本發明涉及一種用于制造用于機動車的車體部件的方法,所述車體部件由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的基體形成并且包括特別用于從機動車內部排放空氣的至少一個排氣裝置,該排氣裝置包括能夠經由至少一個排氣擋板元件可逆地閉合的至少一個排氣口。
至少分部段地或部分地由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的纖維復合材料或復合材料來制造現代機動車輛是一種已知的做法。近來,相應的纖維復合材料或復合材料也被用于形成車體的部件,并且因此某些車體部件由相應的纖維復合材料或復合材料形成。
到目前為止,將通常用于從機動車的內部排放空氣的已知的排氣裝置附接到由復合材料形成的車體部件是比較昂貴的方法。因此,需要對將相應的排氣裝置附接到相應的車體部件進行改進。特別地,需要一種能夠高度集成或高度集成的,并且在制造和工藝技術方面可靠的用于在相應的車體部件上附接或形成相應的排氣裝置的方法。
本發明的目的在于詳細說明一種高度集成的,并且在制造和工藝技術方面可靠的用于制造用于機動車的車體部件的方法,所述車體部件由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的基體形成,并且包括特別用于從機動車的內部排放空氣的至少一個排氣裝置,該排氣裝置包括能夠經由至少一個排氣擋板元件可逆地閉合的至少一個排氣口。
所述目的通過開篇所述類型的方法來實現,該方法的特征在于以下步驟:
-提供由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層以形成基體的所述部分或一部分,
-在基體中形成至少一個開口以形成至少一個排氣口,或
-提供由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的并且具有至少一個開口的至少一個(特別是片狀的)層以形成具有至少一個排氣口的基體的所述部分或一部分,以及
-將至少一個排氣擋板元件如此附接到基體,使得所述元件至少部分可逆地閉合基體中至少一個開口,以形成排氣裝置。
本文描述的方法通常涉及機動車的車體部件的制造,該車體部件由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的基體形成。因此通過所述方法要生產或生產的車體部件基本上是由嵌入在合成材料基質中的相應的非卷曲纖維形式的纖維復合材料或復合材料形成的纖維復合部件或復合部件。
通常,相應的復合材料由在單層或多層非卷曲纖維中以一定的排列和取向來布置的纖維材料組成,該纖維材料由熱塑性合成材料基質或熱固性合成材料基質包圍,因此被嵌入到熱塑性合成材料基質或熱固性合成材料基質中。典型地,玻璃或碳纖維被用作纖維材料,盡管也可以使用芳綸纖維。當然,可以在非卷曲纖維中使用(化學上)不同的纖維材料。通常,熱塑性合成材料(例如聚酰胺、聚乙烯或聚丙烯等)被用作熱塑性合成材料基質。通常,熱固性合成材料(例如丙烯酸酯、環氧樹脂、苯基樹脂、聚氨酯等)被用作熱固性合成材料基質。
通過所述方法要生產或生產的車體部件包括特別用于從機動車的內部排放空氣的至少一個排氣裝置。因此,相應的排氣裝置被集成到通過所述方法要生產或生產的車體部件中。相應的排氣裝置包括能夠由至少一個排氣擋板元件可逆地閉合的至少一個排氣口。相應的排氣口的可逆閉合應當理解為,當存在相應的壓力差,特別是在機動車的內部和外部之間存在相應的壓力差時,排氣擋板元件能夠以其不再閉合所述開口的方式相對于排氣口至少部分地移動,從而通常為了補償相應的壓力差使得空氣能夠從機動車的內部流出到機動車的外部。補償相應的壓力差特別是對于機動車的門的打開和關閉是重要的。在與排氣裝置相關聯的排氣口閉合的狀態下,相應的排氣擋板元件還防止濕氣、水、污垢等滲入機動車的內部。相應的排氣擋板元件通常至少部分地由軟彈性或彈性材料形成。在車體上附接通過所述方法要生產或生產的車體部件的位置根據具體的機動車的具體功能或設計需求來確定。通過所述方法要生產或生產的車體部件的特定幾何/設計構型也由此來確定。僅僅作為示例,應當注意在機動車的后端區域(特別是機動車的后擋板區域)中或在由機動車的后端(特別是機動車的后擋板)所形成的區域中附接車體部件的可能性。
所述方法包括以下基本步驟,以下對其做更詳細的解釋:
在第一步中,能夠提供由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層以形成隨后的車體部件的基體的所述部分或一部分。所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個層通常是片狀半成品。所提供的由嵌入在合成材料基質中非卷曲纖維形成的至少一個層能夠根據要生產的車體部件的形狀和幾何結構而制成,也就是說,特別是能夠具有相應的幾何尺寸。
在隨后的第二步中,在基體中形成至少一個開口或孔,以形成隨后的車體部件的排氣裝置的所述排氣口或至少一個排氣口。因此,在基體中形成的相應的開口以形成與從機動車的內部排放空氣有關的針對氣體(特別是空氣)從機動車的內部流出到機動車的外部的流動通道。相應開口的形成通常通過分離工藝來實現,其中基體的至少某一部分,特別通過機械方式,從基體的其余部分移除,從而在基體上形成相應的開口。
特別地,沖壓和/或切割工藝可以被認為是根據所述方法有利地使用的分離工藝,因為通過這些方式可以在制造或工藝技術方面以相對簡單、高效和精確的方式在基體中形成大量不同形狀和幾何結構的相應開口。換言之,通過至少一種沖壓和/或切割工藝,有利地在基體中形成至少一個開口以形成至少一個排氣口。關于在基體中待形成的開口的形狀或幾何結構可以考慮特別是多邊形、特別是矩形、圓形或近似圓形(即橢圓形或卵形)形狀。
在基體中形成的相應開口的尺寸能夠介于幾毫米至幾厘米之間。舉例而言,針對圓形開口規定1mm到3cm的直徑范圍。特別是在開口相對小(即小于3mm的直徑或邊長的開口)的情況下,使用開口的數量和布置來確保排氣裝置能夠起作用。用于該目的的合適布置會是,例如,矩陣型布置,其中多個相應的開口形成在多個行和列中,所述開口優選彼此靠近。
除了提供由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層以形成基體的所述部分或一部分并且隨后在基體中形成至少一個開口以形成至少一個排氣口,還可以在第一步中提供由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的具有至少一個開口的至少一個(特別是片狀的)層,以形成具有至少一個排氣口的基體的所述部分或一部分。在這種情況下,由于已經提供具有相應開口的基體,所以通常能夠省略在基體中單獨形成開口。當然,可以在所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的具有至少一個開口的至少一個(特別是片狀的)層中形成另外的開口,和/或改變最初就存在于所提供的層中的開口的尺寸,即,尤其是形狀和/大小。
在所述方法的最后一步中,將至少一個排氣擋板元件附接到基體以形成排氣裝置。至少一個排氣擋板元件被以這樣的方式附接,使得其至少部分可逆地閉合基體中至少一個開口。至少一個排氣擋板元件到基體的附接能夠被去除(無損壞或無破壞)或不能夠被去除。
從上述步驟能夠看出,經由所述方法能夠實現相應的車體部件的高度集成的并且在制造和工藝技術方面可靠的制造。特別地,依據所述方法,可以以在制造和工藝技術方面可靠的方式將相應的排氣裝置集成到通過所述方法要生產或生產的車體部件內。
關于將相應的排氣擋板元件附接到基體,基本上存在兩種不同的可能性,這將在下面更詳細地解釋。
根據第一種可能性,相應的排氣擋板元件能夠直接附接到基體或者能夠在車體部件的在制造狀態下直接附接到基體。根據第二種可能性,相應的排氣擋板元件能夠間接地,即經由至少一個另外的部件的中間連接而間接地附接到基體,或者能夠在車體部件的在制造狀態下間接地附接到基體。當然,能夠想到將排氣擋板元件直接地或間接地附接到基體,因此,車體部件能夠包括直接地和間接地附接的排氣擋板元件。
為了以盡可能減少的部件數量來形成或制造車體部件,將相應的排氣擋板元件直接附接到基體是有利的,因為由此能夠省略連接在基體和相應的排氣擋板元件之間的相應部件。
除了形成能夠經由(單個)排氣擋板元件可逆地閉合的具有(單個)排氣口的功能和結構上相對簡單的排氣裝置外,還可以形成具有多個排氣口的排氣裝置。
因此,例如,能夠在基體中形成或提供由至少一個基體部段,特別是腹板型或橫檔型基體部段隔開的至少兩個開口。通常形成為一個在另一個之上、一個在另一個之下或彼此靠近的至少兩個開口的形成是通過分離工藝實現的,使得基體的某個區域保持在所述開口之間,從而形成相應的基體部段,特別是腹板型或橫檔型基體部段。此外,至少一個排氣擋板元件附接到基體,使得其在閉合位置可逆地閉合基體中至少兩個開口,其中所述排氣擋板元件部分地抵靠在基體部段上。例如,能夠將該至少一個排氣擋板元件附接在與基體中的至少兩個開口中的一個相鄰的基體邊緣區域中。這里,相應的基體部段至少在排氣擋板元件的閉合位置處形成用于至少一個排氣擋板元件的支撐點,排氣擋板元件能夠在所述閉合位置可逆地閉合排氣口。
再次從在基體中形成或提供由至少一個基體部段,特別是腹板型或橫檔型基體部段隔開的至少兩個開口出發,還能夠想到將第一排氣擋板元件如此附接到基體,使得其在閉合位置可逆地(僅)閉合基體中的第一開口。這里,例如,也能夠將該至少一個排氣擋板元件附接在與基體中的第一開口相鄰的基體邊緣區域中。至少一個另外的排氣擋板元件如此附接到至少一個基體部段,使得其在閉合位置可逆地閉合基體中至少一個另外的開口。這里,在基體中通常形成為一個在另一個之上、一個在另一個之下或彼此靠近的至少兩個開口的形成是通過分離工藝實現的,使得基體的某個區域保持在所述開口之間,從而形成相應的基體部段,特別是腹板型或橫檔型基體部段。然而在此,作為另一方面,附接多個排氣擋板元件,其可逆地閉合基體中的特定開口,,而不是附接單個排氣擋板元件,其在閉合位置可逆地閉合基體中的至少兩個開口。這里,相應的基體部段能夠至少在第一排氣擋板元件的閉合位置形成用于第一排氣擋板元件的自由端的支撐點,排氣擋板元件可在其閉合位置可逆地閉合第一排氣口。同樣地,相應的基體部段形成用于至少一個另外的排氣擋板元件的附接點。
對于基體中的三個開口(即三個排氣口)的說明性案例,因此可以將第一排氣擋板元件如此附接到基體,使得其可逆地閉合基體中的第一開口。將第二擋板元件如此附接到腹板型或橫檔型的第一基體部段,使得其在閉合位置可逆地閉合基體中的第二開口。第三排氣擋板元件如此附接到腹板型或橫檔型的第二基體部段,使得其在閉合位置可逆地閉合基體中的第三開口。從此得到的原理當然可以根據需要任意擴展。通常,在設置多個基體部段的情況下,這些基體部段通常以平行的方式排列或對齊。
將相應的排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段的方法能夠借助至少一種形狀配合的、和/或力配合地、和/或材料配合的附接方法來實現。換言之,相應的排氣擋板元件能夠借助至少一種形狀配合的、和/或力配合的、和/或材料配合的附接方法來直接附接到基體或相應的基體部段。將排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段意味著將排氣擋板元件固定在基體或基體部段上。
將相應的排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段能夠借助材料配合的附接方法,例如經由注塑成型工藝中的成型來實現。這里,附接相應的排氣擋板元件能夠與形成排氣擋板元件同時進行。如開篇所提到的,相應的排氣擋板元件至少部分由軟彈性或彈性材料形成。具有相應特征譜的能夠注塑成型的材料例如是熱塑性彈性體(tpe),比如三元乙丙橡膠(epdm)。經由成型來附接排氣擋板元件允許增強的制造完整性或工藝完整性。
將相應的排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段能夠借助材料配合的附接方法來實現,包括經由焊接工藝、特別是超聲波焊接工藝、通常來說合成材料焊接工藝中的焊接來實現。當然,這預先假設排氣擋板元件至少部分地由能夠焊接的材料形成并且基體使至少部分地能夠焊接的,這尤其針對其中嵌入有非卷曲纖維的合成材料基質是基于熱塑性合成材料的情況。經由焊接來附接排氣擋板元件允許以在制造或工藝技術方面相對簡單和非常可靠的方式將排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段。
將相應的排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段能夠借助材料配合的附接方法,包括經由粘合工藝中的粘合來實現。經由粘合來附接排氣擋板元件同樣允許以在制造或工藝技術方面相對簡單和非常可靠的方式將排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段。
沖壓工藝中的沖壓可以認為是將排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段的力配合和/或形狀配合的一種可能的附接方法。特別地,可以使用熱沖壓、超聲波沖壓、壓縮注塑成型(作為注塑成型和沖壓工藝的混合)等作為相應的沖壓工藝。沖壓工藝也允許以在制造或工藝技術方面相對簡單和非常可靠的方式將排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段。
鉚接工藝中的鉚接也可以認為是將相應的排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段的力配合和/或形狀配合的一種可能的方法。例如,能夠使用熱鉚接來作為相應的鉚接工藝,并且這也允許以在制造或工藝技術方面相對簡單和非常可靠的方式將排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段。
鎖定工藝中的鎖定或夾持也可以認為是將相應的排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段的力配合和/或形狀配合的一種可能的方法。在這種情況下,相應的鎖定/咬合元件,也就是說,例如,凸起或承窩,特別是至少部分底切的承窩,存在于基體和排氣擋板元件上,并且這些能夠相互作用以形成鎖定/咬合連接,并且因此同樣允許將排氣擋板元件非常可靠地附接到基體或相應的基體部段。
當然,能夠組合幾種不同的附接方法,例如,以允許將相應的排氣擋板元件特別穩固地附接到基體或相應的基體部段。
將對應的排氣擋板元件間接附接到基體的上述可能性例如能夠通過將至少一個排氣擋板元件經由以適當的方式連接在排氣擋板元件和基體之間的至少一個框架結構間接地附接到基體上來實現。在這種情況下,通常從由嵌入在熱塑性合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層出發。相應的框架結構附接在基體中的開口上、其內部、或其區域中。至少一個排氣擋板元件附接到或被附接在框架結構上。相應的框架結構包括至少一個框架部段,特別是至少一個腹板型或橫檔型框架部段,以及形成與排氣裝置相關聯的排氣口的部分的至少一個孔。
這里,除了在功能和結構方面相對簡單的排氣裝置設計之外,在框架結構方面具有(單個)孔或排氣口的所述裝置能夠經由(單個)排氣擋板元件可逆地閉合,可以形成在框架結構方面具有多個孔或排氣口的排氣裝置。
因此,能夠相應地提供,例如,在框架結構中由至少一個框架部段,特別是腹板型或橫檔型框架部段隔開的至少兩個孔和在基體中的相應的開口。此外,至少一個排氣擋板元件如此附接到框架結構,使得其在閉合位置可逆地閉合框架結構中的至少兩個孔和基體中的開口,其中所述排氣擋板元件部分地抵靠在框架部段上。例如,至少一個排氣擋板元件能夠附接在框架結構的與框架結構中的至少兩個孔中的一個相鄰的邊緣區域中。這里,相應的框架部段至少在排氣擋板元件的閉合位置形成用于至少一個排氣擋板元件的支撐點,其中排氣擋板元件可逆地閉合框架結構中的孔和排氣口。
再次從在框架結構中形成由至少一個框架部段,特別是腹板型或橫檔型框架部段隔開的至少兩個孔出發,還能夠想到將第一排氣擋板元件如此附接到框架結構,使得其在閉合位置可逆地(僅)閉合框架結構中的第一孔。這里,例如,也能夠將第一排氣擋板元件附接在與框架結構中的第一孔相鄰的框架邊緣區域中。至少一個另外的排氣擋板元件如此附接到至少一個框架部段,使得其在閉合位置可逆地閉合框架結構中的至少一個另外的孔。這里,因此,同樣是附接多個排氣擋板元件,其分別可逆地閉合框架結構中的特定的孔,而不是附接單個排氣擋板元件,其在閉合位置可逆地閉合框架結構中的至少兩個孔。這里,相應的框架部段能夠至少在第一排氣擋板元件的閉合位置形成用于第一排氣擋板元件的自由端的支撐點,其中排氣擋板元件可在其閉合位置可逆地閉合框架結構中的孔或第一排氣口。同樣地,相應的框架部段形成用于至少一個另外的排氣擋板元件的附接點。
這里,將相應的排氣擋板元件附接到相應的框架結構或相應的框架部段的方法也能夠借助至少一種形狀配合的、和/或力配合地、和/或材料配合的附接方法來實現。換言之,相應的排氣擋板元件能夠借助至少一種形狀配合的、和/或力配合的、和/或材料配合的附接方法來附接到框架結構或相應的框架部段。將排氣擋板元件附接到框架結構或相應的框架部段意味著將排氣擋板元件固定在框架結構或框架部段上。
類似的陳述適用于將相應的框架結構附接到基體。因此,將至少一個框架結構附接到基體同樣能夠借助至少一種形狀配合的、和/或力配合的、和/或材料配合的附接方法來完成。
關于將相應的排氣擋板元件直接附接到基體或基體部段所做的陳述經必要的修改適用于關于將相應的排氣擋板元件附接到相應的框架結構或相應的框架部段以及關于將相應的框架結構附接到基體二者。因此,這里也能夠使用例如,通過成型、焊接、粘合、沖壓、鉚接或鎖定/夾持的附接。
在所有情況下,相應的排氣擋板元件能夠具有兩個功能上不同的區域,即附接區域和擋板區域。關于將相應的排氣擋板元件直接附接到基體,排氣擋板元件因此能夠設置有用于將排氣擋板元件附接到基體或相應的基體部段的附接區域,以及用于可逆地閉合基體中所述至少一個或至少一個開口的擋板區域。在這種情況下,排氣擋板元件經由至少一個附接區域如此形狀配合地、和/或力配合地、和/或材料配合地附接到基體或相應的基體部段,使得其由擋板區域至少部分地閉合基體中的至少一個開口。雖然擋板區域通常由軟彈性或柔性材料形成,比如tpe,但是附接區域通常由硬的或剛性材料形成,例如熱塑性合成材料,比如pa、pe、pp。
相應地,關于將相應的排氣擋板元件間接地附接到框架結構能夠設置具有用于將排氣擋板元件附接到框架結構或相應的框架部段的附接區域以及用于可逆地閉合框架結構中的所述至少一個孔或至少一個孔的擋板區域的排氣擋板元件。在這種情況下,排氣擋板元件經由至少一個附接區域如此形狀配合地、和/或力配合地、和/或材料配合地附接到框架結構或相應的框架部段,使得其由擋板區域至少部分地閉合框架結構中的至少一個孔。這里同樣,所述擋板區域通常由軟彈性或柔性材料形成,比如tpe,并且附接區域通常由硬的或剛性材料形成,例如熱塑性材料,比如pa、pe、pp。
以下描述尤其在制造或工藝技術方面有利的其他方法實施例。
例如,可以在基體中形成至少一個開口以形成至少一個排氣口之前、之后或同時,實施或執行至少一個精加工過程來將所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個層精加工成與待制造的車體部件相對應的形狀或對于制造車體部件而言合適的形狀。如上所述,所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個層已經根據待制造的車體部件的形狀和幾何結構進行了精加工是可能的,也就是說,尤其具有相應的幾何尺寸。然而,這并不是絕對必要的,因為特別地,相應的精加工過程也能夠與在基體中形成開口同時進行。換言之,能夠在至少一個共同的工序中既執行在基體中形成開口(只要不是最初存在于基體中)又執行將基體或所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個層精加工成與待制造的車體部件相對應的形狀或對于制造的車體部件而言合適的形狀。這例如能夠經由上述關于在基體中形成相應的開口的沖壓或切割工藝來完成。當然,原則上也可以在基體中形成相應的開口之前或之后進行相應的精加工。
此外,也可以在基體中形成至少一個開口以形成至少一個排氣口之前、之后或同時實施或執行基體的至少一個成型過程,特別是成型為與待制造的車體部件相對應的三維部件幾何結構。因此,可以在至少一個共同的工序中既在基體中形成開口(只要不是最初存在于基體中)又執行將基體或所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個層塑造成與待制造的車體部件相對應的三維部件幾何構造。例如,能夠經由同時的成型過程,比如彎曲、深拉、壓制等來完成后一過程。當然,原則上也可以在基體中形成相應的開口之前或之后實施相應的成型過程。
此外,可以在基體中形成至少一個開口以形成至少一個排氣口之前、之后或同時,實施或執行對基體的至少部分加熱。因為合成材料基質由于熱量的輸入而變軟,所以加熱基體能夠更容易形成對應的開口。同樣地,加熱基體也能夠導致基體中由于成型而引起的機械應力的降低。這里,加熱溫度原則上應根據合成材料基質的化學和/或物理特性來選擇,以避免由于輸入的溫度過高造成合成材料基質的結構損壞。在合成材料基質由(無定形)熱塑性合成材料形成的情況下,加熱溫度應在合成材料的玻璃化轉化溫度的范圍內或稍高于其玻璃化轉變溫度。所述加熱能夠通過能量密集的輻射,特別是紅外輻射,或通過用來實施所述方法所使用的裝置或單元的適當的溫度控制來實現。
本發明還涉及一種用于制造機動車的車體部件的裝置,該車體部件由用嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的基體形成,并且包括特別用于從機動車內部排放空氣的至少一個排氣裝置,該排氣裝置包括能夠經由至少一個排氣擋板元件可逆地閉合的至少一個排氣口。所述裝置包括:
-至少一個(第一)單元,其用于提供由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層以形成基體的所述部分或一部分并在所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層中形成至少一個開口以形成所述車體部件的所述基體或基體的所述部分或一部分,或
-至少一個(第一)單元,其用于提供由嵌入在合成材料基體中的非卷曲纖維形成的并且具有至少一個開口的至少一個(特別是片狀的)層以形成具有至少一個排氣口的車體部件的基體的所述部分或一部分,以及
-至少一個(第二)單元,其用于將至少一個排氣擋板元件如此附接到所述基體或基體,使得所述元件至少部分地閉合在基體中所形成的所述開口或至少一個開口,以形成排氣裝置。
所述第一單元或第一單元能夠例如設計為傳送和/或分離單元,特別用于執行傳送和/或沖壓和/或切割過程,或者至少包括這樣的單元。所述第二單元或第二單元能夠例如設計為注塑成型單元、焊接單元(特別是超聲波焊接單元)、粘合單元、沖壓單元(特別是熱沖壓單元)、或鉚接單元,或者可以至少包括這樣的單元。
所述裝置被設計或設置為特別用于執行所描述的方法,因此所有與該方法相關的陳述經必要的修改適用于該裝置。
此外,本發明涉及根據所述方法制造的一種車體部件。所有與所述方法相關的陳述經必要的修改也適用于該車體部件。
本發明的其他優點、特征和細節將從以下描述的說明性實施例以及參考附圖而變得顯而易見,附圖中示出:
圖1-5分別示出根據本發明的一個實施例的車體部件的示意圖;和
圖6-9分別示出用來說明根據本發明的一個說明性實施例的方法的各步驟的示意圖。
圖1-5分別示出根據本發明的一個說明性實施例的車體部件1的示意圖。顯然,圖1示出在機動車2上(例如,在后端區域中)處于正確安裝狀態的車體部件1的側視圖,并且圖2至圖5分別示出沿圖1所示的剖面線ii-v的剖面圖。
車體部件1包括由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的基體3。因此,車體部件1主要是由纖維復合材料或復合材料形成的纖維復合部件或復合部件。
相應的復合材料能夠是例如在單層或多層非卷曲纖維中以一定的排列和取向布置的纖維材料,該纖維材料由熱塑性合成材料基質包圍,因此被嵌入到熱塑性合成材料基質中。典型地,玻璃或碳纖維被用作纖維材料。通常,熱塑性合成材料(例如聚酰胺、聚乙烯或聚丙烯等)被用作熱塑性合成材料基質。作為嵌入在熱塑性合成材料基質中的非卷曲纖維的替代方案,嵌入在熱固性合成材料基質、即例如基于環氧樹脂的合成材料基質中的非卷曲纖維也是合適的。
車體部件1包括至少一個排氣裝置4,其用于從機動車2的內部5排放空氣。因此,相應的排氣裝置4被集成到車體部件1中。相應的排氣裝置4包括至少一個排氣口7,其能夠由至少一個排氣擋板元件6可逆地閉合。相應的排氣口7的可逆閉合應當理解為當存在相應的壓力差,特別是在機動車2的內部5和外部8之間存在相應的壓力差時,排氣擋板元件6能夠以其不再閉合排氣口7的方式相對于所述排氣口7或排氣口7至少部分地移動,特別是能夠樞轉,從而通常為了補償相應的壓力差使得空氣能夠從機動車2的內部5流出到其外部8(如圖2中的箭頭所示)。相應的排氣擋板元件6至少部分地由軟彈性或柔性材料形成,例如熱塑性彈性體。
從圖2至圖5中所示的說明性實施例能夠看到在車體部件1的基體3上形成相應的排氣裝置4的不同的可能性,也就是說特別是附接相應的排氣擋板元件6的不同的可能性。從圖2至圖5所示的說明性實施例明顯可見,將相應的排氣擋板元件6附接到基體3主要有兩種不同的可能性。
根據圖2和圖3所示的說明性實施例示出的第一種可能性,相應的排氣擋板元件6直接附接到車體部件1的基體3。
除了具有能夠經由(單個)排氣擋板元件6可逆地閉合的(單個)排氣口7的排氣裝置4的在功能上和結構上相對簡單的設計外,還可以設計具有多個排氣口7的排氣裝置4。
在圖2所示的說明性實施例中,例如在基體3中形成由至少一個基體部段3a,特別是腹板型或橫檔型的基體部段隔開的兩個開口或排氣口7。在這種情況下一個在另一個上方布置的至少兩個開口的形成通過分離過程來完成,使得基體3的某個區域保持在所述開口之間,從而形成基體部段3a。此外,排氣擋板元件6如此附接到基體3,使得其在閉合位置可逆地閉合基體中至少兩個開口,其中所述排氣擋板元件部分地抵靠在基體部段3a上。排氣擋板元件6附接在基體3的靠近基體中的至少兩個開口中的一個的邊緣區域中。基體部段3a至少在排氣擋板元件6的閉合位置處形成用于排氣擋板元件6的支撐點。排氣擋板元件6的打開位置以圖2中的虛線的方式示出。
在圖3所示的說明性實施例中,在基體3中同樣形成由至少一個基體部段3a,特別是腹板型或橫檔型的基體部段隔開的兩個開口或排氣口7。與圖2相反,第一排氣擋板元件6如此附接到基體3,使得其在閉合位置可逆地(僅)閉合基體中的第一開口。第一排氣擋板元件6附接在基體3的靠近基體中第一開口的邊緣區域中。另外的排氣擋板元件6如此附接到至少一個基體部段3a,使得其在閉合位置可逆地閉合基體中另外的開口。兩個開口的形成在此也通過分離過程來完成,使得基體3的某個區域保持在所述開口之間,從而形成基體部段3a。此外,然而與圖2所示的說明性實施例相反,附接多個排氣擋板元件6,其分別可逆地閉合基體中特定的開口,而不是附接單個排氣擋板元件6,其可逆地閉合基體中兩個開口。基體部段3a至少在第一排氣擋板元件6的閉合位置形成用于第一排氣擋板元件6的自由端的支撐點。同樣地,基體部段3a形成用于另外的排氣擋板元件6的附接點。
將相應的排氣擋板元件6附接到基體3或相應的基體部段3a的方法能夠借助至少一種形狀配合的、和/或力配合地、和/或材料配合的附接方法來實現。將相應的排氣擋板元件6附接到基體3或相應的基體部段3a能夠借助材料配合的附接方法,例如經由注塑成型工藝中的成型來完成。在此,相應的排氣擋板元件6的附接能夠與該排氣擋板元件6的形成同時進行。在這種情況下,如果相應的排氣擋板元件6由能夠注塑成型的熱塑性彈性體(tpe),例如三元乙丙橡膠(epdm)形成,則是有利的。
將相應的排氣擋板元件6附接到基體3或相應的基體部段3a的其他可能性如上所述,并且包括例如焊接、粘合、沖壓、鉚接或鎖定/夾持。
根據圖4和圖5所示的說明性實施例示出的第二種可能性,相應的排氣擋板元件6間接地,即經由至少一個另外的部件的中間連接而附接到車體部件1的基體3。在此,由嵌入在熱塑性合成材料基質,例如基于聚丙烯的合成材料基質中的非卷曲纖維形成的基體3出發。
這通過將相應的排氣擋板元件6經由以適當的方式連接在排氣擋板元件6和基體3之間的至少一個框架結構9間接地附接到基體3來實現。相應的框架結構9附接在基體中的開口上、其內部、或其區域中。至少一個排氣擋板元件6附接到或被附接在框架結構9上。相應的框架結構9包括至少一個腹板型或橫檔型的框架部段9a,以及形成與排氣裝置相關聯的排氣口7的部分的至少一個孔10。
這里同樣,除了具有能夠經由(單個)排氣擋板元件6可逆地閉合的(單個)孔10或排氣口7的排氣裝置4的在功能上和結構上相對簡單的設計外,還可以設計在框架結構中具有多個孔10或排氣口7的排氣裝置4。
在圖4所示的說明性實施例中,在框架結構9中設置由至少一個腹板型或橫檔型框架部段9a隔開的兩個孔10和在基體3中的相應的開口。排氣擋板元件6如此附接到框架結構9,使得其在閉合位置可逆地閉合框架結構中的兩個孔10和基體中的開口,其中所述排氣擋板元件部分地抵靠在框架部段9a上。排氣擋板元件6附接在框架結構9的與框架結構中的孔10相鄰的邊緣區域中。框架部段9a至少在排氣擋板元件6的閉合位置形成用于排氣擋板元件6的支撐點。
在圖5所示的說明性實施例中,在框架結構9中同樣形成由腹板型或橫檔型框架部段9隔開的兩個孔10。與圖4相反,第一排氣擋板元件6如此附接到框架結構9,使得其在閉合位置可逆地(僅)閉合框架結構中的第一孔10。該第一排氣擋板元件6附接在框架結構9的與框架結構中的第一孔10相鄰的邊緣區域中。另外的排氣擋板元件6如此附接到至少一個框架部段9a,使得其在閉合位置可逆地閉合框架結構中另外的孔10。與圖3所示的說明性實施例相似,同樣地是附接多個排氣擋板元件6,其分別可逆地閉合框架結構中特定的孔10,而不是附接單個排氣擋板元件6,其在閉合位置可逆地閉合框架結構中兩個孔10。相應的框架部段9a至少在第一排氣擋板元件6的閉合位置形成用于第一排氣擋板元件6的自由端的支撐點。同樣地,框架部段9a形成用于另外的排氣擋板元件6的附接點。
在此,將相應的排氣擋板元件6附接到相應的框架結構9或相應的框架部段9a的方法同樣是借助至少一種形狀配合的、和/或力配合地、和/或材料配合的附接方法來實現。類似的陳述適用于將相應的框架結構9附接到基體3。
盡管僅在圖1所示的說明性實施例的情況下進行了說明,但是相應的排氣擋板元件6能夠具有兩個功能上不同的區域,即附接區域6a和擋板區域6b。附接區域6a用于將排氣擋板元件6附接到基體3或框架結構9。擋板區域6b用于可逆地閉合相應的排氣口7。雖然擋板區域6b由軟彈性或柔性材料形成,比如tpe,但是附接區域6b由硬的或剛性材料形成,例如熱塑性合成材料,例如pa、pe、pp。
參照圖6至圖9進一步描述用于制造相應的車體部件1的方法的說明性實施例。
在圖6中示出的所述方法的第一步中,提供形式為由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個層的半成品以形成隨后的車體部件1的基體3的所述部分或一部分。所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個層能夠根據要生產的車體部件1的形狀和幾何結構而制成,也就是說,特別是能夠具有相應的幾何尺寸。
在圖7和圖8中示出的所述方法的第二步中,在基體3中形成開口或孔,以形成隨后的車體部件1的排氣裝置4的相應的排氣口7。相應的開口借助分離過程,即沖壓過程形成,其中基體3的某些部分從基體3的剩余部分被機械地移除,以在基體中形成相應的開口。為此,使用基本上兩件式的沖壓工具(未具體注明),該沖壓工具具有在其下部形成的尖刺樣沖壓元件。在該工具的上部形成有與該尖刺樣沖壓元件對應的凹部。在圖7和圖8所示的說明性實施例中,在基體3中形成具有圓形或近似圓形,即橢圓形或卵形形狀的開口。
在基體中形成的相應開口的尺寸能夠介于幾毫米和幾厘米之間。例如,在圖7和圖8中形成的圓形開口能夠具有1cm的直徑。特別是在開口相對小(即小于3mm的直徑或邊長的開口)的情況下,使用開口的數量和布置來確保排氣裝置4能夠起作用。用于該目的的合適布置會是例如矩陣型布置,其中多個相應的開口形成在多個行和列中,所述開口優選彼此靠近。
在圖9中示出的所述方法的第三步中,排氣擋板元件6被附接到基體3以形成排氣裝置4。至少一個排氣擋板元件6的附接以這樣的方式進行,使得其至少部分地可逆地閉合在基體中形成的開口。例如排氣擋板元件6到基體3的附接由沖壓工具11來完成,即通過沖壓工藝中的沖壓來完成。可替代的附接方法由上所述。
從圖7和圖8能夠看出,與在基體3中形成相應的開口以形成相應的通風口7一起實施或執行在基體3上的成形過程,特別是產生與要制造的車體部件1對應的三維部件幾何結構,與在基體3中形成相應的開口以形成相應的通風口7一起實施或執行。該成形過程通過同時的成形過程,例如深拉、壓制等來完成。
在所述方法的范圍中,還可以在基體中形成相應的開口以形成相應的排氣口7之前、之后或同時實施或執行至少一個精加工過程以將所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個層精加工成與待制造的車體部件1相對應的形狀或對于制造車體部件而言合適的形狀。同時的精加工例如能夠經由與在基體中形成相應的開口有關的沖壓工藝來實施。
還可以在基體3中形成相應的開口以形成相應的排氣口之前、之后或同時,實施或執行對基體3的至少部分的加熱。例如,所述加熱能夠通過能量密集的輻射,特別是紅外輻射,或通過用來實施所述方法所使用的裝置或單元的適當的溫度控制來實現。
當然,還可以提供由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的具有至少一個開口的至少一個(特別是片狀的)層以形成具有至少一個排氣口7的基體3的所述部分或一部分。在這種情況下,由于具有相應的開口的基體3已經存在,通常可以省略在基體3中單獨形成開口。
從參考圖6至圖9所示的說明性實施例描述的方法步驟能夠看出,可以實現相應的車體部件1的高度集成的并且在制造或工藝技術方面可靠的制造。特別地,可以以在制造或工藝技術方面可靠的方式將相應的排氣裝置4集成到相應的車體部件1中。
通過圖6至圖9所示的說明性實施例所解釋的方法經由用于制造相應的車體部件1的裝置(未具體注明)來執行。所述裝置包括:
-至少一個第一單元,其用于提供由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層以形成基體3的所述部分或一部分,并在所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層中形成至少一個開口以形成所述車體部件1的所述基體3或基體3的所述部分或一部分,或
-至少一個第一單元,其用于提供由嵌入在合成材料基體中的非卷曲纖維形成的并且具有至少一個開口的至少一個(特別是片狀的)層以形成具有至少一個排氣口7的車體部件1的基體3的所述部分或一部分,以及
-至少一個第二單元,例如注塑成型單元或沖壓單元,其用于將至少一個排氣擋板元件6如此附接到所述基體3或基體3,使得所述元件至少部分地閉合在基體中所形成的所述開口或至少一個開口,以形成排氣裝置4。
為了在所提供的由嵌入在合成材料基質中的非卷曲纖維形成的至少一個(特別是片狀的)層中形成至少一個開口以形成所述車體部件1的基體3的所述部分或一部分,所述第一單元能夠包括例如沖孔/彎曲單元。
為了將至少一個排氣擋板元件6如此附接到所述基體3或基體3,使得該排氣擋板元件至少部分地閉合形成在基體中的所述開口或至少一個開口以形成排氣裝置4,所述第二單元能夠包括注塑單元或沖壓單元。