通过聚合物材料改进的增强插入件组件，以及包括这种组件的机动车辆技术前表面的制作方法

本发明涉及一种通过聚合物材料改进的增强插入件组件。

更具体地，根据本发明的组件形成机动车辆的技术前表面的一部分，尤其是其下部部分。

在本行业中，“技术前表面”(tfs)是位于发动机缸体的前方的结构，并且该结构的功能是支撑多种不同元件，主要是用于支撑发动机缸体的散热器。tfs可以具有很多形式。在某些情况中，该技术前表面被简化成单个横向梁。在其他情况中，该技术前表面形成整合了“冷却包”的复杂程度不同的框架。这个术语表示冷却发动机所需的、有时层叠或部分重叠的元件的组件。冷却包通常包括发动机冷却液散热器，在有些情况中还包括空气-空气交换器(增压空气冷却器，cac)和冷凝器。tfs还整合了多种不同的功能，例如支撑发动机罩止挡件、支撑发动机罩锁或支撑发动机罩锁的框架等。

为了增加紧凑性并减少重量，某些tfs形成通过将两个横向构件与两个竖直立柱组装而获得的框架，此框架包括至少被部分地覆盖在聚合物材料中的增强插入件。

为确保这样的框架的刚度，已证明必须使这些增强插入件彼此固定。可以在用聚合物材料覆盖这些插入件之前，例如通过焊接、螺栓连接或铆接，或者之后一般通过螺栓连接或铆接进行这种固定。然而这些固定操作要求定位和紧固操作，这使得组装过程更复杂并且增加组装成本。

某些解决方案在于，在用聚合物材料覆盖插入件之前创建用于覆盖并固定这些插入件的区域。此方案提供了坚固的组件，无需焊接、螺栓连接或铆接操作，但会导致体积大而笨重的组件。

其他方案包括制造呈两个分开的部分(下部和上部)的结构，每个部分包括竖直立柱的部分。然而，这种组件庞大并且这两个部分没有连结在一起。

最后，另一个解决方案包括将这些插入件定位成使得它们彼此不接触并且用聚合物材料将其包覆。于是，这个组件的机械强度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，需要可以用简单且低成本的方式制造的坚固且轻量的增强插入件组件。

本发明目标在于通过提出一种组件来补救这些缺点，该组件具有第一纵向增强插入件和第二纵向增强插入件，该第一纵向增强插入件和该第二纵向增强插入件至少在其连结处被聚合物材料至少部分地覆盖，各增强插入件具有两侧与两个侧壁相接的底壁以及尤其基本上呈u形或ω形的凹形开放横截面，所述增强插入件的纵向方向基本垂直，其特征在于：

-该第一增强插入件包括弯曲端部，该弯曲端部的一个自由端限定边沿，该边沿在其凸起侧上平坦地贴靠在该第二增强插入件的基壁上，

-该第一增强插入件的弯曲端部和该第二增强插入件在其连结处各自具有穿过其底壁的开口，所述开口在平行于该第一增强插入件的纵向方向的方向上限定穿过这两个增强插入件的通道，

-该聚合物材料形成至少一个增强元件，该至少一个增强元件至少部分地在该通道内部延伸并且将该第一增强插入件连接至该第二增强插入件。

这种组件具有的优点是坚固而不需要通过螺栓连接、焊接、铆接或其它方式预先组装这些增强插入件。换言之，这些插入件仅在保持直接接触的同时通过聚合物材料来组装。特别地，在两个增强插入件的连结处穿过它们的增强元件允许将增强件增强，同时作为键而作用。特别地，通道在与第一增强插入件的纵向方向平行的方向上延伸的事实允许在模制聚合物材料期间以简单的方式产生增强元件。这样允许争取组装时间并且节省结构重量。最后，第一和第二插入件之间的重叠限于边沿，使得这种重叠不会显著增加组件的重量。

这些增强插入件可以由金属材料或聚合物材料制成。这些增强插入件可以例如由铝、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，在有些情况中例如通过玻璃纤维、碳纤维等或者具有所需刚度的任何其他聚合物材料来增强。

包覆这些增强插入件的聚合物材料也可以至少部分地是聚丙烯或聚酰胺。

有利地，增强插入件可以是由平坦或者基本上平坦的壁形成，这些壁在纵向边缘处被连结在一起。这使得坚固的插入件易于生产。因而，基本上u形的增强插入件可以由三个平坦或基本上平坦的壁形成，这些壁两两之间优选地成直角或基本上成直角地连接在一起。基本上ω形的增强插入件可以由三个平坦或基本上平坦的壁形成，这些壁两两之间优选地成直角或基本上成直角地连接在一起，其中，这两个端壁包括在自由纵向边缘上的纵向凸缘，该纵向凸缘垂直于或者基本上垂直于与之成一体的壁。

有利地，为了增强该组件的强度，该增强元件可以将该第一增强插入件的开口的边缘连接至该第二增强插入件的开口的边缘。这允许限制每个插入件处的惰性裂缝，从而增强该组件。

有利地，该第一增强插入件的开口可以部分地由位于该底壁的与该第一增强插入件的纵向方向平行的部分中的第一边缘限定，并且部分地由位于该底壁的与该第一增强插入件的纵向方向基本垂直的部分中的相对的第二边缘限定。换句话说，第一增强插入件的开口于是以弯曲端部的曲率来安排，其端部边缘位于增强插入件的平坦部分中。该增强元件于是可以将该第一边缘至少连接至该第一增强插入件的相对的第二边缘以及该第二增强插入件的开口的边缘。因此，增强元件连接通道的相对边缘，以获得组件在插入件的连结处更好的强度。

有利地，第一增强插入件的第一和第二边缘彼此平行并且与第二增强插入件的开口的边缘平行，它们通过增强元件连接至该边缘。后者可以特别地沿其所连接的边缘延伸，和/或垂直于(或基本上垂直于)它所连接的边缘。

有利地，该第一增强插入件的开口的第二边缘可以与该第二增强插入件的开口的边缘重合。这允许简化第一和第二增强插入件的相对定位，并且还允许通过聚合物材料改进在这些相邻边缘处的插入件的连结。

第一增强插入件的开口可以具有成对平行的四个边缘，例如以直角连接。该开口有利地位于第一增强插入件的弯曲端部，使得其一些壁以与弯曲端部相同的曲率弯曲。

第二增强插入件的开口可以具有四边形形式，例如矩形，但是可以考虑其他形式。

有利地，第一和第二插入件的开口具有相同数量的边缘，优选地为四个。

通常，无论这些开口是何种形式，这些开口被有利地成形为使得第一增强插入件的开口在其纵向方向上、在第二增强插入件的基壁的平面中的突起位于第二增强插入件的开口内或与该开口重合，或者与该开口部分地重合，其余部分位于该开口内。这通过该第二增强插入件的开口赋予了到第一增强插入件的整个开口的通路。

在具体实施例中，该增强元件可以具有：

-相对于第一增强插入件的纵向方向倾斜的第一壁，所述第一壁穿过该第一增强插入件的开口，并且从此开口的边缘在其任一侧上、在该第二增强插入件的开口上方延伸，

-第二壁和与第二壁相反的第三壁，各自将该第一壁的边缘连接至该第二增强插入件的开口的相对(面对的)边缘。

由此可以理解，增强元件的壁限定了通道的三个封闭面，该通道增强了两个增强插入物的连结处。这些面可以例如以直角或基本上以直角连结。

该增强元件还可以具有第四壁和与第四壁相反的第五壁，各自将该第一壁的边缘连接至该第二增强插入件的开口的相对边缘，所述第四和第五壁与该第一壁、该第二壁以及该第三壁一起限定一个面开放的六面体。增强元件的壁于是限定了通道的五个封闭面。因此，增强元件特别坚固。为了生产简单，由增强元件的壁限定的六面体可以是直角平行六面体。然而，该六面体可以具有另一种形式，但是优选地是可以容易地通过模制、通过在平行于第一增强插入件的纵向的方向上移动的工具而获得的形式。

有利地，为了改进该组件的强度，该增强元件可以至少部分地在由该第二增强插入件的凹部限定的体积内延伸，特别是在垂直于第二增强插入件的底壁测量的该体积的整个高度上延伸。

为了进一步增强这些增强插入件之间的连接，该第一增强插入件的弯曲端部的边沿可以通过选自螺栓-螺母组件或铆钉的至少一个固定元件附接至该第二增强插入件。为此，该边沿和该第二增强插入件的底壁可以具有安排成面向彼此的通道孔，以用于穿过此固定元件。

本发明还涉及机动车辆的技术前表面，该技术前表面包括至少一个本发明的组件，其中，该第二增强插入件形成水平的、尤其是下部的横向构件，并且该第一增强插入件形成竖直立柱。特别地，另一个第一增强插入件可以形成tfs的第二竖直立柱，其以与对第一增强插入件所述相同的方式与第一增强插入件附接到同一第二增强插入件上。作为变体，tfs可以包括以相同的方式与两个第一竖直增强插入件附接的另一个水平的、特别是上部的横向构件。

本发明还涉及用于制造根据本发明的组件的方法，此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，所述方法包括：

(i)生产该第一和第二增强插入件的步骤各增强插入件具有两侧与两个侧壁相接的底壁以及尤其基本上呈u形或ω形的凹形开放横截面，在该步骤过程中：

-该第一增强插入件的端部被弯曲并被穿透以便形成穿过其底壁的开口，

-该第二增强插入件被穿透以便形成穿过其底壁的开口，

(ii)将在前述步骤中生产的增强插入件定位在模具(尤其是多部分式模具)中的步骤，在该步骤中，这些增强插入件被安排成使得它们的纵向方向基本上垂直，并且在该步骤中，由该第一增强插入件的弯曲端部的自由端限定的边沿被定位成在该第二插入件的凸起侧上平坦地贴靠在该第二插入件的底壁，使得这些开口在平行于该第一增强插入件的纵向方向的方向上限定穿过这两个增强插入件的通道，

(iii)向该模具内部注射聚合物材料的步骤，在该步骤过程中，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，并且形成至少一个增强元件，该至少一个增强元件至少部分地在该通道内部延伸并且将该第一增强插入件连接至该第二增强插入件。

因此，根据本发明的组件生产起来特别简单，注射步骤允许同时执行聚合物材料注射和增强插入件的坚固组装，而不需要单独的组装增强插入件的前序步骤。

第一和第二增强插入件可以在增强插入件的制造步骤(i)中一个接一个地或同时制成。

第一增强插入件的端部可以通过弯曲操作或类似的操作被弯曲。这些开口可以通过深拉制成，优选地在弯曲端部形成之前。

根据本发明的方法还可以包括通过螺栓、铆钉或类似物将弯曲端部的边沿固定到第二增强插入件的步骤(iv)，这种固定是在完成注射步骤(iii)后从模具中取出所得的组件之后进行的。

有利地，在第二步骤(ii)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安排在第一模具部分中，然后第二模具部分沿所述第一方向压靠该第一模具部分，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压靠该第一模具部分和该第二模具部分，所述第三模具部分包括穿过该第一和第二增强插入件的开口的部分，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然后可以通过平行于所述第一方向的远离运动来分离，并且该第三模具部分通过平行于所述第二方向的远离运动而被移走。

根据本发明的组件因而可以使用实施简单的模具运动被简单地生产。

现在参照附图来说明本发明，附图是非限定性的并且在附图中：

-图1示出了根据本发明的组件的增强插入件在它们相对于彼此被定位之前的局部透视图；

-图2和图3示出了图1所示的准备好被聚合物材料部分覆盖的增强插入件的、分别从前部和后部看的局部透视图；

-图4和5示出了由图1至图3所示的插入件形成的组件的、分别从前部和后部看的局部透视图；

-图6示出了这个组件沿着平面xz的截面。

在附图上，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、下参照了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。

术语“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。

术语“基本上平行、垂直或呈直角”是指与平行、垂直或直角方向偏离至多±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12和第二增强插入件14允许制造根据一个实施例的组件10，如以下所述。

各增强插入件12、14具有凹形开放横截面。这里，该开放横截面基本上呈由平坦壁形成的ω形。换言之，增强插入件由若干平坦壁形成，这些平坦壁通过纵向边缘彼此连接，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和位于底壁12a各侧的两个侧壁12b、12c。这些侧壁12b、12d各自具有平行于底壁12a延伸在该插入件外部的凸缘12d。类似地，第二插入件14包括两侧与两个侧壁14b、14c相接的平坦底壁14a，这些侧壁14b和14c各自具有指向该插入件的外部的凸缘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。这种安排允许缩减第一和第二增强插入件的组件的尺寸。

第一增强插入件12包括弯曲端部16，该弯曲端部的自由端限定边沿18。如图2和图3中所示的，当这些增强插入件处于其组装位置时，边沿18以其凸起侧平坦地贴靠在第二增强插入件14的基壁14a上。

应注意，边沿18具有穿过该边沿的两个孔18a、18b。

第一增强插入件12的弯曲端部16还具有穿过底壁12a的开口20。

在图中所示的示例中，此开口20由四个边缘20a、20b、20c和20d限定。第一边缘20a位于平行于增强插入件12的纵向方向的底壁12a的部分中。相对的第二边缘20b位于底壁12a的与第一增强插入件12的纵向方向基本上垂直的部分中。注意，此第二边缘20b限定边沿18。在所示的实施例中，边缘20a、20b彼此平行并具有相同的长度；其他边缘20c、20d像弯曲端部16一样弯曲。

第二增强插入件14也具有穿过其底壁14a的开口22。此开口22也由四个边缘22a、22b、22c、22d限定。开口22在此具有矩形形式。

如图2、图3和图6所示，当第一增强插入件的弯曲端部的边沿18贴靠在第二增强插入件的底壁14a上时，开口20、22位于这两个增强件的连结处，并且被安排成在平行于第一增强插入件12的纵向方向的方向上限定穿过这两个增强插入件12、14的通道24(具体参见图6)。

在所示的示例(具体参见图2、3和6)中，还注意到，平行于第一增强插入件12的纵向方向的开口20在基壁14a的平面中的突起与开口22的边缘的一部分重合，更精确地说，是与边缘22b、22c和22d重合。特别地，这些开口22、20的边缘22b和20b沿着彼此延伸并且相接触。边缘20a的突起位于开口22内靠近其边缘22a。

如图4至图6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被聚合物材料部分地覆盖。此聚合物材料尤其允许增加增强插入件12和14的刚度，而且还确保了这些插入件的组装。因此聚合物材料部分地在插入件12、14的连结处延伸。

特别地，根据本发明，聚合物材料形成增强元件26，该增强元件至少部分地在通道24内部延伸并将第一增强插入件12连接至第二增强插入件14。

在所示的示例中，注意到，增强元件26将第一增强插入件12的开口20的边缘连接至第二增强插入件14的开口22的边缘。

具体地，参考图4至图6，增强元件26具有：

-相对于第一增强插入件的纵向方向倾斜的第一壁26a(在此实例中平行于底壁14a)，此第一壁26a穿过第一增强插入件12的开口20，并且从此开口的边缘20a在其任一侧上、在第二增强插入件的开口22上方延伸，

-第二壁26b，该第二壁将第一壁26a的第一边缘连接到第二增强插入件14的开口22的相对边缘(这里是边缘22b)，

-与第二壁26b相反的第三壁26c，该第三壁将第一壁26a的第二边缘连接到第二增强插入件14的开口22的相对边缘(这里是边缘22a)，

-第四壁26d，该第四壁将第一壁26a的第三边缘连接到第二增强插入件14的开口22的相对边缘(这里是边缘22c)，

-与第四壁26d相反的第五壁26e，该第五壁将第一壁26a的第四边缘连接到第二增强插入件14的开口22的相对边缘(这里是边缘22d)。

在该示例中，在开口22上方延伸的壁26a具有与该开口基本相同的形状和尺寸。

因此，形成增强件26的元件的壁26a-e限定了通过其一个面可进入的六面体体积，这里该面位于第二增强插入件14这侧。因此，容易理解，可以通过模制、使用从第二增强插入件的凹侧沿平行于第一增强插入件12的纵向方向的方向插入的模具部件来容易地生产这种六面体。在该示例中，六面体具有规则的形式，其相邻的壁互相垂直。

然而，本发明不限于增强元件26的特定形式，其可以限定不同形式的体积。

同样，在未示出的变体中，增强元件可以包括单个壁，例如类似于壁26d，其中，例如于是提供也包括单壁(例如类似于壁26e)的另一个增强元件。因此，增强元件可以由一个壁或几个附接的壁组成，并且可以提供一个或多个增强元件。

注意，在该示例中，第四和第五壁26d-26e也沿开口20的弯曲边缘20c和20d延伸并与其接触。

如图6更具体地示出的，增强元件26至少部分地在由第二增强插入件14的凹部限定的体积内延伸，尤其是在沿着z轴的该凹部的整个高度上延伸，如图所示。

最后，为了进一步增强组件10，在该示例中，第一增强插入件12的弯曲端部16的边沿18通过选自螺栓-螺母组件或铆钉的至少一个固定元件28附接至第二增强插入件14。这里提供了两个螺栓-螺母型的固定元件28，每个固定元件28穿过边沿18中的孔18a、18b以及在第二增强插入件的底壁14a中的对应的孔29a、29b。

聚合物材料还可以形成用于增强这两个增强插入件12、14之间的连结的多种不同加强肋。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。

如图4和图5更具体地示出的，交织的加强肋30在由第一增强插入件12限定的凹部内部从其底壁12a延伸出。这些肋30也垂直于第一增强插入件12的纵向方向延伸、并延伸到其底壁12a、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限定的凹部的整个厚度。

类似的加强肋可以在由第二增强插入件14限定的凹部内延伸，特别是从增强元件26的壁26b-e延伸出。

可以用聚合物材料制造其他增强肋以加强组件10。

因此，如图5所示，可以提供肋32以增强增强元件26的壁26b，这些肋32从该壁26b与其垂直地延伸并延伸到第二增强插入件14的底壁14a。

现在将描述根据本发明的组件的制造方法。

在第一步骤期间，例如通过深拉操作来生产第一和第二增强插入件12、14，使得所述插入件各自具有两侧与两个侧壁相接的底壁和尤其是基本上u形或ω形的下凹的开放横截面。可以在形成插入件12、14期间或之前刺穿出开口20、22。在此步骤(i)期间，第一增强插入件12的端部还在其开口20处被弯曲。该操作可以通过弯曲或折叠来执行。此端部16的曲率半径可以根据可用空间而变化。

在定位的第二步骤期间，增强插入件12、14定位在多部分式模具中，使得它们的纵向方向基本上垂直。它们还定位成使得边沿18定位成在基壁14a的凸起侧上平坦地贴靠在第二插入件14的基壁上，然后使得开口20、22限定通道24，该通道沿平行于第一增强插入件的纵向方向的方向穿过这两个增强插入件。

在第三步注射期间，将聚合物材料注入该模具内部。聚合物材料在增强插入物上的这种模制优选通过注入多部分式模具来进行。因此，聚合物材料至少在第一和第二增强插入件12、14的连接处覆盖它们，并且形成增强元件26、留下孔18a、18b和29a、29b放空。特别地，增强元件26通过插入通道24中的模具部分形成。

在从模具中移除由聚合物材料连结的增强插入件12、14之后，可以安装固定元件28。

这给出了特别轻量且坚固的组件。