CN102164809A - 加强组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于梁的加强组件。在至少一个实施方式中，该加强组件包括载体元件，其具有前侧和后侧、多个块支撑部和至少一个设置在相邻的块支撑部之间的可弯曲部。每个块支撑部具有从前侧延伸到后侧的开口，和支撑在载体元件的前侧和后侧上的多个热致动可膨胀块。每个热致动可膨胀块设置在块支撑部之上，且设置在前侧上的每个热致动可膨胀块通过开口连接到在后侧上的相应的热致动可膨胀块。

Description

加强组件

相关申请的交叉参考

本申请要求2008年7月29日提交的美国临时申请第61/137299号的利益。

技术领域

本发明涉及用于加强梁、柱等等的加强组件。

背景技术

用于加强梁或柱、例如车辆中的A、B或C柱的加强组件是已知的。汽车中典型的A柱包括具有大致矩形横截面的内部细长元件，和配合在该内部矩形元件上的外部盖。传统的加强组件包括大致方括号形状或C形的元件，其构建成配合在该内部矩形元件和外部C形盖元件之间。该传统的加强元件包括设置在加强元件的两侧上的热致动可膨胀块。在加热、例如e涂层烘焙过程中，该可膨胀块达到其致动温度并致动。当块致动时，其膨胀并变成泡沫，该泡沫压在内部矩形元件和外部C形盖元件上。该泡沫与这两个元件结合，以牢固地将外部盖元件固定到内部矩形元件上，从而实质上增加整个B柱的强度。该强度的增加在基本上没有增加B柱重量的情况下发生。

由于传统的加强元件通常为C形或方括号形，因此当运输到汽车制造商或其他终端用户时，它们难以堆叠和/或密集地包装在运输板条箱和集装箱中。结果，包装有传统加强元件的集装箱包括大量未使用的空间，该未使用的空间显著地增加了运输成本。将有利的是，最大化运输空间的使用，降低与运输加强组件相关的成本。

发明内容

这里公开了一种用于梁的加强组件。在第一实施方式中，该加强组件包括具有前侧和后侧的载体元件。该载体元件具有多个块支撑部和至少一个设置在相邻的块支撑部之间的可弯曲部。每个块支撑部具有从前侧延伸到后侧的开口。该加强组件还包括支撑在载体元件的前侧和后侧上的多个热致动可膨胀块。每个热致动可膨胀块设置在块支撑部之上。设置在前侧上的每个热致动可膨胀块通过开口连接到在后侧上的相应的热致动可膨胀块。

在第一实施方式的实现中，每个可弯曲部的厚度小于每个相邻的块支撑部的厚度。

在第一实施方式的另一实现中，每个热致动可膨胀块沿着块支撑部中的相应的一个纵向地延伸块支撑部中的所述相应的一个的基本上整个长度。

在第一实施方式的另一实现中，块支撑部中的至少一些包括多个肋。

在第一实施方式的另一实现中，每个可弯曲部具有充分的柔性以允许相邻的块支撑部相对彼此弯曲大约45°。在该实现的变形中，可弯曲部可以具有充分的柔性以允许相邻的块支撑部相对彼此弯曲大约90°。

在第一实施方式的另一实现中，所述载体元件可以包括聚丙烯。在该实现的变形中，所述聚丙烯可以是能够耐受达到大约350°F的温度而基本上不劣化。

在第一实施方式的另一实现中，所述载体元件可以包括尼龙。

在第一实施方式的另一实现中，每个热致动可膨胀块可以由致动时体积膨胀100％的材料制成。

在第二实施方式中，用于梁的加强组件包括大致平面的并具有前侧和后侧的注塑模制的载体元件。该载体元件具有多个沿着载体元件纵向地延伸的块支撑部。该载体元件还包括多个活铰链。每个活铰链设置在相邻的块支撑部之间。该加强组件还包括支撑在载体元件的前侧和后侧上并邻近块支撑部设置的多个热致动可膨胀块。

在第三实施方式中公开了一种加强的通道组件。该加强的通道组件包括通道元件，构建用于接合该通道元件的盖元件，和加强子组件。该加强子组件设置在该通道元件和盖元件之间。该加强子组件包括具有多个块支撑部和设置在相邻的块支撑部之间的至少一个可弯曲部的载体元件。该加强子组件还具有支撑在载体元件的前侧和后侧上的多个热致动可膨胀块。每个热致动可膨胀块设置在块支撑部之上。所述热致动可膨胀块在热致动后结合到通道元件的一部分和盖元件的一部分上，从而通过致动的块使得通道元件和盖元件基本上相对彼此固定不动。

在另一个实施方式中公开了一种制造加强的通道组件的方法。该方法包括提供通道元件、构建用于接合该通道元件的盖元件和具有载体元件的加强子组件，该加强子组件具有多个块支撑部和设置在相邻的块支撑部之间的至少一个可弯曲部以及支撑在每个块支撑部的前侧和后侧上的多个热致动可膨胀块。该方法还包括邻近通道元件放置加强子组件，邻近该加强子组件放置盖元件，将该盖元件压靠在加强子组件上并压在通道元件上方，以使得加强子组件在可弯曲部处绕着该通道元件弯曲。该方法还包括致动可膨胀块以使得所述可膨胀块结合到通道元件和盖元件上。

附图说明

这里的说明参考了附图，其中在所有几个视图中，类似的参考数字表示类似的部件，其中：

图1是示出具有A、B和C柱的汽车的示意图；

图2是具有现有技术的加强组件的图1的车辆的B柱的横截面图；

图3-6示出了用于制造根据本发明的实施方式的加强组件的过程；

图7示出了用于根据本发明的加强组件的实施方式的载体元件；

图8-9示出了在不同方位的根据本发明的实施方式制造的加强组件；

图10示出了折叠为基本上平坦的图8-9的加强组件；和

图11-12示出了多个图10的加强组件，它们一个堆叠在另一个的顶部上，以示出示例的包装/运输构造。

具体实施方式

本发明的详细的实施方式公开在这里；然而，需要理解的是，公开的实施方式仅仅是本发明的示例，其可以以不同的和可选的方式实施。附图没有必要按比例绘制，一些特征可以放大或缩小以示出特定构件的细节。因此，这里公开的特定结构和功能细节不应理解为限定性的，而是仅仅作为权利要求的代表性的基础和/或教导本领域技术人员不同地应用本发明的代表性的基础。

如上讨论的，与传统的加强组件相关的一个问题是它们由于传统的C形或方括号形横截面的形状而导致的不可弯曲性。该构造使得传统的加强件难以密集地包装在集装箱中。本发明在至少一个实施方式中通过以下方式解决该问题，即构建具有至少一个可弯曲部的加强组件，从而使得加强组件的不同部分相对彼此能够折曲、弯曲和/或折叠。本发明的加强组件能够折叠为相对平坦用于运输，与传统的加强组件通常所允许的相比，这能够允许大得多的包装密度。通过连接加强组件的不同部分的一个或多个柔性的/可弯曲的部分，本发明的加强组件的实施方式可以折叠成为或接近传统的C形横截面，用于接合和加强隔室和通道(例如在车辆上的A、B和C柱)。

传统的加强组件包括载体或基体，其由聚合材料或金属材料制成，并构建为方括号或C形的通常形状。该传统的基体通常被可膨胀的热致动乳香树脂(mastic)完全覆盖，当达到致动温度时，该乳香树脂膨胀预定的量。该乳香树脂材料在其预致动状态下通常是不可弯曲的。因此，如果传统的加强组件的不同部分相对彼此弯曲，如同在将其折叠平坦中所必要的那样，这样的变形能够损坏乳香树脂或引起其从载体分离。第二次弯曲传统的加强组件的不同部分以允许其接合车辆的柱的动作可能引起乳香树脂进一步的损坏和/或乳香树脂进一步从载体分离。除了其他问题外，当乳香树脂材料热致动时，这样的损坏能够导致加强组件和柱之间差的粘合。因此，传统的加强组件为运输目的或组装目的而变形。

在本发明的实施方式中，加强组件包括载体元件，其具有指定的区域或部分用于承载可膨胀热致动乳香树脂材料。设置在这些乳香树脂承载部分之间的是载体无乳香树脂材料的部分。这样，加强组件的乳香树脂承载部分可以相对彼此弯曲，因为载体无乳香树脂的部分用作柔性的或弯曲的位置、弱点、活铰链之类。这允许加强组件的乳香树脂承载部分相对彼此弯曲而不损坏乳香树脂，也不会引起乳香树脂从载体上分离。这允许加强组件折叠为平坦或基本平坦，以允许加强组件更高密度的包装，从而减小集装箱中未使用的空间的量。结果，多得多的加强组件可以包装到现有的集装箱内。通过载体的可弯曲部弯曲和折曲(从而用作用于加强组件相邻的乳香树脂承载部分的铰链)，加强组件可以弯曲为C形或方括号形构造。上面讨论的原理可以通过参考附于本申请中的专利附图和通过下面的讨论而得到更好的理解。

对于图1，示意性地示出车辆20。尽管车辆20示出为轿车，需要理解的是，本发明的教导同样适用于所有类型的汽车，包括但是不限于私家车、双座车、敞篷汽车、运动型多用途车辆、越野型多用途车辆、轻载和重载卡车、小型货车、全尺寸厢式汽车和公共汽车。而且，本发明的教导不限于用于汽车，而是同样可以用于其它运载工具，包括但是不限于飞机、船只、太空船和其他陆上船，例如轨道驱动运载工具。而且，本发明的教导不限于用于运载工具，其可以用于任何这样的应用中，其中需要加强空心的通道或甚至实心的伸长元件。

车辆20包括A柱组件22、B柱组件24和C柱组件26。在示出的实施方式中，加强组件已经组装到B柱组件24。B柱24的横截面沿着线2-2取得并示出在图2中。

图2示出了B柱组件24的横截面，其包括梁或通道元件28、现有技术的加强组件30和盖元件32。通道元件28是大致矩形的构造，尽管在其他应用中，其可以具有任何合适的横截面。通道元件28是空心的，以提供空间使得座椅安全带和其他车辆构件通过。通道元件28可以包括钢或其他合适的金属或者金属合金。盖元件32具有方括号形或C形横截面，并构建用于配合在通道元件28上。盖元件32可以由包括钢和其他合适的金属和金属合金的材料制成。现有技术的加强组件30包括可膨胀块34和载体元件36。该可膨胀块34包括环氧基结构泡沫，其在热致动后膨胀。当达到预定的致动能量时，该可膨胀块膨胀，在一些实施方式中，膨胀达到100％或200％或甚至更多，由此其接触和粘合盖元件32和通道元件28。在可膨胀块34已经热致动之后，其变得基本上刚硬，具有高的弹性模量。可膨胀块34用作弹性地粘合盖元件32到通道元件28上的粘合剂。盖元件32到通道元件28上的弹性粘合具有实质上增加B柱组件24的强度的效果，使得其与完全由钢或其他合适的金属或金属合金制成的类似尺寸的柱具有基本上相同的强度，但是具有更小的重量。

载体元件36用作基体，以在热致动之前、过程中和之后支撑可膨胀块34。载体元件36可以由包括尼龙、钢、铝、锰、聚酰胺和高温聚丙烯的材料制成。

如上所述，现有技术的加强组件30具有基本上不可弯曲的缺点，从而使得其不同的横向部分不能够在不引起乳香树脂材料的损坏/损失/分离的情况下相对彼此弯曲。在至少一个实施方式中，根据本发明的教导制造的加强组件38(在图6中最佳示出)解决该问题。在至少图3-6中示例的实施方式中，加强组件38包括载体元件36和多个可膨胀块34。载体元件36具有前部37和后部39，并包括多个块支撑部40以支撑可膨胀块34。设置在每个块支撑部40之间的是可弯曲部42，其允许块支撑部40相对彼此弯曲。在至少示出的实施方式中，没有可膨胀块34设置在一个或多个可弯曲部42上面。然而，需要理解的是，在一些实施方式中，可膨胀块34可以设置在可弯曲部42上面。在这样的实施方式中，可能需要的是，相比于支撑在块支撑部40上的可膨胀块34，这样的可膨胀块相对较薄。例如，设置在块支撑部40上的可膨胀块34的厚度典型地为1.0到10mm，而在可弯曲部42上的可膨胀块的厚度典型地小于0.5mm，更典型地为0.01到0.25mm。

载体元件36可以由任何耐高热的聚丙烯制成，包括但是不限于尼龙、铝、钢、锰、聚酰胺和高温聚丙烯。此外，也可以采用任何这样的材料，其在达到250°F的温度时基本上不变形，并具有足够的延展性以在铰链处弯曲。如同在本申请中采用的，术语“高热”指350°F或以上的温度。在一些实施方式中，载体元件36可以采用注塑模制工艺制造。在一些实施方式中，可弯曲部42可以模制为比相邻的块支撑部40薄。在这些实施方式中，可弯曲部42可以具有1.0到50mm的厚度，而块支撑部可以具有0.5到5mm的厚度。在其他实施方式中，凹口44(参见图3)可以从载体元件36上切去，以为载体元件36提供预定弱点，从而限定将发生弯曲的区域。在其他实施方式中，可以采用用于弱化载体的任何其他合适的方法。

可膨胀块的组分不特别地限定，只要其具有通过施加外部加热、例如在大约140到210℃(汽车主体在汽车的电解沉积或烘漆工艺中所承受的典型温度)而起泡和膨胀并能够形成为固体形状的属性。在优选实施方式中，用于形成可膨胀块的组分选择为使得组分在室温下是固体且尺寸稳定，但是当加热到升高的温度时能够充分地软化，使得该组分能够被模制(例如通过注塑模制)为需要的形状和形式(该升高的温度低于使得该组分致动和起泡所需的温度)。优选地，可膨胀块由至少一种树脂(例如热塑或热固树脂)和至少一种潜在起泡剂(例如这样的起泡剂，其在室温下是稳定的，但是在施加热时致动，例如潜在的化学起泡剂和封装的物理喷吹剂)组成。可以采用不同的热致动可起泡材料，例如聚氨酯的、环氧的、橡胶的或石蜡基热起泡材料的混合物，填充剂(包括低密度填充剂，例如空心玻璃微滴)，和/或热致动熟化或交联剂，并且这样的可起泡材料的特定的例子包括那些公开在美国专利第6573309、6403222、6348513、6218442和6376564号中，和美国专利公开第2006-0209310和2004-0266899号中的，它们的每个通过参考整个地结合于此。合适的可起泡材料也可商业获得，例如Henkel AG&Co.KGaA及其关联公司所销售的TEROCORE产品。

制造B柱组件24(或者任何其它加强通道)的示例过程在图3-6中示出。对于图3，加强组件38邻近通道元件28放置。盖元件32邻近加强元件38放置并放置在加强元件38与通道元件28相反的一侧。然后在朝着通道元件28的方向上按压盖元件32。图4示出了这样的动作：盖元件32接触可膨胀块34，引起外侧的可膨胀块34相对于中心放置的可膨胀块34弯曲，从而使得加强组件38包覆在通道元件28周围。

对于图5，盖元件32已经按压到围绕通道元件28的位置，而加强组件38夹在盖元件32和通道元件28之间。可弯曲部42为不同的块支撑部40提供限定的弯曲区域，并抑制载体元件36在其他区域弯曲。

对于图6，在图5示出的松弛组装的B柱24加热到可膨胀块34的热致动温度处或之上的温度之后，可膨胀块34致动并膨胀为泡沫。可膨胀块34可以在热致动过程中膨胀多达100％、200％或更多，从而填充松弛组件的一些空隙和空的空间。当致动时，可膨胀块34能够粘合到盖元件32和通道元件28上。一旦可膨胀块34的热致动完成了，盖元件32弹性地粘结到通道元件28，这大大加强了B柱组件24的强度和刚度。

对于图7，示出了载体元件36的另一个实施方式的透视图。在示出的实施方式中，载体元件36包括多个块支撑部40和两个可弯曲部42。如在图中示出的，载体元件36包括多个模制的铰链43。四个模制的铰链43设置在两个可弯曲部42中，每个可弯曲部中两个。顺序标识为A、B、C和D的所述模制的铰链43位于块支撑部40内。在将可膨胀块34附着于块支撑部40之前，模制的铰链A、B、C和D允许将块支撑部40处理为多种不同的需要的构造，如特定应用所需要的那样。例如，在某些实施方式中，可弯曲部42能够被充分地弯曲以允许相邻的块支撑部40相对彼此弯曲15°到180°，在其他实施方式中，相对彼此弯曲30°到120°，在还有其他实施方式中，相对彼此弯曲45°到90°。在图8-11所示出的构造中，块支撑部40通过它们各自的中心具有大约110°的弯曲。这可能是需要的，以便于将载体元件36一个堆叠于另一个之上。在其他应用中，可能需要的是，具有基本上平坦的块支撑部40。

在载体元件36模制或以其它方式生产之后，可膨胀块34通过任何方法附着到载体元件36上，该方法有效地将乳香树脂附着到载体，包括将乳香树脂插入模制在载体周围。在一些实施方式中，可膨胀块34可以包覆模制到载体元件36上。可选地，也可以使用机械装置，例如夹、支架、销等等。在一些实施方式中，粘合剂可以用于将可膨胀块34粘附到载体元件36上。在还有其他的实施方式中，可膨胀块34可以形成为使得其足够粘，以粘附到载体元件36的表面。如在图7中所示出的，每个块支撑部40具有一个或多个从前侧延伸到后侧的开口，以允许设置在块支撑部前面的热致动的可膨胀块34连接到设置在后侧的相应的热致动可膨胀块34。

载体元件36的构造可以模制以适应通道元件和盖元件的任何横截面几何形状。在图7示出的载体元件36的实施方式中，可弯曲部42模制为具有比邻近的块支撑部40更小的厚度。在这些实施方式中，可弯曲部42具有0.5mm到5mm的厚度，而块支撑部具有1.0到50的厚度。在其他实施方式中，载体元件36的整个横截面的厚度可以基本上均匀，而可弯曲部可以具有凹口或例如通过铣削移除材料层。载体元件36还可以包括多个夹46，其允许在盖元件32推入到位并围绕着加强组件38和通道元件28之前，加强组件38松弛地组装到通道元件28并大致地保持在位。

如在图7中示例的，载体元件36包括多个肋48。在本实施方式中，肋48出现在块支撑部40中。这允许在载体元件36的一侧上的可膨胀块34粘附到在载体元件36的相对侧上的可膨胀块34上。在至少一个实施方式中，肋48是1.0到50mm厚，5到50mm长，和5到100mm的间隔。在至少一个实施方式中，块支撑部40是100mm到1.0m(米)长并包括10到100个肋。在其他实施方式中，不同于在块支撑部40处具有肋48，载体元件36可以包括网孔。通过允许在加强组件38中使用更少的材料，导致更低的生产成本，肋和网孔的使用可能是有利的。在还有其他实施方式中，不同于模制带有肋48的载体元件36，载体元件36可以具有多个用作块支撑部的平面元件。在这样的实施方式中，槽、孔或多个孔将需要在不同的位置限定在载体元件36的平面表面中，以使得在载体元件的相对侧上的可膨胀块互相粘合。这对于结构地加强B柱组件24可能是必要的。

图8-9示例了加强元件38，包括在不同方位中示出的载体元件36和可膨胀块34。

图10示例了图8-9的加强组件38，在大致平面的构造中。载体元件36可以模制或制造为，使得在其自然(受压前)条件下基本上是平坦的，然后弯曲以接合通道元件28。可选地，载体元件36可以模制为使得其在自然状态下具有C形或方括号形横截面，然后弯曲为大致平坦的构造用于包装。可选地，载体元件36可以在其自然条件下具有任何其他形状，并根据需要变形。

图11和12示出了多个加强组件38，在大致平坦的构造中一个嵌套在另一个之上，用于包装到集装箱内。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，这些实施方式不旨在示出和描述本发明所有可能的形式。而是，在本说明中使用的措辞是说明用措辞而不是限定，需要理解的是，不同的改变可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出。

Claims (20)

1.一种用于梁的加强组件，该加强组件包括：

具有前侧和后侧的载体元件，该载体元件具有多个块支撑部和设置在相邻的块支撑部之间的至少一个可弯曲部，每个块支撑部具有从前侧延伸到后侧的开口；和

支撑在载体元件的前侧和后侧上的多个热致动的可膨胀块，每个热致动的可膨胀块设置在块支撑部之上，且设置在前侧上的每个热致动的可膨胀块通过开口连接到在后侧上的相应的热致动的可膨胀块。

2.根据权利要求1所述的加强组件，其中每个可弯曲部的厚度小于每个相邻的块支撑部的厚度。

3.根据权利要求1所述的加强组件，其中每个热致动的可膨胀块沿着块支撑部中的相应一个纵向地延伸基本上块支撑部中的所述相应一个的整个长度。

4.根据权利要求1所述的加强组件，其中块支撑部中的至少一些包括多个肋。

5.根据权利要求1所述的加强组件，其中每个可弯曲部具有充分的柔性以允许相邻的块支撑部相对彼此弯曲大约45°。

6.根据权利要求1所述的加强组件，其中可弯曲部具有充分的柔性以允许相邻的块支撑部相对彼此弯曲大约90°。

7.根据权利要求1所述的加强组件，其中所述载体元件包括聚丙烯。

8.根据权利要求7所述的加强组件，其中所述聚丙烯能够耐受达到大约250°F的温度而基本上不劣化。

9.根据权利要求1所述的加强组件，其中所述载体元件包括尼龙。

10.根据权利要求1所述的加强组件，其中每个热致动的可膨胀块由致动时体积膨胀100％的材料制成。

11.根据权利要求1所述的加强组件，其中至少一个可弯曲部基本上没有热致动的可膨胀块。

12.根据权利要求1所述的加强组件，其中至少一个可弯曲部没有热致动可膨胀块。

13.根据权利要求1所述的加强组件，其中每个可弯曲部具有充分的柔性，以允许相邻的块支撑部相对彼此弯曲30°到120°。

14.一种用于梁的加强组件，该加强组件包括：

大致平面的并具有前侧和后侧的注塑模制的载体元件，该载体元件分成多个沿着载体元件纵向地延伸的块支撑部，和多个活铰链，每个活铰链设置在相邻的块支撑部之间；和

支撑在载体元件的前侧和后侧上并邻近块支撑部设置的多个热致动的可膨胀块。

15.根据权利要求14所述的加强组件，其中至少一个活铰链没有热致动可膨胀块。

16.一种加强的通道组件，包括：

通道元件；

构建用于接合该通道元件的盖元件；和

设置在该通道元件和盖元件之间的加强子组件，该加强子组件具有：

载体元件，该载体元件具有多个块支撑部和设置在相邻的块

支撑部之间的至少一个可弯曲部；和

支撑在载体元件的前侧和后侧上的多个热致动的可膨胀块，

每个热致动可膨胀块设置在块支撑部之上，

其中，所述热致动的可膨胀块在热致动后结合到通道元件的一部分和盖元件的一部分上，从而通过致动的可膨胀块使得通道元件和盖元件基本上相对彼此固定不动。

17.根据权利要求16所述的加强的通道组件，其中每个可弯曲部的厚度小于每个相邻的块支撑部的厚度。

18.根据权利要求16所述的加强的通道组件，其中块支撑部中的至少一些包括多个肋。

19.一种制造加强的通道组件的方法，包括：

提供通道元件、构建成接合该通道元件的盖元件和具有载体元件的加强子组件，该加强子组件具有多个块支撑部和设置在相邻的块支撑部之间的至少一个可弯曲部，以及支撑在块支撑部的前侧和后侧上的多个热致动的可膨胀块；

邻近通道元件放置加强子组件；

邻近该加强子组件放置盖元件；

将该盖元件压靠在加强子组件上并压在通道元件上方，以引起加强子组件在可弯曲部处绕着该通道元件弯曲；和

致动可膨胀块以使得所述可膨胀块结合到通道元件和盖元件上。

20.根据权利要求19所述的制造加强的通道组件的方法，其中至少一个可弯曲部没有热致动的可膨胀块。

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