来说明本发明，在附图中：

-图1示出了根据本发明的组件的增强插入件在相对于彼此被定位之前的部分透视图；

-图2示出了图1所示的增强插入件在准备好部分地覆盖有聚合物材料的状态下的部分透视图；

-图3示出了与图1和图2所示的插入件一起形成的组件的部分透视图；

-图4示出了这个组件沿着图3中的线A-A的截面；

-图5至图7示出了根据本发明的另外的实施例的组件在两个增强插入件的连结处的部分透视图；

-图8a和图8b是用于产生根据本发明的一个实施例的组件的模具部分的截面。

在附图中，相同的元件用相同的参考号表示。

在本说明书中，术语前、后、上、下是指该组件被安装在车辆上时车辆的前方和后方。轴线X、Y、Z分别对应于该车辆的纵向轴线(从前至后)、横向轴线和竖直轴线。

基本上水平、纵向或竖直是指与水平、纵向或竖直方向/平面形成至多±20°、或至多±10°或至多±5°角的方向/平面。

基本上平行、垂直或呈直角是指与平行或垂直方向或直角相差至多±20°、或至多±10°或至多±5°的方向/角。

图1示出了竖直延伸的第一纵向增强插入件12和水平延伸的第二纵向增强插入件14。如此图中所示，这些增强插入件12、14的纵向方向是垂直的。第一增强插入件和第二增强插入件12、14将使得可以根据本发明的一个实施例产生组件10，如以下所述。

在图1至图4所示的实施例中，第一插入件12的一端部的边缘16在该第二增强插入件14的凸侧上沿着穿过这个第二增强插入件14的开口18的一边缘的一部分按压抵靠该第二增强插入件。

各增强插入件12、14具有凹形开放横截面。在本案中，增强插入件是基本上Ω形的，其由扁平壁形成。换言之，该增强插入件由若干扁平壁形成，这些扁平壁通过纵向边缘被彼此相连接，其中该增强插入件具有类似于Ω的横截面。

因而，第一插入件12包括底壁12a和在底壁12a的任一侧上的两个侧壁12b、12c。这些侧壁12b、12d各具有平行于底壁12a延伸的在该插入件外部的唇缘12d。类似地，第二插入件14包括与两个侧壁14b、14c侧面相接的扁平底壁14a，这些侧壁14b和14c各具有朝该插入件的外部指向的唇缘14d。

在所示的实例中，第一增强插入件12的底壁12a垂直于第二增强插入件14的底壁14a延伸并且平行于第二增强插入件14的纵向方向延伸。这个安排使得可以减少组装第一增强插入件和第二增强插入件的空间要求。

第二增强插入件14此外具有开口18，该开口具有的形状和尺寸与第一增强插入件12的横截面的形状和尺寸相同。在本案中，此开口18具有矩形形状，该矩形形状基本上对应于第一增强插入件12的底壁和侧壁12a、12b、12c的截面。

因而，第一增强插入件12的边缘16可以按压(直接)抵靠开口18的边缘的一部分，尤其在本案中是矩形开口18的三个边缘18a、18b、18c。

这在图2中示出，可以看到第一插入件12的边缘16按压抵靠开口18的边缘18a、18b、18c，开口的第四边缘18d保持自由。

如图3中所示，包括第一增强插入件12和第二增强插入件14的组件10由聚合物材料部分地覆盖。这种聚合物材料不仅使得可以尤其增大这些增强插入件12和14的刚度，而且将这些插入件连结在一起。

具体地，根据本发明，聚合物材料在第一增强插入件和第二增强插入件12和14的连结处形成基本上L形的增强元件20。这个增强元件20的第一支腿20a从第一增强插入件12延伸、在开口18的上方，并且这个增强元件20的第二支腿20b从第一支腿20a延伸并且与开口18的边缘的一部分相交。在图3和图4所示的实例中，第一支腿20a以基本上平行于第二插入件的底壁14a的方式从第一增强插入件12的底壁12a延伸。就其本身而言，第二支腿20b垂直于第二增强插入件14的底壁14a延伸并且平行于第一增强插入件12的底壁12a延伸。该第二支腿与开口的边缘18d相交，即第一增强插入件12未沿其延伸的那个边缘(参见图2和图4)。

在图1至图4所示的实例中，并且如在图4中可以更具体看到的，第一增强插入件12的端部(使边缘16沿开口18的边缘被按压)相对于这个第一插入件12的纵向方向倾斜。选择这种倾斜使得增强元件20的第二支腿20b平行于第一增强元件12的纵向方向延伸、接续该第一增强元件的底壁12a。以此方式，避免第一增强插入件和第二增强插入件12、14之间的惯性挣脱。

还将注意到的是，在图1至图4所示的实例中，第一增强插入件12的边缘16位于第一增强插入件12的平行于纵向方向延伸的一部分上，使得包覆模制的聚合物材料可以实现或者平行于第一插入件12的纵向方向、靠近该开口18延伸，从而改善连结的完整性和稳固性。

该聚合物材料还可以形成多种不同的加强肋，这些加强肋使得可以增强这两个增强插入件12、14之间的连结。优选地，这些加强肋具有基本上恒定的厚度，类似于覆盖这些插入件的聚合物材料层的厚度。

如在图4中可以更具体地看到的，组件10因而具有加强肋22，该加强肋从该第一插入件12沿着延伸的该开口18的边缘的一部分延伸接续该第一插入件。肋22同样由聚合物材料形成，该聚合物材料部分地覆盖组件10。在本案中，这个肋22接续第一增强插入件20的底壁12a尤其在第二增强插入件14限定的凹形的整个高度(沿第一增强插入件12的纵向方向测量的高度)上延伸，这个肋22延伸穿过开口18并且延伸超过该开口的边缘18b。类似地，增强元件20的支腿20b延续、在第二增强插入件14限定的凹形内部、同样在该凹形的整个高度上、尤其从该开口18的边缘18d超过该开口。

此外，如在图7中可以更具体地看到的，聚合物材料可以在第二插入件14的底壁14a上、在第二插入件的凹形侧上、在该凹形的整个高度上形成交叉加强肋24。参照图7，也可以指明的是肋26在第二插入件14限定的凹形内部、在所述凹形的高度上、从开口18的边缘18a和18c、分别接续第一增强插入件12的侧壁12c、12b延伸。这些肋26有利地延续覆盖侧壁12c、12b的聚合物材料层。肋22、26和支腿20b在本案中彼此紧固。换言之，独立于根据本发明的组件的任何其他特征，肋22、26和支腿20b在第二增强插入件14限定的凹形内部限定接续开口边缘18并且接续至少部分地覆盖第一增强插入件12的聚合物材料的框架，从而确保第一增强插入件和第二增强插入件12、14之间的连续性，以用于更好的惯性。

另外的肋28(图7)同样在由第二插入件14限定的凹形内部、在该凹形的高度上、从开口18的边缘18b和18d并且面向该开口延伸，从而改善这个开口18处连结的刚度。

将注意的是，聚合物材料在与第二增强插入件14的连结处完全覆盖第一增强插入件12，并且更具体地从第二增强插入件14至第一插入件12的倾斜部分的端部。这尤其使得可以确保聚合物材料的连续性以便形成增强元件20同时总体上提高刚度。

在图5所示的实施例中，第二增强插入件14用于使其自身在其外壁上部分地、换言之在其凸面上覆盖有聚合物材料。尤其在图5中，参考号30指示紧随第二增强插入件14的外表面的聚合物条，间隙32用于减少所使用的材料量。这种网孔形式具有提供良好的机械完整性同时减少所使用的材料量的优点。这种类型的网孔同样在图3中是可见的。

可以从聚合物材料产生另外的加强肋以便加强该组件10。

因而，在图6所示的实施例中，交叉加强肋34在第一增强插入件12的凸面上延伸，尤其从其底壁12a延伸。这些肋34垂直于第一增强插入件12的纵向方向延伸、并且在其底壁12a处、并且平行于第二增强插入件14的纵向方向延伸。

在图7所示的实例中，交叉加强肋36在由第一增强插入件12限定的凹形内部、从其底壁12a延伸。这些肋36同样垂直于第一增强插入件12的纵向方向延伸，并且在其底壁12a处，并且平行于第二增强插入件14的纵向方向延伸。这些肋充满了第一增强插入件12限定的凹形的整个厚度。

可以在第一增强插入件12的凸面和凹面上以及在第二增强插入件14的凹形内部提供这种加强肋34、36。可替代地，第一增强插入件12只有一个面可以配备有这些加强肋。如在图6和图7中可以看到的，这些交叉加强肋34或36优选沿第一增强插入件12的倾斜部分延伸，或者覆盖扁平的增强插入件12的倾斜端部与其余部分之间的梯度变化。

换言之，这些加强肋34、36优选在第一增强插入件12和第二增强插入件14的连结处延伸，从而使得可以增加第一增强插入件和第二增强插入件12和14的连结处的组件10的稳固性。

参照图3至图7描述的肋的多种不同安排可以彼此组合。

现在将参照图8a和图8b根据本发明用于制造组件的方法。

如在这些图中可以看到的，将聚合物材料包覆模制在增强插入件上优选地是通过注射到由若干部分制成的模具中实现的。

第一模具部分40(也称为阴模)沿垂直于第一增强插入件和第二增强插入件12、14的纵向方向的第一方向A1接收增强插入件12、14。这个第一模具部分40通过第二模具部分42(也称为阳模)部分地闭合，该第二模具部分沿这个方向A1与第一模具部分40接合。第三模具部分44(也称为滑动部分或靴形件)沿垂直于第二插入件14的纵向方向并且平行于第一插入件12的纵向方向的第二方向A2使第一模具部分和第二模具部分40、42闭合。这个第三模具部分在第二增强插入件14的凹面侧上使第一模具部分和第二模具部分闭合。第三模具部分44具有穿过第一插入件中的开口18的部分46以便能够与第一模具部分40一起限定增强元件20，该增强元件将第一增强插入件和第二增强插入件连结在一起并且使它们的组件加强。这个第三模具部分44包括另外的凸出部分47、48、49，这些凸出部用于在第二增强插入件14的凹形侧上产生加强肋26、24、22。一旦该模具闭合，聚合物材料可以被注射到内部以便在初始预期的位置处覆盖第一增强插入件和第二增强插入件。在注射步骤结束时，模具部分40、42和44通过沿图8b中所示的箭头F1、F2和F3间隔开而被分离，箭头F1和F2平行于第一方向A1延伸，而箭头F3平行于第二方向A2延伸。

以此方式，通过快速简单方式而无需预先组装增强插入件12和14的步骤可获得稳健的组件10，条件是将第一增强插入件和第二增强插入件12、14定位在该模具内部使得可以在聚合物材料被注入之前将第一增强插入件和第二增强插入件保持在图2所示的位置。

在附图中，第二增强插入件14形成例如机动车辆TFE的下部横构件。在本案中，如所示出的，开口18可以布置在第二增强插入件14的第一端部处以便被紧固到形成TFE的支柱的第一增强插入件12上。这个第二增强插入件14包括在其另一端部的另一个开口18，另一个支柱按压抵靠该另一个开口，该另一个支柱与所示出的第一增强插入件12类似并且以相同方式紧固。这些支柱的上部部分因而通过类似的组件或通过任何其他组件紧固到TFE(未示出)的上部横构件。

在未示出的实施例中，第一增强插入件12可以被装配在开口18中，第一增强插入件的壁于是与开口18的边缘18a-18c相接触。在本案中，优选地，第一增强插入件12的末端边缘16没有从第二增强插入件14限定凹形中伸出。第一增强插入件12的壁于是可以替换附图中示出的实施例的肋22和26。