CN104918846A - 用于闭合区段的加强件及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种示例性加强件(104)，所述加强件可以被构造为接收在由结构(102)限定的纵向延伸的腔体(C)内。加强件可以包括具有施加于其上的结合材料(108，160)的基部部分(106)，以及选择性地固连到基部部分并且被构造为在加强件被接收在腔体内时选择性地远离基部部分延伸的部件(110，150)。相应地，加强件可以在部件位于相对于基部部分的第一位置时限定第一长度(L1)，在部件位于远离基部部分延伸的第二位置时限定第二长度(L1+L2)，第二长度大于第一长度。加强件的选择性延伸布置可以基本允许将加强件更简易且精确地安装在基本闭合的结构内。

Description

用于闭合区段的加强件及制造方法
背景技术
用于车辆应用的板件、例如门板典型地相对较薄，以满足车辆的重量要求并允许板件成形成出于美观和制造原因而希望的形状。所述板件的尺寸和典型地基本平坦的形状使其容易变形，并且需要加强件以例如在碰撞过程中提供合适的乘员保护。
相应地，因此通常使用例如支柱或加强件的额外的结构件加固车辆板件。一些已知的支柱包括形成有基本打开的区段的组件，因此允许在其中安装额外的加强件。通常采用打开区段以允许额外的加强件的安装和合适的定位，尤其是在采用可膨胀材料或粘合剂以永久地将加强件保持在打开区域内的情况中。
在其他方式中，支柱形成有相对闭合的区段，然而这通常阻止额外的加强件在所述区段内的装配，这是因为加强件的进入受到限制，因而使这种装配是不实际的，尤其是在大规模制造的环境下。
相应地，需要一种在使上述困难最小化的同时提供合适刚度的改进的加固结构。
发明内容
一种示例性加强件可以被构造为接收在由结构限定的纵向延伸的腔体内。加强件可以包括具有施加于其上的结合材料的基部部分，以及选择性地固连到基部部分并且被构造为在可膨胀加强件被接收在腔体内时选择性地远离基部部分延伸的部件。相应地，加强件可以在部件位于相对于基部部分的第一位置时限定第一长度，在部件位于远离基部部分延伸的第二位置时限定第二长度，第二长度大于第一长度。可膨胀加强件的选择性延伸布置可以基本允许将可膨胀加强件更简易且精确地安装在基本闭合的结构内。
还公开一种示例性方法，所述方法可以包括提供具有施加于其上的结合材料的基部部分，以及将部件固连到基部部分。部件可以被构造为在加强件被接收在腔体内时选择性地远离基部部分延伸。相应地，加强件基本可以在部件位于相对于基部部分的第一位置时限定第一长度，在部件位于远离基部部分延伸的第二位置时限定第二长度，第二长度大于第一长度。
附图说明
现在参照附图，详细地示出了示例性实例。尽管附图示出了一些实例，附图不需要限定范围，一些特征可以被夸大、移除、或部分剖开以更好地示出并解释本发明。此外，这里提出的示例性实例不意图是穷尽的，也不将权利要求局限或限制为附图所示和下文详细说明中所公开的具体形式和构造。附图中：
图1A是根据示例性实例的、加强件位于第一或收缩位置处的透视图；
图1B是根据示例性实例的、图1A的加强件位于第二或延伸位置处的透视图；
图1C是根据示例性实例的、图1A和图1B的加强件在插入到结构中的过程中的透视图；
图1D是根据示例性实例的、图1A到图1C的加强件在插入到结构中后的透视图；
图2A是根据示例性实例的、加强件的示例性基部部分的透视图；
图2B是根据示例性实例的、其中结合材料被移除的图2A的示例性基部部分的透视图；
图3A是根据示例性实例的、示例性铰接式加强件的放大的透视图；
图3B是根据示例性实例的、其中部件转动远离图3A所示的第一或对齐位置的图3A的示例性铰接式加强件的放大的透视图；
图3C是根据示例性实例的、其中部件转动远离图3A所示的对齐位置到达完全延伸或第二位置的图3A和图3B的示例性铰接式加强件的放大的透视图；
图4A是根据示例性实例的、限定用于接收加强件的腔体的示例性结构的透视图；
图4B是根据示例性实例的、图4A的示例性结构的截面图；
图5A是根据示例性实例的、示例性加强件的透视图；
图5B是根据示例性实例的、示例性加强件的局部切除视图；
图6A是根据示例性实例的、示例性加强件的局部切除视图；
图6B是根据示例性实例的、示例性加强件的局部切除视图；以及
图7是根据示例性实例的、制造加强件的示例性方法的工艺流程图。
具体实施方式
现在参照图1A到图1D、图2A、图2B、图3A到图3C、图4A和图4B，根据示例性实例，示出了结构装配件100。结构装配件100可以包括限定拉长或纵向延伸的腔体C的结构102。纵向延伸的腔体C可以基本是闭合的，使得结构装配件100的结构仅在拉长结构102的相对端部中的一个或两个处打开。然而，如将在后文说明的，在结构102内可以提供某些特征，所述特征例如是在结构102的端部之间的孔或开口，以允许基部部分106的插入和/或安装。
结构装配件100还可以包括加强件104。加强件104通常可以被构造成接收在结构102的腔体C内。加强件104通常可以包括基部部分106和选择性地固连到基部部分106的部件110。在一示例性实例中，部件110能够选择性地从基部部分106移除，以允许部件110相对于基部部分的选择性移动。在另一实例中，部件110基本永久地固连到基部部分106，但仍然能够例如通过相对于基部部分106枢转而选择性地相对于基部部分106移动。
基部部分106可以具有施加到或固连到基部部分106的结合材料108。如将在后文说明的，仅作为实例，示例性结合材料可以包括通常在加热时膨胀和/或固化的材料或粘合剂。部件110可以固连到基部部分，并且通常被构造为在加强件104被接收在腔体C内时选择性地远离基部部分106延伸。在一示例性方式中，加强件104在部件位于相对于基部部分106的第一位置时限定第一长度L1，在部件位于远离基部部分106延伸的第二位置时限定第二长度(由长度L1和长度L2的和表示)。在一示例性实例中，第二长度(L1加L2)大于第一长度(L1)。可选择性延伸的部件110因而可以允许例如在安装过程中对在结构102内的基部部分106的操纵。在一实例中，基部部分106限定在结构102的总长度L1+L2+L3的约20％到60％之间的总长度L2。
在一些示例性方式中，部件110通常可以被构造成选择性地远离基部部分106延伸，以便有助于基部部分106在腔体C内的定位。例如，如上所述，腔体C通常可以被拉长，使得基部部分106的定位可以仅通过操纵基部部件完成，其中部件110位于延伸位置。例如，如在图1B、图1C、图1D中最优可见的，基部部件110可以被选择性地操纵，使得其增加加强件104的总长度。加强件104的额外长度允许包括设置于其上的结合材料108的基部部分106在结构102的腔体C内更准确地纵向定位。尽管图1B到图1D所示的示例性实例基本示出了能够相对于基部部分106枢转以便有助于加强件104的选择性加长的部件110，如将在下文说明的，在其他实例中，部件可以选择性地从基部部分移除以便有助于选择性加长。此外，可以通过用手、和/或不使用额外工具通过操纵部件110定位基部部分106。在将基部部分106插入到结构102中后，部件110可以保持在结构102的内部。
现在参照图2A和图2B，更详细地示出了基部部分106。示例性基部部分106可以在基部部分106中包括多个凹槽或槽口130。凹槽130通常可以被采用以将结合材料108保持在基部部分106上。
如图2A和图2B所示，基部部分106还可以包括例如侧向地远离纵向延伸的基部部分106延伸的一个或多个定位销109。可以使用定位销109以保持基部部分106和/或加强件104在结构102内的侧向位置。此外，定位销109可以将基部部分106固连到腔体C内的结构102的定位孔111(见图4A和图4B)。例如，定位销109可以与结构102内的相应特征(例如定位孔111的)过盈接合，从而允许基部部分106在结构102的腔体C内选择性地锁定就位。相应地，基部部分106可以固连在腔体C内。随后，如将在后文说明的，可以使结合材料108膨胀或固化，从而将基部部分106基本永久地固连在腔体C内并加固结构102。
如上所述，部件110可以相对于基部部分106选择性的可延伸或可操纵，以允许加强件104的总长度选择性地增加。在一示例性方式中，部件110可以相对于基部部分106被铰接。例如，如在图1A、图1B、图1C、图3A到图3C中最优可见的，可以提供在部件110和基部部分106之间延伸的铰接部112，从而允许部件110相对于基部部分106在其端部处枢转或转动。如在图3A、图3B、图3C中最优可见的，铰接部112可以包括在部件110的端部部分116和基部部分106的端部部分114之间延伸的一体形成的活动铰接部。在一实例中，例如在注塑工艺中一体地形成基部部分106、铰接部112、部件110。在另一示例性实例中，如将在后文说明的，分别形成基部部分106和部件110。
如图3A所示，部件110可以定位在第一位置，使得部件110基本平行于加强件104插入于其中的结构102的纵轴线A-A(见图4A和图4B)对齐。铰接部112通常可以允许部件110枢转到第二位置，使得部件110相对于基部部分106形成约180°的角度。部件110在枢转到第二位置时可以平行于基部部分106。
如上所述，结构102通常可以在结合材料108的膨胀或固化后通过基部部分106加固。更具体地，基部部分106通常可以由任何相对于结构102提供结构加强效果的材料形成。仅作为实例，基部部分106可以由诸如尼龙、纤维材料这样的塑料材料或诸如铝、钢、锰这样的金属材料形成。基部部分106可以以任何适当的方式形成，仅作为实例，所述方式例如是挤压、冲压或模塑。当基部部分106被挤压时，基部部分106基本可以沿基部部分106的长度的至少一部分限定预定的截面轮廓，从而有助于在挤压操作中形成所述基部部分的长度的所述部分。
结合材料108可以包括例如结构泡沫的可膨胀泡沫、或同样可膨胀的粘合剂或结合剂。在一示例性实例中，结合材料108是在可膨胀支撑件100膨胀后抗压强度在1MPa到100MPa之间的可膨胀泡沫。在另一示例性实例中，抗压强度在2MPa到25MPa之间。此外，在一示例性实例中，结合材料108的膨胀比例在10％到400％之间。而在另一实例中，结合材料108的膨胀比例在50％到200％之间。仅作为实例，示例性可膨胀材料可以包括名为SikaReinforcer-911PB、SikaReinforcer-911NT2、SikaReinforcer-912、SikaReinforcer-940、SikaReinforcer-941、SikaReinforcer-955的可用的可膨胀加强材料。其他示例性结合材料包括结构粘合剂、例如名为SikaPower-960、SikaPower-961、SikaPower-962、SikaPower-963的可用的结构粘合剂。
示例性结合材料例如在热影响下可以是可膨胀或可发泡的。当然，也可以使用可以例如通过放热反应被内部热源或外部热源激活的其他可膨胀材料。
在一示例性实例中，在挤压处理中形成结合材料108或结合材料的部分。结合材料108还可以是基本非粘性的，从而有助于用手操作结合材料108和/或加强件104。相应地，加强件104在结构102内的应用和装配相对简单，并且可以不借助特殊工具或机器完成。
在另一示例性实例中，如将在下文说明的，结合材料108包括可膨胀粘合材料或结合剂。例如，结合材料可以包括被构造为将基部部分106基本至少半持久地固连在结构102内的可膨胀材料、粘合剂和选择性激活结合剂中的至少一种。在一些实例中，结合材料被构造为通过施加热量而被激活。可替代地，结合材料可以通过施加硬化剂或其他结合剂或结合剂复合物而被激活。
现在参照图5A、图5B、图6A、图6B，根据一可替代示例性实例，示出了用于可膨胀加强件的额外的基部部件106。基部部件106’和106”每个采用结合剂或粘合剂以粘接到接收基部部件106的结构102。结合剂可以基本将基部部件106’和106”固连到结构102，从而加固结构102。
现在参照图5A和图5B，示出了示例性基部部分106’。尽管在图5A中，选择性可移动部件，例如上述部件110没有被具体地示出为附接到基部部分106’，可以采用如图5B所示的部件110’、或者就此而言的任何其他设备以将基部部分106’初始地插入在结构102’内。此外，可以提供连接件(未在图5A和图5B中示出)，以将部件110’暂时地选择性地固连到基部部件106’的端孔144。
在将基部部分106’插入到结构102’中后，可以使用管140将结合剂或粘合剂146引入到基部部分106’的中心或内部部分146中。更具体地，可以将粘合剂供给到基部部分106’的侧孔142和/或端孔144中。粘合剂随后可以流经中心部分146、流出径向通路148、进入到腔室C’中。可替代地，在基部部分106’内可以存在结合剂或粘合剂，所述结合剂或粘合剂随后通过由部件110’提供的例如空气的流体压力从中心部分146被迫通过径向通路148。粘合剂因而可以基本填充结构102’与基部部分106’之间的缝隙，从而将基部部分106’基本固连在结构102’内，并且加固结构102’。
现在参照图6A，示出了另一示例性基部部分106”。将推入部件150插入到基部部分106”的端部中，靠近基部部分106”的中心通路146。与铰接部112与基部部分106和部件110一体形成的上述铰接部件110相反，推入部件150可以能够选择性地从基部部分106”移除。更具体地，推入部件150可以形成为例如在基部部分106”即将装配在结构102”内之前插入到基部部分106”中的单独组件。中心通路146通常预填充有粘合剂160。推入部件150可以包括设置在其端部的挤压板190。如图6A所示，挤压板190可以是封闭基部部分106”的端部的基本平坦的板，使得当挤压板190被插入到基部部件106”中时基本不允许粘合剂160离开基部部件106”。此外，在例如经由推入部件150定位基部部分106”后，推入部件150可以进一步移动到中心通路146中，使得挤压板190通过多个径向延伸通路148将粘合剂160基本挤出基部部分106”并挤入腔体C。粘合剂160因而可以流入基部部分106”与结构102”之间的间隙，从而将基部部分106”固连到结构102”的一个或多个内表面。
参照图6B，示出了带有用于使粘合剂160离开并进入腔体C以促进基部部分106”到结构102”的固连的可替代设备的基部部分106”。更具体地，将可膨胀内芯材料152基本中心地定位在基部部分106”内。内芯材料152可以被构造为例如在加热时在基部部分106”的基本闭合的中心区域内膨胀，从而使粘合剂160的至少一部分经由径向通路148进入到腔体C内。粘合剂160因而可以基本填充基部部分106”与结构102”之间的缝隙，从而将基部部分106”固连到结构102”的一个或多个内表面，并且加固结构102”。
示例性粘合剂160通常可以包括适当的结合剂或粘合材料。仅作为实例，在国际专利公开No.WO2008/077944和相应的美国专利公开No.2010/0092733中描述了多种示例性粘合剂160，所述专利的内容在这里通过引用而全部清楚地并入。示例性粘合剂160可以适应所希望的条件。例如，可以具体地选择所希望的机械性质。此外，存在粘合剂160老化的小问题，在运输、储存或安装过程中基本不发生性质的损失。
在一示例性实例中，粘合剂160可以包括在添加固化剂和/或加热后固化或允许载体的固连的反应型粘合剂。存在很多种可以采用反应型粘合剂的系统。根据操作中随后出现的温度，可以选择反应型粘合剂使得发生足够快的固化以提供所希望的机械性质。如果，例如结构102和/或加强件104经过平均温度在165到180摄氏度的标准涂层烘干室约30分钟，那么可以使用典型的结构1K[单组分]环氧化物基结构粘合剂。在另一实例中，平均温度可以是165到180摄氏度，并且可以包括从接近140摄氏度到接近205摄氏度的高温的温度。在另一示例性实例中，粘合剂160包括单组分热固型膏，所述单组分热固型膏直到50摄氏度基本保持其形状，在室温下基本是可流动且可挤压的，并且在例如与车辆装配相关的电解涂层和/或烘炉涂漆的典型温度下固化或硬化。此外，粘合剂160可以在例如“打开时间”的预定时间内抵抗固化或反应，以允许运输、准备和递送到最终装配位置。在一示例性实例中，粘合剂160的打开时间为至少2小时，在一些情况下打开时间可以超过三个月。粘合剂160还可以在低于接近40摄氏度的温度下触感是固体和/或干燥的，通过加热、红外线照射、或借助活化剂的化学反应活化以在装配前形成可流动或可挤压的膏。粘合剂160还可以被涂覆有在最终装配前被手动移除或热熔化的保护膜。
因此在每种情况下，可以选择对应于制造商所希望的条件的结合材料或粘合剂160。也可以使粘合剂的性质立刻适应改变的现场生产条件而不改变载体元件。如果，例如为了简化生产操作，在比最初设计的温度更高的温度下安装加强部件，只需使用在相应温度下固化的粘合剂160。
可以用于粘合剂160的示例性单组分反应型粘合剂是储存稳定型聚合物合成物，其特征在于，该聚合物合成物包括参与聚合反应的至少一种树脂A，至少一种固化剂B、更具体地至少一种封闭型固化剂，至少一种添加剂D，以及可选地其他组分，其中优选地组分A或B中的至少一种以封闭形式存在。
现在参照图7，对形成例如加强件104的加强件的示例性工艺700进行说明。工艺700通常可以处于方框702处，在方框702处提供基部部分。例如，如上所述，可以提供基部部分106，该基部部分包括施加于其上、用于将基部部分106固连在待加固的结构102内的可膨胀材料或粘合剂。工艺700可以随后进行到方框704。
在方框704处，可以将部件固连到基部部分。例如，在部件110与基部部分106一体形成的情况下，仅作为实例，可以例如在挤压或模塑处理中形成部件110和基部部分106。可替代地，在例如推入部件150的部件与基部部分106分别形成的情况下，可以将推入部件150插入到基部部分106的端部中，以便有助于在结构102内的安装。
进行到方框706，可以将加强件插入到结构中。例如，在部件110或推入部件150远离基部部分106延伸以限定更大的长度的情况下，可以将基部部分更精确地定位在结构102内。工艺700随后可以进行到方框707。
在方框707处，正如在上文的一些示例性方式中所述的，可以在加强件内供给或泵送粘合剂。例如，在如上所述的如图5A、图5B、图6A、图6B所示的粘合剂被迫离开基部部件106’和106”的示例性实例中，粘合剂160可以通过由部件110’提供的流体压力被迫向外流动、由推入部件150或通过可膨胀内芯材料152向外推出。
进行到方框708，可以使与加强件相关的结合材料固化或膨胀。例如，可以使结合材料108膨胀或固化，或者可以使粘合剂160膨胀或固化。例如结合材料108或粘合剂160的结合材料的膨胀或固化因而可以将加强件104固连在结构102内。更具体地，结合材料的膨胀可以基本填充基部部分106与结构102之间的缝隙，从而将基部部分106固连到结构102的内表面并且加固结构102。工艺700随后可以终止。
说明书中所提及的“一个实例”、“一实例”、“一个实施例”、“一实施例”意味着所描述的与实例相关的特定特点、结构、或特征包括在至少一个实例中。在说明书中多次出现的表述“在一个实例中”不需要在每次出现时指代同一实例。
至于此处所描述的工艺、系统、方法、启发等，应理解的是，尽管这种工艺等的步骤被描述为按照一定顺序发生，可以以不同于此处所描述的顺序的其他顺序进行所述步骤的方式实行这种工艺。还应理解的是，可以同时进行某些步骤，可以添加其他步骤，可以省略此处所描述的某些步骤。换句话说，此处对工艺的说明是出于解释某些实施例的目的而提出的，而不应被理解为用于限制权利要求所限定的发明。
相应地，应理解的是，上述说明旨在说明而非用于限制。通过阅读上述说明，可以提供不同于所提供的实例的许多实施例和应用。不应参照上述说明、相反地应参照附属权利要求以及这些权利要求所赋予的等同的全部范围来决定本发明的范围。希望并意图在此处所讨论的技术中出现进一步的发展，并且所公开的系统和方法将并入到这种未来的实施例中。总结来说，应理解的是，可以对本发明进行变型和改变，且本发明仅由后文权利要求限制。
权利要求中所使用的所有术语都意图被赋予最为广泛且合理的构造以及本领域技术人员所理解的常规含义，除非在此处作出与此相反的明确说明。特别地，例如“一”、“该”、“所述”等的单数冠词的使用应表示一个或多个所指代的元件，除非权利要求有与此相反的明确限制。

Claims (15)

1.一种加强件(104)，所述加强件被构造为接收在由结构(102)限定的纵向延伸的腔体(C)内，所述加强件(104)包括：
基部部分(106)，所述基部部分具有施加于其上的结合材料(108，160)；以及
部件(110，150)，所述部件能够相对于基部部分(106)移动，所述部件(110，150)被构造为在加强件(104)被接收在腔体(C)内时选择性地远离基部部分(106)延伸并与基部部分纵向对齐，使得加强件(104)在部件(110，150)位于相对于基部部分(106)的第一位置时限定第一长度(L1)，在部件(110，150)位于远离基部部分(106)延伸并且与基部部分纵向对齐的第二位置时限定第二长度(L1+L2)，第二长度(L1+L2)大于第一长度(L1)。
2.根据权利要求1所述的加强件(104)，所述加强件还包括铰接部(114)，所述铰接部将部件(110)固连到基部部分(106)使得部件(110)围绕基部部分(106)转动，其中铰接部(114)将部件(110)的第一端部连接到基部部分(106)的端部，使得第二长度(L1+L2)基本等于部件(110)的长度(L1)与基部部分(106)的长度(L2)之和。
3.根据权利要求2所述的加强件(104)，其中部件(110)与铰接部(114)和基部部分(106)一体地形成。
4.根据权利要求1至3所述的加强件(104)，其中部件(110，150)和基部部分(106)中的至少一个由塑料材料形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的加强件(104)，其中部件(150)能够选择性地从基部部分(106)移除。
6.根据前述权利要求中任一项所述的加强件(104)，其中部件(150)包括接收在基部部件的中心通路内的挤压板，所述挤压板被构造为迫使粘合剂(160)通过中心通路，其中所述粘合剂(160)预沉积在所述中心通路中。
7.根据权利要求1所述的加强件(104)，其中基部部分(106)包括延伸通过基部部件的外壁的至少一个通路(148)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的加强件(104)，其中结合材料(108，160)包括结构泡沫和结构粘合剂中的至少一种。
9.根据前述权利要求中任一项所述的加强件(104)，其中基部部分(106)由塑料材料和金属材料中的一种形成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的加强件(104)，其中基部部分(106)被挤压，使得基部部分(106)沿基部部分(106)的长度(L2)的至少一部分限定预定的横截面轮廓。
11.根据前述权利要求中任一项所述的加强件(104)，其中结合材料(108，160)被构造成响应热而膨胀或固化。
12.根据前述权利要求中任一项所述的加强件(104)，其中基部部分(106)限定第一长度(L2)，第一长度(L2)在由结构(102)限定的第二长度(L1+L2+L3)的约20％到60％之间。
13.根据前述权利要求中任一项所述的加强件(104)，所述加强件还包括限定腔体(C)的结构(102)。
14.一种制造加强件(104)的方法(700)，所述加强件被构造为接收在由结构(102)限定的纵向延伸的腔体(C)内，所述方法包括：
提供具有施加于其上的结合材料(108，160)的基部部分(106)；以及
将部件(110，150)联结到基部部分(106)上，部件(110，150)被构造为在加强件(104)被接收在腔体(C)内时选择性地远离基部部分(106)延伸并与基部部分纵向对齐，使得加强件(104)在部件位于相对于基部部分(106)的第一位置时限定第一长度(L1)，在部件位于远离基部部分(106)延伸并且与基部部分纵向对齐的第二位置时限定第二长度(L1+L2)，第二长度(L1+L2)大于第一长度(L1)。
15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括将加强件(104)插入到纵向延伸的结构(102)中。
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