CN106084758A - 由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架，该汽车车顶行李架可包括树脂本体和嵌件加强层，树脂本体具有车顶行李架形状，嵌件加强层形成在树脂本体的内表面上以与树脂本体一体地形成为单个本体，并且嵌件加强层由连续纤维热塑复合物(CFT)制成。

Description

由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架

技术领域

本发明涉及一种由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架(roofrack)，并且更具体地，涉及一种由这样的连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架，该连续纤维热塑复合物能减少车顶行李架的重量和生产成本、并提高车顶行李架的机械性能。

背景技术

汽车用户通常使用汽车后备箱来运输物体，但有时使用车顶行李架来运载较长的或较大体积的物品，这些物品太大以致于不能容纳在汽车后备箱中。

车顶行李架是安装在车辆上的方便装置。车顶行李架是固定于汽车的车顶板。车顶行李架用于运载大体积物品或休闲装备(诸如，露营用具或滑雪板)。最近，由于运动型多功能车辆(SUV)的普及，这种车顶行李架被广泛使用。

如图1所示，用于车辆的车顶模块(其为车辆的上部结构)包括：前填充部1、中间填充部2、后填充部3、车顶纵梁(roof rails)6、前车顶横梁(cross member)4、中心车顶横梁5、后车顶横梁7、以及车顶板8。一对车顶行李架9附接至车顶板8的左边缘和右边缘。

最近，在汽车工业中，一种设计已经引起人们关注，在该设计中，车体由铝合金、镁合金、或碳纤维加强塑料制成，以增大燃料效率，并且与这种设计有关的技术的专利申请的数量正在增加。

特别地，随着CO₂排放规定的严格化，车体由重量轻的材料制成的设计被汽车制造商们越来越多地使用。因此，正在越来越多地研发与便利部件(诸如车顶行李架)相关的技术。

在本发明背景技术部分中所公开的信息仅用于加强对本发明的总体背景的理解，并且不应当被视为承认该信息构成对本领域技术人员已经知晓的现有技术或对其给出任何形式的启示。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架。该汽车车顶行李架比传统的铝合金行李架的重量更轻，能以低生产成本生产，并且具有良好的机械性能和结构刚度。因为这些优点，本发明的汽车车顶行李架具有良好的适销性。

此外，本发明的各个方面旨在提供一种由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架，该汽车车顶行李架能增加加强突起的紧密结合度(coherence)，所述加强突起用于在执行嵌入注塑模制(insert injectionmolding，嵌入注塑成型)以形成树脂本体和由连续纤维热塑复合物制成的嵌件加强层时保持车顶行李架的结构刚度。

根据本发明的各个方面，一种由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架可包括：树脂本体，该树脂本体具有车顶行李架形状；以及嵌件加强层，该嵌件加强层形成在树脂本体的内表面上以与树脂本体一体地形成为单个本体，并且嵌件加强层由连续纤维热塑复合物(CFT)制成。

汽车车顶行李架还可包括多个加强突起，所述多个加强突起形成在嵌件加强层的一个表面上并且与嵌件加强层的一个表面成一体，并且所述多个加强突起在车顶行李架的纵向方向上间隔地布置。

包括树脂本体、嵌件加强层以及加强突起的车顶行李架具有在一侧上敞开的“U”形状。

车顶行李架的开口设置在车顶板附近，从而在车顶行李架与车顶板之间形成封闭空间。

加强突起的端部可设置有加强凹部，加强凹部具有邻近于树脂本体的开口，其中，待插入到所述加强凹部中的连接突起形成在所述嵌件加强层中，并且加强凹部与连接突起之间的配合增强了嵌件加强层与加强突起之间的紧密结合度。

加强凹部可朝向加强凹部的底部逐渐变小，并且加强凹部可具有加强凹部的直径从加强凹部的入口部分朝向底部减小的形状，从而增强了加强凹部与连接突起之间的紧密结合度。

嵌件加强层可与树脂本体分开地制造，然后嵌件加强层被放入注塑模具中，并且最后嵌件加强层连同树脂本体和加强突起一起被嵌入模制，使得树脂本体、嵌件加强层和加强突起彼此成一体以成为单个本体，从而形成车顶行李架。

当通过注塑模制工艺在嵌件加强层的一侧上形成加强突起时，嵌件加强层的连接突起可被插入到加强突起的加强凹部中。

树脂本体可由这样一种材料制成，该材料的成分包含50重量百分比至70重量百分比的尼龙6、30重量百分比至50重量百分比的无机玻璃纤维(MGF)。

树脂本体可由这样一种材料制成，该材料的成分包含60重量百分比的尼龙6以及40重量百分比的无机玻璃纤维(MGF)。

由连续纤维热塑复合物制成的嵌件加强层可由这样一种材料制成，该材料的成分包含40重量百分比至60重量百分比的尼龙6、40重量百分比至60重量百分比的玻璃纤维(GF)。

由连续纤维热塑复合物制成的嵌件加强层可由这样一种材料制成，该材料的成分包含50重量百分比的尼龙6以及50重量百分比的玻璃纤维(GF)。

嵌件加强层可具有0.6mm至1.3mm的厚度。

根据本发明，因为汽车车顶行李架由树脂本体和嵌件加强层(该嵌件加强层由具有良好机械性能的连续纤维热塑复合物制成)组成，所以车顶行李架的重量轻并能以低生产成本生产。

此外，因为当执行嵌入注塑模制时增强了树脂本体与由连续纤维热塑复合物制成的嵌件加强层之间的紧密结合度，所以车顶行李架具有增强的结构刚度和良好的适销性。

应该理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语总体上包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车辆(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船只和轮船的水运工具、飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(例如，从不同石油的资源获得的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种能源的车辆，例如，由汽油和电力两者驱动的车辆。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，所述其它特征和优点将会在被结合于本文中的附图和下面的“具体实施方式”部分中更加明显或更详细地阐述，附图和“具体实施方式”一起用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是示出了根据现有技术的汽车的上部结构的立体图。

图2是示出了根据本发明的由连续纤维热塑复合物制成的示例性汽车车顶行李架的立体图。

图3是沿图2的线A-A截取的截面图。

图4是示出了图3的部分B并且显示了根据本发明的加强突起的截面图。

应该认识到的是，附图无需按比例绘制，以提供说明本发明基本原理方法的各种特征的略微简化的表示。如本文所公开的本发明的特定设计特征包括例如特定尺寸、定向、位置和形状，所述特定设计特征将通过特定的既定应用和使用环境来部分地确定。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施方式，在附图中示出并且在下文描述了这些实施方式。虽然将结合示例性实施方式描述本发明，但是可以理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且覆盖各种可替代实施方式、修改、等同物、以及可包含在如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的其它实施方式。

如图2至图4所示，根据本发明各种实施方式的由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架包括：树脂本体110，该树脂本体由树脂制成并且具有典型车顶行李架的形状；以及嵌件加强层120，该嵌件加强层由连续纤维热塑复合物(CFT)制成并且通过嵌入注塑模制工艺形成在树脂本体110的一个表面上。

汽车车顶行李架100是通过嵌入注塑模制生产的完整产品。在汽车车顶行李架100中，嵌件加强层120形成在树脂本体110的内表面上。也就是说，嵌件加强层120和树脂本体110彼此成一体以成为单个本体。

车顶行李架100具有在一侧上敞开的字母“U”形状。因此，汽车车顶行李架100比传统车顶行李架重量更轻。

此外，车顶行李架100的内表面设置有多个加强突起102。因此，增强了行李架100的刚性。

根据本发明的汽车车顶行李架100(其由树脂本体110和嵌件加强层120组成，该嵌件加强层由连续纤维热塑复合物制成)具有在一侧上敞开的字母“U”形状。因此，汽车车顶行李架100具有重量轻的优点。此外，当在车顶行李架100的开口设置在车顶板(例如，现有技术的车顶板8)附近时，可在车顶行李架100与车顶板8之间形成封闭空间。

加强突起120连同树脂本体110一起同时地注塑模制。

也就是说，嵌件加强层120(其为与树脂本体110分开的独立构件)被放入注塑模具中，并且树脂本体110和加强突起102分别在嵌件加强层120的内表面和外表面上被注塑模制。以这种方式，可制造这样的汽车车顶行李架100，在该汽车车顶行李架中，树脂本体110、嵌件加强层120和加强突起102彼此成一体以成为单个本体。

加强突起102朝向树脂本体110推动嵌件加强层120，使得能保持树脂本体110与嵌件加强层120之间的较强的紧密结合度。

树脂本体110可由玻璃纤维、天然纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯(UNMWPE)纤维制成。树脂本体110可由聚酰胺制成。优选地，树脂本体110可由尼龙6或尼龙66制成。特别地，树脂本体110可由这样的材料制成，该材料的成分包括50至70重量百分比的聚酰胺(优选地，单纤维尼龙6或单纤维尼龙66)、30至50重量百分比的无机玻璃纤维(MGF)。更优选地，其成分可包括60重量百分比的尼龙6以及40重量百分比的无机玻璃纤维。

树脂本体110可具有不同的截面形状、厚度、以及轮廓。作为参考，通过合成ε-己内酰胺、然后使ε-己内酰胺受到开环聚合作用来生产尼龙6。因为具有6个碳分子的ε-己内酰胺经受开环聚合作用，所以其产生一种聚合物。该聚合物被称为尼龙6，并具有如下化学式：C₁₀H₂0(CO)₂(NH)₂。

嵌件加强层120可由具有比树脂本体110更高的刚度的材料制成。也就是说，可使用这样的材料，即，该材料中的纤维复合物的含量比树脂本体110中的更高。

连续纤维热塑复合物(CFT)可包含：40至60重量百分比的聚酰胺(优选地尼龙6或尼龙66，并且更优选地单纤维尼龙6)、40至60重量百分比的玻璃纤维(GF)。优选地，其可包含50重量百分比的尼龙6以及50重量百分比的玻璃纤维(GF)。

此外，嵌件加强层120优选地具有0.6mm至1.3mm的厚度。

嵌件加强层120能够使得汽车车顶行李架100具有足够的刚性。为此目的，嵌件加强层120优选地具有0.6mm至1.3mm的厚度。当厚度小于0.6mm时，加强车顶行李架100的刚性的效果不显著。另一方面，当厚度大于1.3mm时，虽然加强了车顶行李架的刚性，但其具有过多地增加车顶行李架的重量的负面效果。增加的重量导致燃料效率的恶化以及生产成本的增加。因此，在这种情况下，负面效果超越了正面效果。

嵌件加强层120在嵌入注塑模制之前经受预成形工艺。也就是说，首先制备连续纤维热塑复合物的织物、然后将其初始地加热到大约225℃。加热的织物叠置成两层或更多层。

叠置的织物层被二次加热到大约225℃。接着，树脂本体110和加强突起102被嵌入注塑模制在嵌件加强层120的相应侧上，使得树脂本体110、加强突起102和嵌件加强层120彼此成一体，以成为单个本体。

加强突起102不仅增强了树脂本体110与嵌件加强层120之间的紧密结合度，而且防止了在车辆的纵向方向上延伸的车顶行李架100弯曲或扭曲。

当通过注塑模制形成加强突起102时，加强突起102的邻近于树脂本体110的端部设置有加强凹部112。嵌件加强层120的连接突起121被插入到加强凹部112中。

为了提高加强凹部112与连接突起121之间的紧密结合度，加强凹部112朝向底部逐渐变小(tapered，成锥形)，如图4中所示。也就是说，加强凹部112的直径从加强凹部112的入口部分朝向底部减小。

加强凹部112具有直径从入口部分侧(图4的左侧)朝向底部侧(图4的右侧)减小的结构。

因此，当将嵌件加强层120(其为独立构件)放入注塑模具中并且执行注塑模制以在嵌件加强层120的相应侧上形成树脂本体100和加强突起102时，嵌件加强层120的连接突起121被插入到加强凹部112中。因此，不仅增强了嵌件加强层120与加强突起102之间的紧密结合度，而且由于加强突起102而增强了树脂本体110与嵌件加强层120之间的紧密结合度。

因此，通过经由注塑模制形成树脂本体110和嵌件加强层120(该嵌件加强层由连续纤维热塑复合物制成)而制备的汽车车顶行李架100具有良好的机械性能、较轻的重量、并且能以低生产成本生产。

此外，因为多个加强突起102形成在树脂本体110的内表面上并且在树脂本体的纵向方向上间隔地布置，所以可防止在纵向方向上延伸的车顶行李架100弯曲和扭曲并且增强车顶行李架100的结构刚度。

此外，因为当将嵌件加强层120(其为独立构件)放入注塑模具中并在嵌件加强层120的相应侧上通过注塑模制形成树脂本体110和加强突起102时，嵌件加强层120的连接突起121被插入到加强凹部112中，所以不仅增强了嵌件加强层120与加强突起102之间的紧密结合度，而且由于加强突起102而增强了树脂本体110与嵌件加强层120之间的紧密结合度。因此，增强了车顶行李架的结构刚度，并且改善了车顶行李架的适销性。

此外，因为汽车车顶行李架100具有在一侧上敞开的字母“U”形状，所以汽车车顶行李架100的重量较轻。此外，因为汽车车顶行李架100的开口设置在车顶板8附近，所以在汽车车顶行李架100与车顶板8之间形成封闭空间。当汽车车顶行李架100固定至车顶板8时，这种结构还增强了汽车车顶行李架的结构刚度。

为了方便起见，在所附权利要求中的解释和确切限定中，术语“上部”或“下部”、“内部”或“外部”等用于参照如附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

为了示出和描述的目的，已经提供了本发明的特定示例性实施方式的以上描述。其并非旨在为详尽的或者将本发明限制于所公开的特定形式，并且明显地，可根据上文的教导进行多种修改和变型。为了解释本发明的特定原理及其实际应用而选择和描述了示例性实施方式，以因此使得其他本领域技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式、以及各种替代实施方式及其变型。本发明的范围旨在由本文所附权利要求书及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种由连续纤维热塑复合物制成的汽车车顶行李架，所述汽车车顶行李架包括：

树脂本体，所述树脂本体具有车顶行李架形状；以及

嵌件加强层，所述树脂本体形成在所述树脂本体的内表面上以与所述树脂本体一体地形成为单个本体，并且所述嵌件加强层由连续纤维热塑复合物制成。

2.根据权利要求1所述的汽车车顶行李架，还包括多个加强突起，所述多个加强突起形成在所述嵌件加强层的一个表面上并且与所述嵌件加强层的所述一个表面成一体，并且所述多个加强突起在所述车顶行李架的长度方向上间隔地布置。

3.根据权利要求2所述的汽车车顶行李架，其中，包括所述树脂本体、所述嵌件加强层以及所述加强突起的所述车顶行李架具有在一侧上敞开的“U”形状。

4.根据权利要求3所述的汽车车顶行李架，其中，所述车顶行李架的开口设置在车顶板附近，从而在所述车顶行李架与所述车顶板之间形成封闭空间。

5.根据权利要求3所述的汽车车顶行李架，其中，所述加强突起的端部设置有加强凹部，所述加强凹部具有邻近于所述树脂本体的开口，

其中，待插入到所述加强凹部中的连接突起形成在所述嵌件加强层中，并且

其中，所述加强凹部与所述连接突起之间的配合增强了所述嵌件加强层与所述加强突起之间的紧密结合度。

6.根据权利要求5所述的汽车车顶行李架，其中，所述加强凹部朝向所述加强凹部的底部逐渐变窄，并且所述加强凹部具有所述加强凹部的直径从所述加强凹部的入口部分朝向底部减小的形状，从而增强了所述加强凹部与所述连接突起之间的紧密结合度。

7.根据权利要求5所述的汽车车顶行李架，其中，所述嵌件加强层与所述树脂本体分开地制造，然后所述嵌件加强层被放入注塑模具中，并且最后所述嵌件加强层连同所述树脂本体和所述加强突起一起被嵌入模制，使得所述树脂本体、所述嵌件加强层和所述加强突起彼此成一体以成为单个本体，从而形成所述车顶行李架。

8.根据权利要求5所述的汽车车顶行李架，其中，当通过注塑模制工艺在所述嵌件加强层的一侧上形成所述加强突起时，所述嵌件加强层的所述连接突起被插入到所述加强突起的所述加强凹部中。

9.根据权利要求3所述的汽车车顶行李架，其中，所述树脂本体包含这样一种材料，该材料的成分包含重量百分比在50％至70％的尼龙6、重量百分比在30％至50％的无机玻璃纤维。

10.根据权利要求3所述的汽车车顶行李架，其中，所述树脂本体包含这样一种材料，该材料的成分包含重量百分比为60％的尼龙6以及重量百分比为40％的无机玻璃纤维。

11.根据权利要求3所述的汽车车顶行李架，其中，由连续纤维热塑复合物制成的所述嵌件加强层包含这样一种材料，该材料的成分包含重量百分比在40％至60％的尼龙6、重量百分比在40％至60％的玻璃纤维。

12.根据权利要求3所述的汽车车顶行李架，其中，由连续纤维热塑复合物制成的所述嵌件加强层包含这样一种材料，该材料的成分包含重量百分比为50％的尼龙6以及重量百分比为50％的玻璃纤维。

13.根据权利要求3所述的汽车车顶行李架，其中，所述嵌件加强层具有0.6mm至1.3mm的厚度。