用于車輛的增強(qiáng)的可模壓鉚接組件的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]諸如機(jī)動(dòng)車輛、皮卡車、運(yùn)動(dòng)型多用途車、小型貨車、貨車或者其他客車的車輛通常使用用于其結(jié)構(gòu)的鋼材。然而，基于特殊車輛設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)于更有效率車輛的需求已導(dǎo)致要考慮各種結(jié)構(gòu)和車身材料。例如，為了幫助符合燃料效率目標(biāo)或要求(例如燃料使用效率標(biāo)準(zhǔn)(CAFE)規(guī)定)，取代和/或除了傳統(tǒng)的金屬部件之外，車輛可結(jié)合非金屬、塑料、復(fù)合和/或增強(qiáng)材料(諸如，例如纖維增強(qiáng)塑料)來(lái)降低重量同時(shí)維持合適的強(qiáng)度和剛度性能。這種部件的連接件和材料的完整性和穩(wěn)健性在各種方式上影響車輛的性能，包括車輛的強(qiáng)度以及車輛的噪聲、振動(dòng)和粗糙性(NVH)特性。然而，傳統(tǒng)的制造方法并不可應(yīng)用至替代的材料需求。例如，增強(qiáng)的復(fù)合材料不能進(jìn)行焊接，并且它們可引起金屬緊固件腐蝕。其他的接合技術(shù)并不適合大眾市場(chǎng)周期。在另一個(gè)示例中，如果車輛材料和緊固件具有顯著不同的熱膨脹特性，則由于熱循環(huán)可使接合件完整性受損。因此，目前很難在大眾市場(chǎng)的客車中提供用于非金屬、塑料、復(fù)合和/或增強(qiáng)材料(諸如，纖維增強(qiáng)塑料)的可施加足夠穩(wěn)健性的連接件。
【附圖說(shuō)明】
[0002]圖1是根據(jù)本公開原則的車輛部件的示例性組件的橫截面視圖。
[0003]圖2是分別定位有重疊的孔穿過(guò)其中的示例性車輛結(jié)構(gòu)構(gòu)件的橫截面視圖。
[0004]圖3A至圖3C是用于根據(jù)本公開原則的組件的示例性緊固部件的橫截面視圖，該緊固部件包括包覆支撐主體的增強(qiáng)的外部可模壓主體。
[0005]圖4是用于根據(jù)本公開原則的組件的示例性緊固部件的另一示例性支撐主體的橫截面視圖。
[0006]圖5A至圖5C是用于形成根據(jù)本公開原則的組件的系統(tǒng)的橫截面視圖。
[0007]圖6示出了用于形成根據(jù)本公開原則的組件的示例性步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0008]圖1是根據(jù)本公開原則的車輛部件的示例性組件10的示例性橫截面視圖。該示例性組件10包括第一和第二結(jié)構(gòu)部件12和14。在一個(gè)示例中，第一和第二部件12和14為用于車輛(諸如，客車、運(yùn)動(dòng)型多用途車、小型貨車等)的車身部件。在該示例性實(shí)施方式中，第一和第二部件12和14彼此鄰接。應(yīng)理解的是，本公開的原則可應(yīng)用至各種車輛組件，這包括帶有大于兩個(gè)部件的組件。
[0009]根據(jù)本公開的原則，第一和第二部件12和14中的至少一個(gè)由非金屬、塑料、復(fù)合和/或增強(qiáng)材料(例如，諸如纖維增強(qiáng)塑料)制成和/或包括以上。在一個(gè)示例中，第一和第二部件12和14中的一個(gè)可由碳纖維增強(qiáng)塑料材料制成，并且另一個(gè)也可由碳纖維增強(qiáng)塑料材料、另一種非金屬、塑料、復(fù)合和/或增強(qiáng)材料、或者金屬材料制成。第一和第二部件12和14可具有基本上相同的材料組成。
[0010]進(jìn)一步參照?qǐng)D2，第一和第二部件12和14分別包括第一和第二孔16和18。第一和第二部件12和14被定位成使得第一和第二孔16和18彼此重疊。在某些實(shí)施方式中，如在圖2的示例性視圖中所示出的，第一和第二部件12和14可被安置成使第一和第二孔16和18居中，S卩，中心對(duì)齊。
[0011]組件10進(jìn)一步包括延伸穿過(guò)第一和第二部件12和14的第一和第二孔16和18的緊固件或接合部件20。接合部件20包括可模壓外部主體22，其至少部分地包覆相對(duì)剛性的支撐軸或主體24。應(yīng)理解的是，在本文中描述的外部主體“至少部分地包覆”支撐主體在某些實(shí)施方式中包括:其中支撐主體或軸的一部分或多部分或者其構(gòu)件可凸出穿過(guò)外部主體至接合部件的外表面，但是外部主體圍繞支撐主體充分地延伸以維持支撐主體相對(duì)于外部主體的固定。此外，如本文所使用的，“可模壓”指的是材料在某些情況下可重復(fù)地變形和熔化，諸如熱塑性聚合物材料，以及由于所施加的變形條件(即，加熱、加壓等)而基本上不可逆地硬化或化學(xué)變化的材料，例如熱固性聚合物材料。因此，外部主體22可包括熱塑性材料(例如，尼龍)和熱固性材料(例如，環(huán)氧樹脂或聚酯纖維)中的一種。除了這種可模壓材料之外，外部主體22可包括增強(qiáng)材料32。
[0012]進(jìn)一步參照?qǐng)D3A至圖3C，附加的接合部件20’和20”連同接合部件20 —起全部示出為示例性預(yù)變形狀態(tài)，例如，基本上為圓柱形。附加的接合部件20’和20”分別具有外部主體22’和22”，外部主體分別包括變化的增強(qiáng)材料32’和32”。例如，增強(qiáng)材料32、32’和32”可包括多種纖維和/或顆粒材料(例如，碳纖維、玻璃、芳綸以及其他天然纖維)；滑石和金屬薄片；以及玻璃珠中的一種或更多種。應(yīng)理解的是，除了在增強(qiáng)材料上的變化之夕卜，本文中對(duì)接合部件20的描述同樣應(yīng)用于接合部件20’和20”。
[0013]如在圖1和圖3A至圖3C中所示出的，支撐主體24、24’和24”分別至少部分地由可模壓外部主體22、22’和22”包覆，并且每一個(gè)可大體呈圓柱形。參照?qǐng)D4，另一支撐主體24”’包括肋狀鎖定構(gòu)件34”’，該鎖定構(gòu)件從其外表面徑向地凸出。根據(jù)本公開的原則，該鎖定構(gòu)件34”’有助于使得支撐主體24”’相對(duì)于在車輛部件組件中對(duì)應(yīng)的接合部件的可模壓外部主體機(jī)械地固定。例如，鎖定構(gòu)件34”’會(huì)對(duì)支撐主體24”’相對(duì)于至少部分地包覆的外部主體的縱向移動(dòng)提供附加的阻力。應(yīng)理解的是，根據(jù)本公開的原則的支撐主體或軸可包括多種幾何形狀，包括多種構(gòu)造的凸出鎖定構(gòu)件，諸如間隔開的球形突起或螺紋。這種結(jié)構(gòu)可明顯地影響支撐主體或軸的橫截面面積。還應(yīng)理解的是，除了包括在支撐主體24”’中的鎖定構(gòu)件之外，支撐主體24、24’、24”及24”’在本文中的描述同樣地可彼此適用。
[0014]在圖5A至圖5C和圖6中示出了用于形成組件10以及第一和第二部件12和14與接合部件20的系統(tǒng)和步驟100。具體地參照?qǐng)D5A和圖6的方框102，模具組件50以底座部件52和鼻狀部件54使第一和第二部件12和14固定，其中第一和第二孔16和18重疊。底座部件52具有成型凹口 56，并且鼻狀部件54具有與成型凹口 56重疊的通孔58。第一和第二部件12和14定位在模具組件50中，并且第一和第二孔16和18與成型凹口 56和通孔58重疊。如在圖5A至圖5C中所示出的，第一和第二孔16和18可與成型凹口 56和通孔58居中，S卩，中心對(duì)齊。
[0015]具體參照?qǐng)D5B和圖6的方框104，第一和第二部件12和14固定在模具組件50中，接合部件20可延伸穿過(guò)鼻狀部件54的通孔58和第一和第二孔16和18并且與成型凹口 56接合。在示例性示出的實(shí)施方式中，接合部件20定位成以大致呈圓柱形的預(yù)成型構(gòu)造穿過(guò)第一和第二部件12和14。
[0016]具體參照?qǐng)D5C和圖6的方框106，接合部件20定位在第一和第二車輛部件12和14之間，模具組件50的沖壓構(gòu)件60延伸進(jìn)入鼻狀部件54的通孔58中且與接合部件20接合，如在圖5C中所示出的。沖壓構(gòu)件60使接合部件20的可模壓外部主體22變形進(jìn)入成型凹口 56、第一和第二孔16和18以及通孔58在沖壓構(gòu)件60與第一車輛部件12之間的區(qū)域中。
[0017]如在圖5A至圖5C中所示出的，溫度控制裝置62可熱連接至模具組件50以提供加熱或冷卻從而幫助可模壓外部主體22的固化和/或變形工藝。例如，參照?qǐng)D6的方框108，步驟100的一部分可確定出是否這種溫度控制為需要的或預(yù)期的。如果不是，參照?qǐng)D6的方框