CN106536336B - 用于载具底盘的模块化成形节点及其使用方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用以连接管以获得空间框架的接头设计，其中空间框架可以是载具底盘。接头可以连接碳纤维管并且可被设计成具有不同的形状和配置。所述接头可以包括接受器端口，该接受器端口可以与管配合并且同时接触所述管的内表面和外表面以获得牢固的连接。所述接头还可以包括定心特征，该定心特征可以在所述管的表面与所述接头的表面之间创造粘合剂可通过其流动的空间。

Description

用于载具底盘的模块化成形节点及其使用方法

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2014年5月16日的美国临时专利申请序列号61,994,781的优先权，该申请通过引用全文并入本文。

背景技术

管框架底盘构造广泛用于低体积和高性能载具设计，其具有低工装成本、设计灵活性以及生产高效结构的能力的优点。用于管框架底盘的现有制造方法需要大量的劳动力来将所有管切割并刻痕至正确的长度，并且需要熟练的焊工来粘合每个管连接接头。使用碳纤维作为底盘框架中的管的材料减少了构造的劳动力成本和工装成本。然而，在交叉处连接碳纤维管具有挑战性，因为这些管不能被焊接。

发明内容

存在对一种用以连接碳纤维管的接头系统的需要。提供一种可以连结碳纤维管以形成结构上刚性的三维空间框架的接头设计，其中空间框架的示例可以是载具底盘。由所公开的接头系统与碳纤维管连接形成的空间框架可以有利地提供适合于载具的低成本高效的空间框架制作工艺或其他结构制造工艺。

本公开内容中描述的接头可以包括可以接合连接管的内径和外径两者的各种管接合突起。所述连接管的内表面和外表面的接合的优点可以是增加的结构刚度。此外，本公开内容中描述的接头可以包括用以迫使连接管的中心与邻近的接头突起的中心同轴的定心特征。定心特征可以在接头的内区域的外表面与连接管的内表面之间提供可在其中应用粘合剂的间隙。

根据以下详细描述，本公开内容的附加方面和优点将会变得对本领域技术人员显而易见，其中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方式。如将会意识到的，本公开内容能够具有其他实施方式和不同实施方式，并且其若干细节能够在都不偏离本公开内容的情况下具有在各个明显方面的修改。因此，附图和描述在本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。

援引并入

本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入于此，程度犹如具体地和个别地指出要通过引用而并入每一单个出版物、专利或专利申请。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求中特别地阐述。通过参考对其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在附图(在本文中亦为“图”)中：

图1示出了根据本发明实施方式的、包括由一个或多个接头连接的连接管的载具底盘。

图2a示出了根据本发明实施方式的、具有多个接受器端口的接头的示例。

图2b示出了根据本发明实施方式的、具有多个接受器端口的接头的另一示例。

图2c示出了根据本发明实施方式的、具有多个不同直径的接受器端口的接头的另一示例。

图2d示出了连接多个连接管的接头的截面图。

图3a示出了具有小块定心特征的接头突起的示例。

图3b示出了具有螺旋形路径定心特征的接头突起的示例。

图3c示出了具有迷宫定心特征的接头突起的示例。

图3d示出了具有断续螺旋线定心特征的接头突起的示例。

图4示出了连接的管和接头的示例的放大截面图，其示出了定心特征的作用以及在接头突起表面与管的内表面之间创造的空间。

图5a示出了具有注射孔的接头的示例。

图5b示出了粘合剂注射途径的示例的放大截面图。

图6a示出了具有用于与其他构造组件集成的法兰的接头的示例。

图6b示出了具有用于流体和/或电气组件的路由的开口的接头的示例。

图6c示出了具有用于流体和/或电气组件的路由的开口的接头的示例的截面图。

图7示出了包括密封件的接头内突起的截面。

具体实施方式

虽然本文已经示出和描述了本发明的各种实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式仅以示例的方式提供。本领域技术人员可以在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，可以采用对本文所描述的本发明的实施方式的各种替代方案。

本公开内容提供了用于连接多个连接管的接头构件，所述多个连接管可以用于形成重量轻的空间框架。空间框架的示例可以是载具底盘。除了包括接头/管框架构造的任何其他结构之外，所描述的公开内容的各个方面还可适用于此处标识的任何应用。应当理解，本发明的不同方面可以被单独地、共同地或彼此结合地理解。

图1示出了根据本发明实施方式的、包括由一个或多个节点102连接的连接管101a、101b、101c的载具底盘100。可以提供多端口节点或接头构件来连接碳纤维管，以形成二维结构或三维结构。结构可以是框架。在一个示例中，二维结构可以是平面框架，而三维结构可以是空间框架。空间框架可以封闭其中的体积。在一些示例中，三维空间框架结构可以是载具底盘。载具底盘可以具有可以封闭其中的空间的长度、宽度和高度。载具底盘的长度、宽度和高度可以大于连接管的厚度。本文对载具底盘或任何类型的底盘的任何描述可以应用于任何类型的空间框架，并且反之亦然。

载具底盘可以形成载具的构架。载具底盘可以提供用于放置载具的主体板件的结构，其中主体板件可以是形成载具外壳的门板、顶板、地板或任何其他板件。此外，底盘可以是用于车轮、驱动系、发动机组、电气组件、加热和冷却系统、座椅或存储空间的结构支撑件。载具可以是能够承载至少约1个或多个、2个或更多个、3个或更多个、4个或更多个、5个或更多个、6个或更多个、7个或更多个、8个或更多个、十个或更多个、二十个或更多个或者三十个或更多个乘客的载客载具。载具的示例可以包括但不限于轿车、卡车、公交车、厢式货车、小型货车、旅行车、RV、拖车、牵引车、手推车、汽车、火车或摩托车、船舶、航天器或飞机。空间框架可被提供用于载具或用于其他类型的结构，包括但不限于塔、建筑物、自行车、三轮车、桥梁、照明结构、家具、舞台、桁架或墙壁。本文对底盘或载具底盘的任何描述可以应用于任何类型的空间框架。类似地，本文对可以用于连接载具底盘中的管的节点的任何描述可以应用于任何类型的空间框架。

载具底盘可以提供与载具类型的成形因素相匹配的成形因素。根据载具的类型，载具底盘可以具有不同的配置。载具底盘可以具有不同级别的复杂度。在一些情况下，可以提供三维空间框架，该三维空间框架可以提供载具的外构架。外构架可以具有用以形成三维外壳的主体板件。可选地，可以提供内支撑件或组件。可以提供多端口节点和连接管的不同布局以适应不同的载具底盘配置。节点可以能够在二维平面或三维平面中支撑管。例如，多接角节点可被配置用于连接不会落入同一平面内的管。连接至多接角节点的管能够以三维方式提供并且可以跨越三个正交轴。在备选实施方式中，一些节点可以连接可以共享二维平面的管。

载具的连接管101a、101b、101c可以由碳纤维材料形成。复合材料的示例可以包括高模量碳纤维复合物、高强度碳纤维复合物、平纹编织碳纤维复合物、线束缎编织碳纤维复合物、低模量碳纤维复合物或低强度碳纤维复合物。在备选实施方式中，管可以由诸如塑料、聚合物、金属或金属合金等其他材料形成。连接管可以由刚性材料形成。连接管可以具有不同的尺寸。例如，不同的连接管可以具有不同的长度。例如，连接管可以具有近似于约1英寸、3英寸、6英寸、9英寸、1ft、2ft、3ft、4ft、5ft、6ft、7ft、8ft、9ft、10ft、11ft、12ft、13ft、14ft、15ft、20ft、25ft或30ft的长度。在一些情况下，管可以具有相同的直径或不同的直径。在一些情况下，管可以具有近似于约1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"、10"、15"或20"的直径。

连接管可以具有任何截面形状。例如，连接管可以具有基本上圆形的形状、正方形形状、椭圆形形状、六边形形状或任何不规则形状。连接管截面可以是开放的截面，诸如C形通道、I形梁或角。

连接管101a、101b、101c可以是中空管。可以沿着管的整个长度而提供中空部分。在一些情况下，连接管可以具有内表面和外表面。管的内径可以对应于连接管的内表面。管的外径可以对应于管的外表面。在一些实施方式中，内径与外径之间的差可以小于或等于约1/32"、1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"或5"。连接管可以具有两个末端。两个末端可以彼此相对。在备选实施方式中，连接管可以具有三个、四个、五个、六个或更多个末端。载具底盘框架可以包括与接头102连接的碳纤维管。

本公开内容中呈现的多端口节点102(例如，接头构件、接头、连接器、衔套)可适于在载具底盘框架中使用，诸如图1中示出的框架。底盘框架(100)中的节点可被设计用于适配底盘设计规定的管角度。节点可以预成形为期望的几何形状以允许快速且低成本的底盘组装。节点可以是可重复使用的。在一些情况下，第一底盘可以使用节点和管的集合构建而成。第一底盘可被拆卸，而第二底盘可以使用节点和管的集合中的至少一个子集构建而成。第一底盘和第二底盘可以对应于不同类型的载具。例如，第一底盘和第二底盘可以是不同大小(例如，体积、重量、承载能力)的载具。在一些情况下，第一底盘和第二底盘可以对应于具有不同功能的载具。载具功能可以包括军事用途、商业用途、拖运、传送一个或多个人以及/或者在指定类型的地形上行进。

接头或节点可以由金属材料(例如，铝、钛、不锈钢、黄铜、铜、铬钼钢或铁)、复合材料(例如，碳纤维)或聚合材料(例如，塑料)构成。接头可以由绝热材料形成。接头可以由导热材料形成。接头可以由基本上为刚性的材料形成。接头可以通过3D打印、铸造，通过模具的使用，通过机械加工或者通过这些工艺的一些组合制造而成。

图2a和图2b示出接头(又称节点)的示例。图2a示出了接头或多接脚节点200，其具有用于与管连接的五个突出的接受器端口或接脚。图2b示出了接头201，其具有用于连接管的三个突出的接受器端口。接头(即，多接脚节点)可以具有任何数目的突出的接受器端口以与连接管相配合。例如，接头可以具有至少一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十二个、十五个、二十个、三十个或五十个接受器端口或接脚。接头可以具有少于本文所描述的任何数目的接受器端口。接头可以具有落入本文所描述的任何两个值之间的范围内的数目的接受器端口。

接头可以具有中央区域或套节202。接受器端口203、204可以从中央区域突出。中央区域或套节可以是其中接受器端口汇合的接头的一部分。中央区域或套节可以具有内突起。在一些情况下，中央区域或套节可以是中空的。接受器端口可以具有较靠近中央区域或套节的近端。接受器端口可以具有较远离中央区域或套节的远端。每个接受器端口可被配置成与连接管接合。连接管的末端可以连接至单一接受器端口。在一些示例中，连接管可以具有多个末端。每个末端可以连接至接头。接头可以使多个连接管连接至彼此。在一些示例中，接头可以使两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个连接管彼此连接。

突出的接受器端口在三维空间中可以具有相对于彼此的任何角度，例如任何两个端口之间的角度可以至少为1°、5°、10°、15°、20°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°或180°。在一些情况下，可以提供三个或更多个端口。所述三个或更多个端口可以是或者可以不是共面的。端口可以能够接受圆形的、正方形的、椭圆形的或不规则形状的管。用于连接管、端口的不同截面形状/尺寸可被配置成适应管的不同形状/尺寸，端口本身可以具有不同的截面形状/尺寸。端口可以是圆形的、正方形的、椭圆形的或不规则形状的。

接头可以具有被设计用于适配在连接管之内的内突起。内突起可以是接受器端口的一部分。内突起可以是逐渐减小的，以在插入连接管中时提供平滑的硬度过渡。例如，内突起的直径可以在更靠近中央区域或套节处略微增加。在内突起远端处的突起直径可以小于在突起近端处的突起直径。端口具有使得该端口的内突起可适配在连接管之内以用于与连接管的内表面积接合的尺寸。

接头还可以具有被设计用于适配在连接管的一部分之上的凸缘(“lip”)。凸缘可以是接受器端口的一部分。凸缘的大小和形状可被设计成使得连接管可以适配在凸缘之内以用于接合该连接管的外表面。可以提供位于凸缘之内的管的紧贴适配。

在碳管的情况下，管的内表面上的接合可以更紧密，因为碳管是通过将复合材料环绕在心轴上而制造得到的。环绕在心轴上的制造方法允许内管直径比外径的精度更高。因此用于与管的内表面接合的接头突起可被设计成具有更窄的公差。

被设计用于适配在连接管之内的内突起的直径可以为至少约

1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"、10"、15"或20"。或者，内突起的直径可以小于本文所描述的任何值。内突起的直径可以是逐渐减小的，使得其直径沿其长度而变化。

单一接头可以具有两个或更多个具有不相等直径的接受器端口。例如，图2c中示出的接头示出了被设计用于接受具有不同直径的管的接头205，其中在上端口206处接受较小的管并在下端口207处接受较大的管。在另一示例中，同一接头上的不同端口可以能够接受具有介于1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、2:3、2:5、2:7、3:5或3:7的不同管之间的直径比的管。此外，具有不同截面形状的管可以能够适配至同一接头上的不同端口上。例如，接头可以具有带内突起的端口，该内突起具有圆形形状、椭圆形形状、正方形形状、矩形形状或不规则形状中的全部或任何组合。在其他实现中，单一接头可以具有这样的突起，所述突起具有相等的直径和/或相同的形状。

此外，接头可被配置成适配在连接管之上以及管之内。例如，接头的接受器端口207可以包括内突起208(例如，突起)和/或外突起209。内突起可以能够插入到连接管中，而外突起可以覆在连接管的一部分上。在一些情况下，本文其他地方描述的凸缘可以包括外突起。接受器端口的内突起可以接触连接管的内表面，而外突起可以接触连接管的外表面。内突起和外突起可以同时接触连接管在同一末端处的内表面和外表面。在这种设计中，在将管和接头相连接时，连接管可以包围在接头的两侧上，使得接头接合该连接管的内径和外径二者。管的末端的内表面和外表面都可以接触接头的一部分。所述接触可以包括全表面接触或部分接触。

在被配置用于接合管的内径和外径二者的接头设计中，接头可以具有从接头的中央套节或主体延伸的内突起。内突起可以位于外突起之内，其中环形区域或凹槽将内突起和外突起分隔开。外突起可以不如内突起从中央套节延伸得那么远。外突起可以比内突起短。内突起可以是接头的内区域，并且第二突起可以是接头的外区域。两个突起可以是同轴的或同心的，使得环形区域的径向厚度可以是围绕内突起的圆周呈均匀的。两个突起可以形成基本上同心的形状(例如，同心圆柱体或任何其他形状)。

内突起可以比该内突起位于其内的外突起(远离接头的主体)延伸得更远。内突起可因此具有比外突起更大的长度。在一些情况下，外突起与内突起之间的长度比可以小于或等于约1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:10、1:12、1:15、1:20、1:25、1:30或1:50。内突起可以是实体的。或者内突起可以是中空的，其壁厚为约1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"或5"。外突起可以具有1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"或5"的壁厚。外突起可以是仅覆盖连接管的一小部分的凸缘。

图2d示出了包括接头212和连接管213的接头/管组装件211的截面图。在该实施方式中，被设计成适配在连接管214之内的突起位于该管之内，而被设计成适配在连接管215的外径之上的突起配合在该连接管之上。被设计成适配在连接管的外径之上的区域的直径可以为至少1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"、10"、15"或20"。

可以在内突起214与连接管213之间提供紧贴适配。类似地，可以在外突起215与连接管之间提供紧贴适配。连接管的末端的一部分可以夹在内突起与外突起之间。内突起和外突起可以压紧在连接管的终端上。

可以在内突起214与外突起215之间提供环形空间210。环形空间可以在内突起与外突起之间形成凹槽或通道。环形区域可以提供用于插入连接管的空间。当组装管和接头时，管可被推动某一距离至内突起与外突起之间的环形空间中。管可以仅被部分地推至环形区域中，或者管可被推入以使得管的末端接触环形区域(接头主体)的背部。

接头可以与管的内部以及管的外部相配合。管的每个末端可以由在各个末端处与管的内表面和外表面相接触的接头的接受器端口所接受。与管的内部和外部二者的接合可以导致更大的结构强度。接头突起可以进入连接管至少1/2"、1"、2"、3"、4"或5"。覆盖在管的外径之上的接头的区域可以覆盖为至少1/2"、1"、2"、3"、4"或5"的管长度。接合在外径表面上的管的长度与接合在内径表面的管的长度的比可以为约1:1、1:2、2:3、1:3、1:4、1:5、2:1、3:2、3:1、4:1或5:1。接头尺寸可以由使接头/管组装件以足够的结构刚度粘合以供预期用途所需的粘合剂体积来确定。

接头可以由单一整体件的金属材料(例如，铝、钛、不锈钢、黄铜、铜、铬钼钢或铁)、复合材料(例如，碳纤维)或聚合材料(例如，塑料)制造而成。例如，接头主体、内突起和外突起可以都由单一件的材料形成。或者，接头主体、内突起和外突起可以分开地进行机械加工并且在制造之后进行连接。接头突起和主体可以永久地贴附至彼此。接头的一部分可以是相对于该接头的其他部分不可移动的。当形成接头/管组装件时，该结构可以是刚性的，并且接头可以防止管相对于彼此而移动。

被设计成进入连接管213中的接头的内突起214可以具有定心特征。定心特征可以是接头突起上的凸起图案，其被设计成适配在连接管之内。定心特征可以从接受器端口的内突起的外表面凸起。可选地，定心特征可以位于外突起的内部区域上。在一些实现中，定心特征可以从接受器端口的内突起的外表面以及外突起的内表面凸起。凸起的定心特征的高度可以为至少0.001",0.005"、0.006"、0.007"、0.008"、0.009"、0.010"、0.020"、0.030"、0.040"或0.050"。

图3a-图3d示出了四种可能的接头定心特征实施方式的详细视图。图3a示出了小块定心特征301，该特征包括位于接头突起的管接合区域上的凸起的点的图案。接头突起的管接合区域可以是被配置用于与管的表面接触的接头突起的一部分。管接合区域可被配置成插入到管中。点能够以一个或多个行或列或者以交错的行和/或列来提供。凸起的点可以具有至少0.001"、0.005"、0.006"、0.007"、0.008"、0.009"、0.010"、0.020"、0.030"、0.040"或0.050"的直径。

图3b示出了螺旋形路径定心特征302，该特征包括环绕在接头突起的管接合区域的全长周围的连续凸起的线。连续凸起的线可以包绕管接头突起单次或多次。备选设计可以包括具有不包绕管接合区域的整个直径的凸起的螺旋形定心特征的定心特征。在备选实施方式中，螺旋形定心特征可以环绕接合区域的圆周的10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、110°、120°、130°、140°、150°、180°、190°、200°、210°、220°、230°、240°、250°、260°、270°、280°、290°、300°、310°、320°、330°、340°、350°或整个360°。定心特征还可以包括多个凸起的线，该凸起的线环绕管的全长而不以类似于多头螺纹的方式相交。

图3c示出了迷宫定心特征303，该特征包括凸起的虚线，其以与接头突起的长度方向成90度角与接头的管接合区域外切。以交错图案组织迷宫定心特征中的相邻虚线。可以提供多行虚线。虚线可以基本上彼此平行。或者，可以提供不同的角度。

图3d示出了断续螺旋线定心特征304，该特征包括凸起的虚线，其以与管接合区域的长度方向成45度角与接头的管接合区域外切。在另一示例中，定心特征可以具有以1°、5°、10°、15°、20°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°或180°角与管接合区域外切的凸起的线。图3c和图3d中示出的定心特征中的虚线可以具有至少0.005"、0.006"、0.007"、0.008"、0.009"、0.010"、0.020"、0.030"、0.040"、0.050"或0.100"的长度。

可以使用除图3a-图3d中所描述的那些图案之外的其他图案。备选图案可以包括成不规则角度或间隔的虚线、线和点的组合或者环绕接合区域的一组实线，其中在所述线之间具有均匀或非均匀的间隔。在一些情况下，定心特征可以被图案化，所以在不使一个或多个定心特征相交的情况下，可能不能绘制从内突起的远端到近端的笔直直线。这可以促使粘合剂采取更迂回的路径并且促进粘合剂的分散，如本文其他地方进一步描述。或者，在不使一个或多个定心特征相交的情况下，可以提供从内突起的远端到近端的直线。

能够以不同的密度向接头突起添加定心特征。例如，接头突起可被制造成使得突起的90％覆盖有凸起的定心特征。在具有90％的定心特征覆盖范围的情况下，所述特征可以非常紧密地间隔开。或者，定心特征可以覆盖突起的至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。定心特征可以覆盖小于本文所描述的任何百分比。定心特征可以落在本文所描述的任何两个百分比之间的范围内。

定心特征可以是凸起的，使得接头/管组装件包括连接管的内表面与被设计成进入连接管中的接头突起的表面之间的空间。内管直径与突起之间的公差可以使得接头和管形成压力适配连接。在压力适配连接的情况下，定心特征在管插入至接头中时可以变形或者不变形。定心特征可以使接头突起定心在连接管之内，使得连接管的内表面与接头突起的表面之间的距离可以具有均匀的径向厚度。或者，定心特征可以促进接头突起与连接管之间的空间的非均匀分布。

在一些情况下，可以在接头突起上提供密封件。图7示出了包括密封件701的接头内突起的截面。密封件可以是橡胶密封件。密封件可以是金属密封件。密封件可以是塑料密封件。密封件可以由聚合物材料形成。密封件可以由聚四氟乙烯(Teflon)形成。可以在最靠近接头主体的内突起的一端上提供密封件。在一些情况下，可以附加地或备选地在最远离接头主体的内突起的一端上提供密封件。当管适配在内突起上时，密封件可以在内突起与管之间形成气密的、尘密的和/或液密的密封。在一些情况下，可以在连接至内突起的管的内径上提供附加密封件。管和接头突起可以由突起和/或管上的密封件完全密封，使得可以忽略附加的密封机构。

图4示出了与具有定心特征403的接头402相接合的连接管401的详细截面图。接头可以具有内突起，该内突起可以是接头的小直径接合区域。定心特征使内突起定心在连接管之内，使得连接管的中心和接头突起的中心是同轴的。定心特征在接头的小直径接合区域的外表面与连接管的内表面之间创造空间404。所述空间可以用粘合剂填充以粘合管和接头组装件。粘合剂可局限于接头的内突起的外表面与连接管的内表面之间的空间。当在内突起的外表面上提供定心特征时，可能会是这种情况。

在一些备选实施方式中，可以在连接管的外表面与接头的外突起405的内表面之间提供空间。可选地，可以在接头的外突起的内表面上提供可创造空间的一个或多个定心特征。粘合剂可以填充外突起的内表面与管的外表面之间的空间。可以在将粘合剂注射至所述空间中之前对接头和粘合剂之一或全部两者进行加热以实现粘合剂的期望流动性或粘度。定心特征可以具有任何配置，诸如本文其他地方所描述的那些配置。定心特征可以在管的圆周周围提供均匀的或非均匀的空间。在一些情况下，可以提供止动特征，该止动特征可以防止粘合剂泄漏至由外突起覆盖的管的外表面的一部分之外。

粘合剂可以仅接触管内表面，仅接触管外表面或接触全部两者。在一些实现中，可以在接头的内突起的外表面和接头的外突起的内表面上都提供定心特征。可以在管的内表面与内突起的外表面之间以及在管的外表面与外突起的内表面之间形成空间。粘合剂可以用于填充管的内表面与内突起的外表面之间的空间以及管的外表面与外突起的内表面之间的空间二者。

粘合剂可以用于使接头和管粘合在一起以形成刚性结构。粘合剂可以在形成载具底盘过程中使接头和管稳固地贴附至彼此。粘合剂可以是任何可流动的粘合剂，诸如环氧树脂、胶水、树脂或水泥。接头可以包括特定的通路和开口以使得在组装后能够将粘合剂注射至特定位置。

图5a和图5b示出了被设计用于将粘合剂注射至接头的内突起的表面与连接管的内表面之间的空间中的接头特征。图5a示出了接头501，该接头具有用于粘合剂注射或真空附接502的孔。

图5b示出了具有与连接管505相配合的真空端口504的接头503的放大截面图。注射端口506可被提供成与真空端口相对。注射端口可被提供在接头上。真空端口可以连接至负压源，诸如真空泵。注射端口可以连接至粘合剂储液器。在一些情况下，负压可被施加在粘合剂储液器上或者由其施加。图5b中的截面图示出了内接头突起507的壁之内的流体途径(例如，通道)507。流体途径可以将注射端口506处注射的、来自粘合剂源(连接的储液器)的粘合剂拉动至接头突起的表面与连接管的内径的表面之间的空间中。真空端口504和注射端口506可以定位在接头的相对端上以使粘合剂均匀地分布。例如，它们可以在周向上彼此相对地提供在接头的接受器端口上。它们可以提供在接头的接受器端口的近端处或附近。或者，它们可以提供在接头的接受器端口的远端处或附近，或其任何组合。接头可以在每个突起上具有至少约1个、2个、3个、4个、5个、10个、15个或20个真空端口或注射端口。真空端口和注射端口可以定位在远离、接近内部接头特征处或者与其同轴定位，所述内部接头特征诸如为内接头突起的壁之内的流体途径，其可以提供均匀的粘合剂涂层。可选地，真空端口和注射端口可以备选地定位在接近内部节点特征处或者与其同轴定位。真空端口和注射端口可以最佳地定位在节点上以使得能够使用具有设置的真空/注射端口间隔和几何形状的组合的真空/注射工具。真空端口和注射端口的数目可以不一定是相等的。具有一个真空端口和过多的注射端口或者一个注射端口和过多的真空端口的实现可以是可能的。

粘合剂在空间中的分布可能受定心特征影响。例如，小块定心特征可以允许接头与管之间的最大结合区。在另一情况下，螺旋形路径定心特征可以生成用于粘合剂流动的长路径。在粘合剂需要填充远离注射部位的空间的实施方式中，螺旋形路径定心特征可以是优选的。在另一情况下，迷宫定心特征可以促使粘合剂在管周围的均匀分布。在结构稳定性需要对粘合剂的均匀分布的实施方式中，迷宫定心特征可以是优选的。迷宫定心特征和断续螺旋线定心特征可以通过为可均匀遍历空间的粘合剂创造内部流体路径来促使粘合剂在注射时均匀分布。在一些情况下，定心特征可被配置用于促使粘合剂围绕管周向行进。定心特征还可被配置用于促使粘合剂沿着管的长度行进。优选地，定心特征可被配置用于使粘合剂沿着管的表面均匀分散，其可以包括粘合剂的周向分散和纵向分散。

粘合剂可以通过真空注射或压力注射而被注射至空间中。在真空注射的情况下，至少一个端口可以连接至低压源，并且至少一个其他端口可以连接至粘合剂储液器，当接合低压源时，可以将粘合剂从储液器吸入空间中。或者，端口可以连接至压力源并且粘合剂可被推至空间中。

接头可被制造成具有附接至注射端口或真空端口504的接套。接套可以连接至压力源、真空源和/或粘合剂储液器。接套可以是可从接头伸出的突起(例如参见图6中的606)。或者，接套无需从接头突出。接套可以包括开口，该开口可以流体连接至管与接头的一个或多个突起之间的内部空间。接套可以与流体途径507流体连通。接套可以形成有内部通道，该内部通道与接受器端口的环形区域和/或接受器端口的表面流体连通。内部通道可以与接受器端口的内突起的外部表面流体连通。内部通道可以与或可以不与接受器端口的外突起的内部表面流体连通。接套的使用可以通过消除对特定硬件或工具；例如配件、喷嘴或注射器，的需要来简化注射过程。可以在对结构进行组装之后移除接套。例如，在粘合剂已经插入和/或变硬之后，可以移除接套。接套可以具有图2c中的216的形式。接套可以从突起延伸1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"或10"。类似地，它们可以具有1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"或10"的直径。

接头可以包括集成的结构特征。集成的结构特征可以包括流体管道系统、电气布线、电气总线、板安装件、悬挂安装件或定位特征。集成的结构特征可以简化底盘设计并且减少构造底盘结构所需的时间、部件和成本。

接头可以包括用于载具的剪切板件或主体板件的安装特征。接头上的安装特征可以允许板件直接连接至载具底盘框架。接头上的安装特征可被设计成与板件上的免费配合特征相配合。例如，接头上的安装特征可以是具有用于硬件(例如螺丝、螺栓、螺母或铆钉)的孔洞的法兰、卡扣或被设计用于焊接或粘合剂应用的法兰。图6a-图6c示出了被设计用于与诸如载具等结构上装载的其他系统集成的接头的特征。接头可被设计成与结构的剪切板件或主体板件集成。

图6a示出了具有法兰602的接头601。法兰602可以用于连接至剪切板件或主体板件(未示出)。在使用接头构件以构造载具底盘的情况下，接头构件可以与悬挂系统集成。悬挂系统可以包括液压减震器、空气减震器、橡胶减震器或弹簧加压减震器。悬挂系统可以通过对法兰602的附接而连接至接头构件。

接头可以包括电气连接。集成到接头中的电气连接可以是电绝缘的。集成到接头中的电气连接可以与通过连接至该接头的管而路由的布线连通。电气布线可以用于向载具上装载的系统提供动力以及/或者向电池提供动力以启动或运行载具引擎。使用来自集成接头的动力的载具上装载的系统可以包括导航、音频、视频显示器、动力窗或动力座椅调节。载具内的动力分配可以专门通过管/接头网络而行进。图6b示出了用于使电线在整个结构603中路由的可能的接头实施方式。图6b中示出的接头具有入口区域604；该入口可以用于插入电气连接或电线。电线可以插入到入口区域中并且从接头路由至管以用于整个底盘中的传输。可使用电线提供动力的一个或多个系统可以通过入口区域与线相连接。

接头可以包括集成的加热和冷却流体系统以提供载具底盘中的热调节和空气调节。其他应用可以包括冷却和/或加热载具的各种组件。将流体(例如，气体或液体)系统集成到接头/管构造中可以部分地或完全地消除载具设计对常规通风管和管道系统的需要。接头可以将热流体或冷流体从生产源(例如，电加热元件、发动机组热交换机、制冷机、空气调节单元或锅炉)路由至底盘中的某一位置，其中乘客或载具操作员可能希望使内部加热或冷却。接头可以包含集成组件，以从源吸入热流体或冷流体、分配热流体或冷流体并且在远离源的位置处排放热流体或冷流体。组装件中的接头和管可以使用玻璃纤维、泡沫绝缘、纤维素或玻璃丝进行热绝缘。接头和管组装件可以是不漏流体的。在包括集成流体系统的接头的情况下，可以使用图6b中示出的接头实施方式。入口，诸如图中所示的一个入口604，可以用于通过在多个接头之间经由连接管来管道输送流体的方式来使流体路由，以使整个结构加热或冷却。图6c中示出了用于流体或电力的路由的接头605的截面图。用于流体和电力的路由的通路可以是相同的通路或者它们可以是分开的。内部节点路由可以保持两种或更多种流体在节点内分离，同时仍然在管之间或者从管至安装在节点上的连接器或特征之间提供期望路由。

接头可以包括集成的定位或标识特征。该特征可以在组装和处理期间实现对接头的自动标识或处理。定位特征的示例可以包括圆柱形凸台(例如，具有平坦的且径向的凹槽的凸台)、具有帽的挤压C形、与非对称销图案适配的卡口或逆向卡口、挂钩特征或者具有在检查时可以唯一地限定特征定向和位置的几何形状的其他特征。在检查定位特征时，接头的定向和/或位置可被确定为6轴姿势。例如，可以确定接头在三维空间中的位置和/或接头关于三个或更多个轴线的定向。

这些定位特征可以对接至机器人夹持器或工件固定工具或者由其夹紧。一旦夹紧运动开始、部分完成或完成，接头的接口可被完全限定。定位特征可以在空间框架组装之前和期间实现对接头的可重复和可选的自动化定位。限定特征的几何形状还可以使得自动化系统能够在将管插入到接头期间协调多个接头沿着空间中的限定路径的运动。在组装期间，至少两个管可以平行地插入到多个接头中，而不导致几何约束。

集成的定位特征还可以包括整体标识特征。例如，标识特征可以是一维条形码、二维QR码、三维几何图案或这些元素的组合。标识特征可以对关于其所附接的接头的信息进行编码。这种接头信息可以包括：接头的几何形状，包括管进口相对于标识/位置特征的定向；接头的材料；粘合剂注射端口和真空端口相对于标识/定位特征的定位；接头所需的粘合剂；以及接头管直径。组合的标识/定位特征可以实现对用于组装的接头的自动化定位，而无需向自动化组装单元供应外部信息。

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本文并不旨在通过说明书中提供的特定示例来限制本发明。尽管已经参考前述说明书描述了本发明，但本文的实施方式的描述和图示不应以限制性的意义来解释。本领域技术人员现将会在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。此外，应当理解，本发明的所有方面并不限于本文阐述的特定描绘、配置或相对比例，而是取决于多种条件和变量。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。因此可以设想，本发明还应当覆盖任何这样的替代、修改、改变或等同物。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的方法和构造及其等效项。

Claims (5)

1.一种接头构件，包括：

中央套节；

远离所述中央套节而延伸的两个或更多个接受器端口，其中每个接受器端口是利用(i)内突起以及(ii)与该内突起同心的外突起而形成的，其中所述内突起和所述外突起在其间形成环形区域，用于与适配在所述内突起上的连接管的终端相配合；以及

连接至所述两个或更多个接受器端口中的每一个的一个或多个流体端口，所述一个或多个流体端口与所述内突起的壁之内的内部通道流体连通。

2.如权利要求1所述的接头构件，其中当所述连接管适配在所述内突起上时，所述内部通道与所述内突起的外表面和所述连接管的内表面之间的空间流体连通。

3.如权利要求1所述的接头构件，其中所述一个或多个流体端口中的至少一个连接至粘合剂源。

4.如权利要求3所述的接头构件，其中通过与所述内部通道流体连通的所述一个或多个流体端口从所述粘合剂源向所述内突起的外表面与所述连接管的内表面之间的空间提供粘合剂。

5.如权利要求1所述的接头构件，其中所述一个或多个流体端口中的至少一个连接至负压源。