CN111655545B - 包括集成连接元件的模制车身部件及相关的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种机动车的车身部件(1)，该车身部件形成外蒙皮并通过注塑热塑性材料制成，该车身部件包括：连接层(2)，该连接层在其一面上承载着导电迹线；以及与所述导电迹线(2)电连续的一个或多个连接板(3)，每个连接板均包括用于连接到一个或多个传感器(6)的连接装置(34)，其特征在于，所述连接层(2)和所述连接板(3)被包覆模制在所述形成所述车身部件(1)的热塑性材料中。

Description

包括集成连接元件的模制车身部件及相关的制造方法

技术领域

本发明涉及通过热塑性材料的注塑来制造机动车车身部件的领域。这些部件构成参与车辆形状和美观的外蒙皮，它们在很大程度上减轻了车辆的重量。而且，许多现代车辆都配备有后尾门或侧门，甚至配备有通过注塑制成的前保险杠或后保险杠。

背景技术

除了对这些部件的视觉外观的关注之外，由于它们暴露在车辆外部，因此越来越需要放置各种传感器以获取关于车辆状况的特定信息。

例如，车辆保险杠现在必须装有能协助驾驶员进行泊车操作的近距雷达或能够发回车辆相对于周围环境或周围车辆的位置的图像的摄像机。

因此，这些车身部件包括用于支撑这些传感器的装置以及用于将这些传感器连接至电源和集中控制部件的电缆桥架。传感器和电缆桥架由夹固装置固定，在发生碰撞时夹固装置允许拆卸传感器。夹爪通常通过焊接附接到车身部件。

夹爪的焊接，电缆桥架的安装，传感器的夹持以及连接器与传感器的连接,这些是不太可能利用自动化手段的操作，需要大量的工作时间,并且需要合格操作员介入。

发明内容

本发明的目的是提供一种原创的解决方案，该方案能够显著降低与上述实践相关联的成本。

本发明涉及一种机动车的车身部件，该车身部件形成外蒙皮并通过注塑热塑性材料制成，该车身部件包括：

连接层，该连接层在其一面上承载着导电迹线；和

与所述导电迹线电连续的一个或多个连接板，每个连接板均包括固定装置以及用于连接到一个或多个传感器的连接装置。

该车身部件的特征在于，所述连接层和所述连接板被包覆模制在形成车身部件的热塑性材料中。

由厚度小的、其上沉积有导电迹线的柔性膜形成的电连接层取代了将传感器连接到车辆集中箱的电缆。

还可以包括夹紧式固定装置的连接板，同时用作传感器的支撑件和连接装置。

在最终装配期间，不再需要焊接夹紧装置的夹爪和安装电缆桥架。传感器可以固定并直接***在连接板上预留的空间中，而无需通过额外的操作来接通连接器。

除了在最终装配阶段获得的实质性益处之外，由于减少了可能损害电气连接质量的腐蚀剂的进入点数量，因此所产生的车身部件包括具有更高可靠性的传感器。另外，导电迹线被集成到形成蒙皮的材料中，并且较少遭受在维护操作之后经常观察到的摩擦或拉扯。

同样地，由于不再需要焊接夹持装置的夹爪，也可以局部减小蒙皮的厚度并节省部件重量几百克。

最后，由于连接层具有柔性，因此可以沿循曲率比电缆桥架走的通道的曲率更大和更复杂的通道。该优点允许将传感器放置在以前难以通过电缆接近的位置。

本发明还涉及一种制造方法，该方法能够获得上述的车身部件，在该方法中执行以下步骤：

步骤A：在模具的可移动部分的表面上沉积一面上包括导电迹线的柔性连接层，使得所述连接层的与承载导电迹线的面相对的面与所述模具的表面接触，并且所述导电迹线布置成与形成在所述模具的可移动部分中的凹陷的凹型对准；

步骤B：将连接板叠置在所述连接层上，该连接板(3)包括一个或多个凸耳，所述凸耳的形状适于进入所述凹陷的凹型，所述凸耳布置成与所述凹陷的凹型对准并面向所述导电迹线；

步骤C：通过使所述模具的可移动部分靠近所述模具的固定部分来关闭所述模具，并注入热塑性材料，使得所述模具的型腔内存在的压力让所述连接板的凸耳进入所述凹陷的凹型，并使所述凸耳压在所述连接层的导电迹线上。

因此，连接板和连接层之间的连接在所述部件的模制操作时就得以完成。

根据本发明的车身部件可以单独地或组合地包括以下特征：

-所述连接层与所述连接板之间的电连续性由设置在所述连接板上并压在所述连接层的导电迹线上的凸耳来确保。

-所述连接板包括一个或多个连接管脚，所述连接管脚通过布置在连接板上的导电迹线电连接至所述凸耳。

-所述车身部件包括主连接板，所述主连接板经由所述连接层与所述车身部件的所有连接板电连接。

-所述连接层和所述连接板布置在所述蒙皮的从外部不可见的壁那一侧，使得所述连接层的导电迹线介于所述连接层和形成所述蒙皮的材料之间。

-所述连接板包括用于将传感器电连接到所述连接层的管脚。

-所述连接板包括用于支撑所述传感器的装置。

-在所述连接板中形成有用于支撑所述传感器的孔口。

-在形成所述外蒙皮的壁中设置有孔口，用以允许从所述蒙皮的从外部可见的壁那一侧通达所述传感器。

-所述车身部件包括连接在一个或多个连接板上的一个或多个传感器。

-所述传感器的类型是近距传感器、障碍物检测摄像机、道路轮廓检测摄像机、激光发射器/传感器或激光雷达、温度传感器、压力传感器。

根据本发明的方法还可以单独或组合地包含以下特征：

-在步骤B之前，将导电胶或导电漆沉积在所述凸耳的表面上。

-形成所述连接层和所述连接板的材料选自与形成所述外蒙皮的热塑性材料相容的材料。

-在步骤B中，将连接管脚***由弹性材料形成并强行***在形成于所述模具的可移动部分中的孔口内的楔子中，使得当所述弹性楔子完全进入所述孔口中时，所述管脚在所述楔子内被径向挤压，其中所述连接管脚在基本垂直于所述连接板的表面的方向上延伸。

-在步骤C结束时，将所述车身部件进行脱模，并且将传感器或连接器插到所连接板的管脚中。

附图说明

通过阅读附图将更好地理解本发明，这些附图是通过示例的方式提供的，并且不具有限制性，其中：

-图1是根据本发明的车辆前保险杠的示意图。

-图2是脱模后的车身部件的示意性截面图。

-图3是其上安装有传感器的车身部件的示意性截面图。

-图4是连接层和连接板的正视图。

-图5是在引入连接层和连接板之后的敞开的注塑模具的示意性侧视图。

-图6是闭合的注塑模具的示意性侧视图。

具体实施方式

图1示出了机动车辆的保险杠1，在以下的说明中保险杠1被视为形成限定车辆的总体形状的外蒙皮的车身部件。

从外部不可见的蒙皮内部面12承载连接层2，该连接层2连接到连接板3。主连接板7通过连接层2电连接到每个连接板3。主连接板7本身通过一束电缆51连接到车辆的集中箱5。

图2、3和4更好地示出了本发明的主题和各个部件的相应位置。

预先地,参照图4，连接层2优选地使用具有较小厚度的柔性膜22来制造，该柔性膜22上已经沉积了导电迹线23。柔性膜的使用使得能够容易地匹配车身部件的通常圆化的形状，并且能够通过轻松绕过它们而摆脱部件中制成的开口的位置。

然而，要让膜22不太薄以免对能到达导电迹线的侵蚀剂形成有效的屏障。选择形成该膜的材料，使其与形成车身部件的热塑性材料(例如含有滑石粉的聚丙烯)兼容。

导电迹线23使用本身已知的方法形成，例如导电墨水打印法，铜蒸发法，或者铜带轧制法。

连接板3还包括导电迹线33，该导电迹线33将凸耳31连接到沿基本垂直于连接板3的平面的方向延伸的管脚32。固定装置，这里是孔口34，用于容纳传感器6的主体62，传感器6的形状适于通过嵌入在所述孔口34中而被***。

因此，在以后的组装步骤中***的传感器是可拆卸的，并且在维护操作期间或在需要维修的碰撞情况下可以轻松更换。

将传感器固定在连接板上的固定装置的形状不是限制性的，并且如已经提到的那样，可以包括通过夹紧、榫合、胶合或者螺固而固定的固定装置。

连接板3可以由冲压的金属制成或通过注塑与形成蒙皮1的材料相容的材料而模制成型。

在图2中可见，蒙皮1在其背面12上承载连接膜，该连接膜被布置成使得导电迹线23介于膜22和形成蒙皮的背面12的材料之间。

同样布置在蒙皮1的背面12上的连接板3布置成使得连接板3的包括凸耳31的部分顶住连接层2的导电迹线的端部21，以便确保连接层2的迹线23和连接板3的管脚32之间的电连续性。因此，在凸销31处，连接板3介于形成蒙皮1的材料和连接层2的迹线23之间。

形成蒙皮1的材料被包覆模制在连接板3和连接层2上，使得连接板和连接层在从蒙皮1的外部不可见的内部面12的表面上保持可见。于是，形成蒙皮1的材料保护连接层2的导电迹线免受外部侵蚀。

图3示出了车身部件的剖视图，其中传感器6被***到了连接部件2的孔口34中，并且管脚32与传感器6的连接器插座60电连续。

还观察到，蒙皮1包括孔口13，该孔口布置成使得传感器的前表面61从蒙皮1的从外部可见的表面11那侧露出来。当传感器例如是摄像机时，该孔口13特别有用。

本发明还涉及一种适于制造如上所述的车身部件的注塑方法。

图5示出了模具4在关闭之前的剖视图。模具4包括可移动部分41和固定部分42。该模具的可移动部分41包括凹型46，凹型46的形状适应于连接板的连接凸耳31的形状。

在步骤A中，将连接层2压在可移动部分41的壁上，同时注意使该连接层的与承载导电迹线23的面相对的面与模具的可移动部分41的表面接触。放置连接层使得导电迹线23与凹型46对准布置。

在步骤B中，将连接板3抵在可移动部分41的壁上，同时注意凸耳31也与凹型46对准。因此在凸耳31处，连接层介于可移动部分41的壁和连接板3之间。于是，凸耳31面对连接层2的导电迹线23。

在这里可以看出，在采取了适当地布置液态热塑性材料的出口孔的预防措施的情况下，连接层2和连接板3在模具中的安装也可以在模具的固定部分42上进行。

在步骤C中，使可移动部分41抵靠模具的固定部分42，并且关闭模具。然后注入形成车身部件蒙皮的材料。液体形式的材料在压力下注入。

这样，在模具型腔中占主导的压力足以将连接板3牢固地施加到可移动部分41的壁上，并使连接板3的凸耳31进入凹型46中，使得凸耳31冲压连接层2并且在接触点21处与连接层2的导电迹线23建立电和机械接触。

在此将看到，凸耳和凸台的形状被调节，使得强行进入操作是有效的。

为了改善连接层2的迹线23与连接板3的凸耳31之间的电连续性，在进行如上所述的方法的步骤B之前，可以在迹线的凸耳或接触点21上沉积导电胶或导电漆。

连接板3和连接层2之间的电连接的这种简单实现形式给出了非常令人满意的结果，但是也可以使用替代方案，例如在连接层处形成扣眼，像压扣那样将凸耳用力***扣眼中。

在步骤C结束时，通过启动顶出器43将车身部件1从模具中取出。

为了防止液体材料沉积在连接板3的管脚32上，在步骤B之前或在该步骤期间，将所述管脚***弹性材料制成的楔子44中，楔子44强行穿入在模具的可移动部分41中形成的孔口48内。为了避免模具的过早磨损，弹性楔子44在环45中移动，环45由耐用材料形成并且能够在维护操作期间更换。如图6所示，一旦弹性楔子44就位，施加在弹性楔子上的径向压力就挤压连接板3的管脚32，并防止模制过程中用于形成蒙皮的液体渗透到插有管脚32的容腔中。

模具还包括凸台47，在本例中，凸台47布置在模具的可移动部分上，以在蒙皮1中形成允许传感器6通过的孔口13。

在随后的制造步骤中，车身部件可以通过简单的操作接收传感器6，在该操作过程中，将主体62***孔口34中，并将管脚32***插座60中，而无需安装连接线束。

在此观察到，主连接板7设计成在将车身部件组装到车辆上时接收连接器，而不是传感器，该连接器通过线束51将布置在车身部件上的传感器6连接到车辆的集中箱5。

附图标记列表：

1：注塑成型的外观件/蒙皮

11：从外部可见的蒙皮面

12：从外部不可见的蒙皮面

13：位置对准传感器的蒙皮孔口

2：连接层

21：连接层与连接板的凸耳的接触点

22：柔性膜

23：连接层的导电迹线

3：连接板

31：连接凸耳

32：电气连接管脚

33：连接板的导电迹线

34：用于通过和固定传感器的孔口

4：模具

41：模具的可移动部分

42：模具的固定部分

43：顶出器

44：弹性楔子

45：环

46：凹型

47：凸台

48：模具中用于容纳弹性楔子的孔口

5：集中箱

51：电缆线束

6：传感器/连接器

60：连接器插座

61：传感器的正面

62：传感器主体

7：主连接板。

Claims (11)

1.一种机动车的车身部件，该车身部件形成外蒙皮并通过注塑热塑性材料制成，该车身部件包括：

连接层（2），该连接层在其一面上承载着导电迹线（23）；和

与所述导电迹线（23）电连续的一个或多个连接板（3），每个连接板均包括用于容纳一个或多个传感器（6）的固定装置以及连接装置，

其特征在于，所述连接层（2）和所述连接板（3）被包覆模制在所述形成外蒙皮（1）的车身部件中，

其中，所述连接层（2）与所述连接板（3）之间的电连续性由设置在所述连接板（3）上并压在所述连接层（2）的导电迹线（23）上的凸耳（31）来确保，

其中，所述连接装置由一个或多个连接管脚（32）构成，所述连接管脚（32）通过布置在连接板（3）上的导电迹线（23）电连接至所述凸耳，所述连接板（3）用于将传感器（6）电连接到所述连接层（2）。

2.根据权利要求1所述的车身部件，其中，所述固定装置由形成在所述连接板（3）中的第一孔口（34）构成，用以支撑所述传感器（6）。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的车身部件，包括主连接板（7），所述主连接板经由所述连接层（2）与所述车身部件的所有连接板（3）电连接。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的车身部件，其中，所述连接层（2）和所述连接板（3）布置在所述外蒙皮（1）的从外部不可见的壁那一侧（12），使得所述连接层（2）的导电迹线（23）介于所述连接层（2）和形成所述外蒙皮（1）的材料之间。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的车身部件，其中，在形成所述外蒙皮（1）的壁中设置有第二孔口（13），用以允许从所述外蒙皮（1）的从外部可见的壁那一侧（11）通达所述传感器（6）。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的车身部件，包括连接在一个或多个连接板（3）上的一个或多个传感器（6）。

7.根据权利要求6所述的车身部件，其中，所述传感器（6）的类型是近距传感器、障碍物检测摄像机、道路轮廓检测摄像机、激光发射器/传感器或激光雷达、温度传感器、压力传感器。

8.一种通过注塑热塑性材料来制造形成机动车的外蒙皮的车身部件的方法，在该方法中执行以下步骤：

步骤A：在模具（4）的可移动部分（41）的表面上沉积一面上包括导电迹线（23）的柔性连接层（2），使得所述连接层的与承载导电迹线（23）的面相对的面与所述模具的表面接触，并且所述导电迹线（23）布置成与形成在所述模具（4）的可移动部分（41）中的凹陷的凹型（46）对准；

步骤B：将连接板（3）叠置在所述连接层（2）上，该连接板（3）包括一个或多个凸耳（31），所述凸耳的形状适于进入所述凹陷的凹型（46），所述凸耳（31）布置成与所述凹陷的凹型（46）对准并面向所述导电迹线（23）；

步骤C：通过使所述模具（4）的可移动部分（41）靠近所述模具（4）的固定部分（42）来关闭所述模具（4），并注入热塑性材料，使得所述模具的型腔内存在的压力让所述连接板(3)的凸耳(31)进入所述凹陷的凹型(46)，并使所述凸耳(31)压在所述连接层（2）的导电迹线（23）上，

其中，在步骤C结束时，将所述车身部件进行脱模，并且将传感器（6）或连接器插到所连接板（3）的连接管脚（32）中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤B之前，将导电胶或导电漆沉积在所述凸耳（31）的表面上。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，形成所述连接层（2）和所述连接板（3）的材料选自与形成所述外蒙皮（1）的热塑性材料相容的材料。

11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述连接板（3）包括在基本垂直于所述连接板（3）的表面的方向上延伸的连接管脚（32），并且其中，在步骤B中，将所述连接管脚（32）***由弹性材料形成并强行***在形成于所述模具（4）的可移动部分（41）中的第三孔口（48）内的弹性楔子（44）中，使得当所述弹性楔子（44）完全进入所述第三孔口（48）中时，所述连接管脚（32）在所述弹性楔子（44）内被径向挤压。