CN103415437B - 增强了的面板结构 - Google Patents

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Abstract

这里公开了示例的增强了的结构例如面板结构以及制造它的方法。增强了结构可以包括沿面板延伸的面板支承件。面板支承件与面板相比可以相对刚性。结构还可以包括可膨胀支承件，该可膨胀支承件具有安装在面板支承件上的本体部分。本体部分可以由可膨胀材料形成，使得本体部分被构造成一旦膨胀就与面板接合，从而在膨胀提供了后在面板和面板支承件之间作用的膨胀了的支承件。

Description

增强了的面板结构
背景技术
用于汽车用途的面板（例如顶板或门面板）通常相对较薄，以便满足汽车重量要求和允许面板出于美观和制造原因按照需要被成形。这些面板的尺寸和大致扁平形状使得它们容易变形。例如，金属板面板可以在汽车车体涂覆或涂漆操作过程中在施加热的情况下膨胀。另外，面板可以在振动或者在汽车操作过程中给予面板的其它应力期间经历变形。
因此，汽车面板通常使用另外的结构件，例如有肋的支架或增强件来增强。通常，这样的支架利用非常刚性的结构增强用材料直接结合在面板上。例如，粘合剂可以以沿支架延伸的卷边（bead）的形式施加在支架或增强件上。因为支架使用粘合剂直接施加在面板上，因此粘合剂卷边的厚度变化能够产生较大的问题。当粘合剂卷边太薄时，间隙可能产生于支架和面板之间，并减小对面板的结构支承。而当粘合剂卷边太厚时，过多的粘合剂可能防止例如在电涂覆处理过程中车体的合适涂覆。
通常，车体结构的热施加处理（例如烤漆处理）也可能使得支柱很难结合在面板上。例如，当面板和制动器由具有不同热膨胀系数的不同材料来形成时，支架和面板之间的间隙可能加剧。另外，当刚性结构泡沫材料、增强用材料或其它粘合剂用于将支架直接结合在面板上时，由于不同的热膨胀系数或所施加结合用材料的变化而可能引起局部塑性变形，从而在面板的外侧引起永久性的可视的变形。
FR2897335公开了一种可膨胀的胶泥卷边。这样的胶泥材料将非常粘，且通常以糊膏形式来施加，或者有另外的粘性特性。因此，胶泥材料通常很难施加，至少可能需要专用机器来精确并以合适量地施加胶泥材料。另外，膨胀的胶泥材料的材料特性可以引起与上面关于其它已知结合用材料所述类似的问题，这可能引起面板外部的永久性的可视的变形（部分地由于膨胀了的材料的刚性）。
因此，需要一种改进的增强了的面板或支承结构，它给面板提供足够刚性，同时使得上述难题减至最小。
发明内容
示例的增强了的结构可以包括沿面板延伸的面板支承件。面板支承件与面板相比可以是相对刚性的。所述结构还可以包括可膨胀支承件，该可膨胀支承件具有安装在面板支承件上的本体部分。本体部分可以由可膨胀材料形成，使得本体部分被构造成在膨胀时与面板接合，从而在膨胀后提供了在面板和面板支承件之间作用的膨胀的支承件。可膨胀支承件可以由这样的材料来形成，该材料被构造成膨胀成具有一定杨氏模量的膨胀的材料，该膨胀的材料的杨氏模量小于以前用于将增强用结构直接结合在相关结构上的结构增强件。在一个示例性实例中，膨胀的支承件的杨氏模量小于300MPa。
附图说明
图1示出了示例面板支架的局部剖切透视图；
图2示出了图1的示例面板支架的剖视图；
图3A示出了另一示例面板支架的透视图；
图3B示出了图3A的示例面板支架的剖视图；
图4A示出了另一示例面板支架的透视图；
图4B示出了图4A的示例面板支架的剖视图；
图5A示出了另一示例面板支架的透视图；
图5B示出了图5A的示例面板支架的剖视图；以及
图6示出了形成增强了的面板的示例方法的处理流程图。
具体实施方式
这里提供了增强了的结构的多个示例视图，例如可以用于汽车的面板结构，还提供了制造该增强了的结构的方法。尽管下面大致介绍了面板结构，但是面板结构可以是任意汽车面板组件，例如门面板组件、顶板面板组件或者方便的任意其它面板组件。
下面参考图1-5，图中更详细地表示了示例增强了的结构1000。参考图1，增强了的结构1000表示为包括可膨胀支承件100、面板200以及支架或支承件300。面板200可以由合适的任意材料来形成，例如金属板、钢等。如后面进一步所述，可膨胀支承件100可以由可膨胀材料形成。示例的可膨胀材料可以包括合适的任意其它可膨胀材料，包括通过施加热、固化剂而被激活的可膨胀材料，如后面进一步所述。
如上所述，面板200可以具有与支承件300不同的热膨胀特性，例如由于面板200和支承件300由不同材料形成或者具有不同厚度。而且，尽管面板200相对较薄和可能容易局部弹性变形，但是支承件300可以相对刚性。此外，由于支承件300和面板200之间的接合（例如经由可膨胀支承件100），支承件300可以增加面板200和增强了的结构1000的总体刚性，如后面进一步所述。因此，在支承件300和面板200之间的接合可以例如在与面板200相关的涂覆处理过程中在施加热时增加面板200相对于支承件300的抗弯曲性。
下面参考图2，图中更详细地表示了图1的示例增强了的结构1000。可膨胀支承件100表示为具有大致空心本体部分102，该空心本体部分102可以被挤出，如后面进一步所述。空心截面形状可以降低总重量。本体部分102的截面形状可以为大致梯形，例如如图中所示，或者可以是另外的形状，例如矩形、正方形、三角形或圆形。可膨胀支承件100通常可以例如根据热的施加而膨胀，以便填充由支承件300和面板200形成的空腔。因此，可膨胀支承件100可以膨胀成膨胀了的支承件100’，该膨胀了的支承件100’大致填充空腔，并以大致永久性的方式将支承件300固定在面板上。更具体地说，如图2中所示，膨胀了的支承件100’在膨胀后确定了沿面板200的长度L。在一个示例性实例中，长度L在大约30毫米和100毫米（mm）之间。
面板200可以首先通过在支承件300的两端处的附接特征部302（例如焊接、铆钉或另外的连接件）而固定在支承件300上。这通过任意固定方法或元件而有利地降低或消除了面板200的外表面S的退化，该外表面S是在汽车外侧的可见表面。由于面板200和支承件300的形状公差、装配公差和上述热变形特性，通过在两端处固定支承件300（例如通过附接特征302），间隙G提供于面板200和支承件300之间。在汽车结构在涂覆和/或涂漆炉中经历温度变化期间，间隙G可能沿支承件300的轴线而变化。因此，间隙G允许面板200和支承件300之间的空间的变化，这可能源于面板200和支承件300的不同热膨胀特性。在一个示例实例中，间隙G在大约2毫米至10毫米的范围内。
而且，在面板200和支承件300之间的间隙G例如可以用于允许面板200和支承件300在可膨胀支承件100膨胀之前进行涂覆。更具体地说，在可膨胀支承件100膨胀之前，增强了的结构1000可以浸入电涂覆池中，在该电涂覆池中，流体能够沿面板200和与汽车结构相关的其它部件流动，以便增加抗腐蚀性。间隙G大致允许电涂覆流体流入面板200和支承件300之间的空腔中，从而使得支承件300和面板200的几乎全部相关表面都能够被合适涂覆。
膨胀了的支承件100’可以大致永久性地将支承件300结合在面板200上，从而通过可膨胀支承件100的膨胀和结合来增加增强了的结构1000的刚性。因此，支承件300可以使得面板200增加刚性。
同时，膨胀了的支承件100’的膨胀了的材料也可以在膨胀后确定这样的刚性，其不会大到使得面板200变形或产生其它标记，特别是沿面板200的外表面S，这与一些现有的已知方法不同，在这些已知方法中，施加非常硬的结合剂或者胶泥材料，例如在FR2897335中所述。例如，可膨胀支承件100可以膨胀，以便填充面板200和支承件300之间的空腔，而不会“迫使”支承件300和面板200分开大于初始确定的间隙G或者在电涂覆或烤漆处理中“跟随”热变形和间隙G变化。而且，膨胀了的挡板100’沿面板200的足够长度L延伸，以便沿面板200的相对较长长度L来维持支承件300与面板200的大致永久性固定，从而大致扩散可能在支承件300和面板200之间传递的负载。因此，当面板200通过借助于可膨胀支承件100将支承件300结合在面板200上而显著加强时，可膨胀支承件100不会使得面板200的表面S局部变形或以其它形式“表现”在该表面S上。
与以前用于将支架或支承件直接结合在面板上的结构增强用材料或胶泥材料不同，可以用于任意示例性实例的可膨胀材料可以包括具有减小刚性或杨氏模量的材料。也可选择地或者另外地，用于形成可膨胀支承件100的可膨胀材料可以具有比以前应用（其中，支承件或支架直接结合在面板上）的普通结构增强用材料更大的膨胀率。而且，使用相对更高的膨胀率能够通过例如使用空心形状来减小重量，因为更少量的材料可以用于基本填充面板200和支承件300之间的空腔。
在一个示例实例中，用于形成可膨胀支承件100的可膨胀材料在可膨胀支承件100膨胀之后具有在1-100MPa之间的压缩杨氏模量。压缩杨氏模量根据ASTM Re-003-f利用膨胀和固化了的样品在23℃的温度、50%RH的湿度和1mm/min的速度下确定，该样品包括25x25x9mm3的平行六面体试样。在另一示例实例中，压缩杨氏模量在2-25MPa之间。而且，在一个示例实例中，可膨胀支承件具有400%至2000%的膨胀率。在还一示例中，用于形成可膨胀支承件100的可膨胀材料的膨胀率在400%和1000%之间。与之相比，普通的结构增强用材料可以有至少300MPa的膨胀后压缩杨氏模量，且膨胀率不会高于250%。示例的可膨胀材料可以包括例如商标名为SikaBaffle的隔板材料，例如SikaBaffle SB250NT、SikaBaffle SB250、SikaBaffleSB255、SikaBaffle SB250PB2、或者SikaBaffle SB250PB3。
这种可膨胀材料可以在热的作用下膨胀或发泡。一些示例的可热发泡材料在美国专利No.5266133和5373027中介绍，这些文献的内容整体被本文参引。当然，也可以使用其它可膨胀材料，这些可膨胀材料可以通过外部热源或内部热源来激活，例如通过放热反应。
在一个示例实例中，可膨胀材料在挤出处理中形成，如后面进一步所述，这样，可膨胀支承件100形成实体块或实体件。可膨胀材料还可以为大致不粘的，从而方便用手处理可膨胀支承件。因此，可膨胀支承件100的施加和装配相对容易，并可以在没有专用工具或机器的情况下完成；而为了施加一些结合剂、粘性粘合剂材料或者胶泥，例如如FR2897335所述，可能需要专用工具或机器。
可膨胀支承件100可以以任意合适方式固定在支承件300上。例如，如图3A和图3B中所示，可膨胀支承件100的本体部分102可以通过相对的支承件互锁特征部或夹304而大体固定在支承件300上。更具体地说，第一互锁特征部304a抵靠、接合或以其它方式接触本体部分102的第一侧。同时，至少一个其它的互锁特征部304b抵靠本体部分102的相对表面。因此，可膨胀支承件100的本体部分102大致保持在支承件300的支承件互锁特征部304之间。而且，可膨胀支承件100在膨胀之前的挤出和/或不粘结构总体可以方便可膨胀支承件100在互锁特征部304之间的装配，例如通过允许可膨胀支承件100大致在互锁特征部304之间滑动。
最好在图3A中所示，互锁特征部304可以大致成对形成，例如以第一互锁特征部304a和第二互锁特征部304b的方式，它们将可膨胀支承件的本体部分102夹持在互锁特征部之间，以便将可膨胀支承件100保持在支承件300上。而且，第一和第二互锁特征部304a、304b可以偏离一定偏离距离O。因此，与可膨胀支承件100相关的夹持或保持力可以至少部分由在互锁特征部304a、304b之间的偏离O来确定。
最好在图3B中所示，互锁特征部304可以与支承件的主表面形成小于90°的角度α。互锁特征部304也可以间开最小距离d1，该最小距离d1小于可膨胀支承件100的最大宽度d3。因此，当接合在一对互锁特征部304之间时，可膨胀支承件100可以大致固定就位。互锁特征部304的远端可以进一步向外折叠，即相互离开，以方便插入可膨胀支承件100。因此，在互锁特征部304的末端处的打开宽度d2可以大于可膨胀支承件100的宽度d3。可膨胀支承件100可以在整个长度上通过任意对的互锁特征部304来固定，例如至少两对，如图3A中所示。
支承件互锁特征部304可以与支承件304形成一体。例如，互锁特征部304可以在冲压或冲孔操作中形成，其中，支承件300的凸片或翼部部分形成就位，如图3A和3B中所示。因此，互锁特征部304可以由初始形成支承件300的相同坯料或板材来整体形成。
可膨胀支承件100可以以任意合适的其它方式固定在支承件上。例如，下面参考图4A和图4B，图中表示了可膨胀支承件100的另一示例实例。可膨胀支承件100可以通过结合剂或粘合剂306而固定在支承件300上。粘合剂306可以在可膨胀支承件100膨胀之前大致将可膨胀支承件100固定在支承件300上。
下面参考图5A和图5B，图中表示了另一示例实例。可膨胀支承件100可以通过任意机械紧固件或夹308来附接在支承件300b上。例如，最好如图5B中所示，可膨胀支承件100可以确定上部孔104，机械紧固件308穿过该上部孔104插入。机械紧固件308可以穿过可膨胀支承件100的本体部分102的底侧延伸，从而将可膨胀支承件100附接在支承件300b上。例如，机械紧固件308可以接收于由支承件300b确定的孔301内和/或与该孔310形锁合地接合，从而将可膨胀支承件100固定在支承件300上。
下面参考图6，图中表示了用于形成可膨胀支承件的示例方法的示例方法流程图。方法600可以开始于步骤602，在该步骤602中形成可膨胀支承件。例如，如上所述，可膨胀支承件100可以由可膨胀材料挤出。而且，形成的可膨胀支承件可以为大致不粘的并成实心形状，这方便以这里所述的多种方式来将可膨胀支承件装配至面板或支承件上，例如通过装配在互锁特征部304之间、通过施加结合剂或粘合剂306、或者通过机械紧固件例如夹308。然后，方法600可以前进至方框604。
在方框604中，形成面板支承件。例如，如上所述，面板支承件300可以在冲压操作中形成。而且，如上所述，在面板支承件300固定于面板200上之后，该面板支承件300可以大致向相关联的面板200提供增强的刚性。然后，方法600可以前进至步骤606。
在方框606中，可以在面板支承件中形成一个或更多个互锁特征部，以便能够将可膨胀支承件选择性地固定在面板支承件内。例如，如上所述，一对或更多对的互锁特征部304可以与面板支承件300形成一体。互锁特征部304可以大致允许选择性地插入和取出可膨胀支承件100。
再前进至方框608，可以提供附接特征部302以用于将面板300固定在支承件300上。在一个实例中，附接特征部包括焊接凸缘或铆钉。附接特征部可以构造成允许支承件300固定在车体内，同时还使得面板200与面板支承件300间开预定间隙G。该预定间隙G可以方便流体（例如电涂覆流体）流入确定于面板支承件300和面板200之间的空腔中。然后，方法600可以前进至方框610。
在方框610中，可膨胀支承件100可以膨胀。例如，可膨胀支承件100可以在施加热的情况下膨胀或发泡，如可以在与汽车的涂覆处理相关的烘烤或烘炉处理过程中施加热。
再前进至方框612，面板支承件300可以结合在面板200上。例如，如上所述，当可膨胀支承件100膨胀以便填充面板支承件300和面板200之间的空腔时，可膨胀支承件100大致将面板支承件300结合在面板200上。因此，面板支承件300大致永久性地结合在面板200上。
对于这里所述的处理、系统、方法、直观推断等，应当知道，尽管这些处理的步骤等已经介绍为根据特定顺序来进行，但是这些处理可以通过使得所述步骤以与所述顺序不同的顺序来执行而实现。还应当知道，某些步骤能够同时进行，可以添加其它步骤，或者这里所述的某些步骤可以省略。换句话说，这里的处理说明是为了示例说明某些实施例，而决不能认为是限制要求保护的发明。
因此，应当知道，上述说明将是示例的和非限定的。通过阅读上述说明将清楚与提供的示例不同的多个实施例和用途。本发明的范围并不参考上述说明来确定，而是应当参考附加权利要求以及这些权利要求的等效物的全部范围来确定。应当知道，这里所述的技术将会进一步发展，且所公开的系统和方法将包含在这些将来的实施例中。总的来说，应当知道，本发明能够变化和改变。
在权利要求中的所有术语应当给予它们最广义的合理构成和如这里所述领域技术人员可理解的普通含义，除非这里进行明显相反的表示。特别是，冠词例如“一”、“该”、“所述”等的使用应当认为是陈述一个或多个所述元件，除非权利要求陈述了明显相反的限制。

Claims (12)

1.一种增强了的结构(1000)，包括：
沿面板(200)延伸的面板支承件(300)，面板支承件(300)与面板(200)相比相对刚硬；以及
可膨胀支承件(100)，该可膨胀支承件包括安装在面板支承件(300)上的本体部分(102)，本体部分(102)由可膨胀材料形成，使得本体部分(102)被构造成一旦膨胀就与面板(200)接合，从而在膨胀后提供在面板(200)和面板支承件(300)之间作用的膨胀了的支承件(100’)，其中，可膨胀支承件(100)由这样的材料来形成，该材料被构造成膨胀为具有小于300MPa的压缩杨氏模量的膨胀了的材料；
其中：面板支承件(300)确定至少一对互锁特征部(304)，所述互锁特征部(304)被构造成选择性地保持可膨胀支承件(100)；互锁特征部(304)确定了比可膨胀支承件(100)的最大宽度(d3)更小的最小宽度(d1)；
所述至少一对互锁特征部中的第一互锁特征部接触本体部分的第一侧表面，所述至少一对互锁特征部中的第二互锁特征部接触本体部分的相对的第二侧表面。
2.根据权利要求1所述的增强了的结构(1000)，其中：互锁特征部(304)与面板支承件(300)形成一体。
3.根据权利要求1或2所述的增强了的结构(1000)，其中：互锁特征部(304)与面板支承件(300)的底表面确定了角度α，其中，该角度α小于90度；和/或互锁特征部(304)包括远端，所述远端确定了比所述最小宽度(d1)更大的宽度(d2)。
4.根据权利要求1或2所述的增强了的结构(1000)，其中：可膨胀支承件(100)被构造成能够膨胀，以便在膨胀后沿面板(200)确定长度(L)，其中，该长度(L)为至少30毫米。
5.根据权利要求1或2所述的增强了的结构(1000)，其中：面板(200)与面板支承件(300)间开预定间隙(G)。
6.根据权利要求5所述的增强了的结构(1000)，其中：该预定间隙(G)大于在面板支承件(300)和面板(200)之间确定的热膨胀公差。
7.根据权利要求1或2所述的增强了的结构(1000)，其中：可膨胀支承件(100)由这样的材料形成，该材料被构造成能够膨胀为具有小于100MPa的压缩杨氏模量的膨胀了的材料。
8.根据权利要求1或2所述的增强了的结构(1000)，其中：可膨胀支承件(100)确定了这样的截面形状，该截面形状是梯形、矩形、正方形、三角形和圆形中的一种。
9.根据权利要求1或2所述的增强了的结构(1000)，其中：可膨胀支承件(100)确定了大致空心的截面形状。
10.根据权利要求1或2所述的增强了的结构(1000)，其中：可膨胀支承件(100)为实心的和不粘的。
11.根据权利要求1或2所述的增强了的结构(1000)，其中：可膨胀支承件(100)是被挤制的。
12.一种增强方法(600)，包括：
提供面板支承件(300)，该面板支承件沿面板(200)延伸，以便确定预定间隙(G)，该预定间隙(G)大于在面板支承件(300)和面板(200)之间确定的热膨胀公差；
由可膨胀材料形成可膨胀支承件(100)，该可膨胀支承件(100)具有本体部分(102)，该本体部分(102)由可膨胀材料形成，使得本体部分(102)被构造成一旦膨胀就与面板(200)接合，从而在膨胀后提供在面板(200)和面板支承件(300)之间作用的膨胀了的支承件(100’)，其中，可膨胀支承件(100)由这样的材料来形成，该材料被构造成膨胀为具有小于300MPa的压缩杨氏模量的膨胀了的材料；以及
将本体部分(102)固定在面板支承件(300)上；
其中：将本体部分(102)固定在面板支承件(300)上的步骤包括将本体部分(102)插入由面板支承件(300)确定的至少一对互锁特征部(304)中；互锁特征部(304)确定了比可膨胀支承件(100)的最大宽度(d3)更小的最小宽度(d1)。
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