CN107922016B - 用于节点组件的粘合剂注入系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于提供粘合剂注入路径的接头设计，以连接用于空间框架的管，其中空间框架可以是车辆底架。接头可以与碳纤维管连接并且可以设计为具有不同的形状和构造。接头可以包括接收端口，所述接收端口可以与管配合并且同时地与管的内表面和外表面接触以便牢固连接。接头还可以包括对中特征，其可以在管的表面与接头的表面之间形成粘合剂可以流动通过的空间。粘合剂可以通过接头中的一个或多个集成结构特征注入到接头与管之间的连接空间中，所述集成结构特征可以提供用于将粘合剂引导至连接空间的通道。

Description

用于节点组件的粘合剂注入系统和方法

交叉引用

本申请要求2015年6月4日提交的美国临时专利申请No.62/170,988的优先权，其全部内容通过引用包含于此。

背景技术

管框架底架结构被广泛地用于小体积和高性能的车辆设计中，具有加工成本低、设计灵活、并且能够制造高效结构的优点。现有的用于管框架底架的制造方法需要大量劳动力来将全部管切割并开槽到适当长度，此外需要熟练的焊工来结合每个管连接接头。将碳纤维用作底架框架中的管的材料减少了劳动力和结构的加工成本。然而，由于这些管不能被焊接，因此在交叉点处连接碳纤维管产生了挑战。可以提供粘合剂以在管与接头连接之间形成结合。粘合剂的应用可能需要特定工具并仔细监控在接头与管之间的连接点处的粘合剂厚度和覆盖范围。

发明内容

这里提供了用于将粘合剂注入到接头与管之间的连接点中的系统和方法。接头可以包括一个或多个集成结构特征，其构造为提供流体路径以将粘合剂从粘合剂源输送到接头与管之间的连接点或空间。在一些情形中，粘合剂可以同时地以正压力通过粘合剂注入端口被推入接头与管之间的空间中并且通过施加于空间的负压力源被拉入该空间中。接头可以被加热以便促进粘合剂在一个或多个集成结构特征内的流动，从而减少循环时间并且加速固化。

通过下面的详细描述，本公开的其他方面和优点对于本领域技术人员来说将会变得显而易见，其中仅示出并描述了本公开的说明性实施方式。如将会理解的，本公开能够具有其他不同的实施方式，并且能够在多个明显方面修改其若干细节，所有这些都不偏离本公开。因此，附图和描述在本质上将被视为描述性的，而不视为限定性的。

通过引用包含

在本说明书中提及的所有公开、专利和专利申请都通过引用包含于此，如同每个单独的公开、专利或专利申请具体地且单个地表示为通过引用而包含。

附图说明

在所附权利要求中具体地阐述了本发明的新颖特征。通过参照下面的阐述利用本发明原理的说明性实施方式的详细描述以及附图(以下也称为“图”)，将获得对本发明的特征和优点的更好理解，其中：

图1示出了由接头和管组成的框架。

图2a示出了根据本发明的实施方式的具有多个接收端口的接头的实例。

图2b示出了根据本发明的实施方式的具有多个接收端口的接头的另一个实例。

图2c示出了根据本发明的实施方式的具有不同直径的多个接收端口的接头的另一个实例。

图2d示出了连接多个连接管的接头的横截面视图。

图3a示出了适配在管中的内突出部的横截面视图，以便在内突出部的表面与管的内表面之间形成一个或多个间隙。

图3b示出了适配在管中的内突出部的横截面视图，在形成于内突出部的表面与管的内表面之间的一个或多个间隙中具有粘合剂。

图4示出了与接头的流体输送路径流体连通的一个或多个流体输送端口。

图5示出了各自连接到接头的流体输送路径的粘合剂源和负压力源。

图6示出了一个或多个流体输送端口被移除的接头。

图7a示出了具有小的结节(nub)对中特征的接头突出部的实例。

图7b示出了具有螺旋路径对中特征的接头突出部的实例。

图7c示出了具有迷宫对中特征的接头突出部的实例。

图7d示出了具有间断螺旋对中特征的接头突出部的实例。

具体实施方式

尽管这里示出并描述了本发明的各个实施方式，但对本领域技术人员显而易见的是这些实施方式仅通过实例的方式提供。在不偏离本发明的情况下，本领域技术人员可以想到多种变型、改变和替换。应该理解的是，可以采用对这里描述的本发明实施方式的各种替代方案。

本公开提供了用于连接管与节点组件以形成框架(例如底架框架)的系统和方法。可以通过将粘合剂注入到设置在节点的表面与管的表面之间的空间中而将管与节点组件中的各管和节点连接在一起。在一些情形中，管与节点组件可以形成二维结构。管与节点组件可以形成三维结构。管与节点组件可以形成用于车辆的框架。

图1示出了根据本发明实施方式的包括通过一个或多个节点102连接的连接管101a、101b、101c的车辆底架100。每个节点的尺寸和形状可以设计为使得其能够连接到一个或多个管。每个节点可以通过从节点的本体延伸的端口连接到一个或多个管。可以提供多端口节点或接头构件以与一个或多个管连接，从而形成二维或三维结构。该结构可以是框架。在一个实例中，二维结构可以是平面框架，而三维结构可以是空间框架。空间框架可以在其中封闭一空间。在一些实例中，三维空间框架结构可以是车辆底架。车辆底架可以具有可以在其中封闭一空间的长度、宽度和高度。车辆底架的长度、宽度和高度可以大于连接管的厚度。这里车辆底架或任何类型底架的任何描述可以适用于任何类型的空间框架，并且反之亦然。

车辆底架可以形成车辆的架构。车辆底架可以提供用于放置车辆的车身面板的结构，其中车身面板可以是门面板、顶篷面板、底板面板、或形成车辆外壳的任何其他面板。此外，底架可以是用于车轮、传动系、发动机缸体、电部部件、加热和冷却系统、座椅或存储空间的结构支撑件。车辆可以是能够承载至少约1个或更多、2个或更多、3个或更多、4个或更多、5个或更多、6个或更多、7个或更多、8个或更多、十个或更多、二十个或更多、或者三十个或更多乘客的载客车辆。车辆的实例可以包括但不限于轿车、卡车、公共汽车、面包车、小型货车、旅行车、房车、拖车、拖拉机、单座车、汽车、火车、或者摩托车、轮船、宇宙飞船或飞机。可以为车辆或者为包括但不限于塔、建筑物、自行车、三轮车、桥梁、照明结构、家具、舞台、桁架或墙壁的任何其他类型的结构提供空间框架。这里对底架或车辆底架的任何描述可以适用于任何类型的空间框架。类似地，这里对可以用于连接车辆底架中的管的节点的任何描述可以适用于任何类型的空间框架。

车辆底架可以提供与车辆类型的形状系数匹配的形状系数。根据车辆的类型，车辆底架可以具有不同的构造。车辆底架可以具有不同等级的复杂性。在一些情形中，可以提供能够为车辆提供外框架的三维空间框架。外框架可以具有用于形成三维外壳的车身面板。可选地，可以提供内支撑件或部件。可以提供多端口节点和连接管的不同布局，以适应不同的车辆底架构造。节点可以能够在二维平面或三维平面中支撑管。例如，多分叉节点可以构造为连接未全部落到同一平面内的管。连接到多分叉节点的管可以以三维式样(图案)提供并且可以跨越三个正交轴线。在替代实施方式中，一些节点可以连接可共用二维平面的管。

这里描述的接头可以用于在短时间内形成车辆底架。在一些情形中，使用者或一组使用者可以在大约几分钟、几小时或几天的时间范围内组装底架。底架可以被拆卸并且接头的至少一部分可以用于形成不同类型的底架，以便用作不同类型的车辆。接头可以在不同类型底架中重复使用。接头可以是可重复使用的。在一些情形中，可以利用一组接头和管来构造第一底架。第一底架可以被拆卸并且可以利用该组接头和管的至少一个子组来构造第二底架。第一底架和第二底架可以对应于不同类型的车辆。例如，第一底架和第二底架可以是不同尺寸(例如，体积、重量、承载能力)的车辆。在一些情形中，第一底架和第二底架可以对应于具有不同功能的车辆。车辆功能可以包括军事用途、商业用途、搬运、运输一个或多个人、和/或在特定类型的地形上前行。

车辆的连接管101a、101b、101c可以由碳纤维材料形成。复成材料的实例可以包括高模量碳纤维复合材料、高强度碳纤维复合材料、平纹编织碳纤维复合材料、缎纹编织碳复合材料、低模量碳纤维复合材料或低强度碳纤维复合材料。在替代实施方式中，管可以由诸如塑料、聚合物、金属或金属合金的其他材料形成。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，连接管可以具有大约1英寸、3英寸、6英寸、9英寸、1英尺、2英尺、3英尺、4英尺、5英尺、6英尺、7英尺、8英尺、9英尺、10英尺、11英尺、12英尺、13英尺、14英尺、15英尺、20英尺、25英尺或30英尺规格的长度。在一些情形中，管可以具有相同直径或不同直径。在一些情形中，管可以具有大约1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"、10"、15"或20"规格的直径。

连接管可以具有任何横截面形状。例如，连接管可以具有基本上圆形形状、正方形形状、椭圆形形状、六边形形状或者任何不规则形状。连接管的横截面可以是开放式横截面，诸如C形通道、工字梁或角钢。

连接管101a、101b、101c可以是中空管。可以沿着管的整个长度设置中空部分。例如，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值可以小于或等于约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端部。两个端部可以彼此相对。在替代实施方式中，连接管可以具有三个、四个、五个、六个或更多个端部。车辆底架框架可以包括与接头102连接的碳纤维管。

在本公开中提出的多端口节点102(也称为接头构件、接头、连接件、凸耳)可以适于在诸如图1中示出的框架的车辆底架框架中使用。底架框架100中的节点可以设计为适配由底架设计所指示的管角度。节点可以预成形为期望几何形状以允许底架的快速且低成本组装。

接头或节点可以由金属材料(例如铝、钛、或不锈钢、黄铜、铜、铬钼钢、或铁)、复合材料(例如，碳纤维)、或聚合物材料(例如，塑料)构成。接头可以由基本上刚性的材料形成。可以通过3D打印、铸造、使用模具、通过机加工、或者通过这些工艺的结合来制造接头。

图2a和图2b示出了接头(也称为节点)的实例。图2a示出了接头或多分叉节点200，其具有五个突出的接收端口或分叉，以便与管连接。图2b示出了具有用于连接管的三个突出接收端口的接头201。接头(即，多分叉节点)可以具有与连接管配合的任何数量的突出接收端口。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、三十个或五十个接收端口或者分叉。接头可以具有比这里描述的任何数量接收端口更少的接收端口。接头可以具有落入这里描述的任何两个值之间的范围内的多个接收端口。

接头可以具有中央区域或毂部202。接收端口203可以从中央区域突出。中央区域或毂部可以是接头的接收端口在那里相遇的部分。中央区域或毂部可以具有内部区域。例如，中央区域或毂部可以是中空的。接收端口可以具有更靠近中央区域或毂部的近端。接收端口可以具有进一步远离中央区域或毂部的远端。每个接收端口可以构造为与连接管接合。连接管的端部可以连接到单个接收端口。在一些实例中，连接管可以具有多个端部。每个端部可以连接到一个接头。接头可以将多个连接管相互连接。在一些实例中，接头可以将两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个连接管相互连接。

突出的接合端口可以在三维空间中相对于彼此具有任何角度，例如任何两个端口之间的角度可以是至少大约1°、5°、10°、15°、20°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°或180°。在一些情形中，可以设置三个或更多个端口。三个或更多个端口可以共面或者可以不共面。端口可以能够接收圆形、正方形、椭圆形或不规则形状的管。用于连接管、端口的不同横截面形状/尺寸可以构造为适应管的不同形状/尺寸，端口自身可以具有不同的横截面形状/尺寸。端口可以为圆形、正方形、椭圆形或不规则形状。

接头可以具有设计为适配在连接管内部的突出部。突出部可以是接收端口的一部分。突出部可以是锥形的，以便在插入到连接管中时提供平滑的刚性过渡。例如，突出部的直径可以靠近中央区域或毂部略微地增加。在突出部远端处的突出部直径可以小于在突出部近端处的突出部直径。为了与连接管的内表面区域接合的目的，端口具有使得端口的突出部可以适配在连接管内部的尺寸。

接头还可以具有设计为适配在连接管的一部分上的唇缘。唇缘可以是接收端口的一部分。为了与连接管的外表面接合的目的，端口可以具有使得连接管可以适配在唇缘内部的尺寸。可以提供紧密配合(snug fit)。

在碳管的情形中，由于可以通过将复合材料卷绕在心轴上制造碳管，因此在管的内侧表面上的接合可能更紧密。卷绕在心轴上的制造方法可以允许内管直径比外径具有更高的精度。因此用于与管的内表面接合的接头突出部可以设计为具有较窄的公差。

设计为适配在连接管内部的突出部的直径可以是至少大约1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"、10"、15"或20"。替代地，突出部的直径可以小于这里描述的任何值。突出部可以是锥形的，使得其直径沿着其长度变化。

单个接头可以具有带有不等直径的突出部。例如，图2c中示出的接头示出了设计为接收具有不同直径的管的接头205，其中较小管接收在上端口206处并且较大管接收在下端口207处。在另一个实例中，同一接头上的不同端口可以能够接收不同管之间的直径比为1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、2:3、2:5、2:7、3:5或3:7之间的管。此外，具有不同横截面形状的管可以能够适配在同一接头上的不同突出部上。例如，接头可以具有圆形、椭圆形、正方形、矩形或不规则形状中的全部或任何组合的突出部。在其他实施方案中，单个接头可以具有相等直径和/或相同形状的突出部。

此外，接头可以构造为适配在连接管上以及管内部。例如，接头的接收端口可以包括内突出部208和围绕内突出部的至少一部分形成环的外突出部209。内突出部可以能够插入连接管中，而外突出部可以覆盖在连接管的一部分上。内突出部的至少一部分可以与连接管的内表面接触，而外突出部的至少一部分可以与连接管的外表面接触。内突出部的至少一部分以及外突出部的至少一部分可以同时地在同一端部与连接管的内表面和外表面接触。在这种设计中，当管与接头连接使得接头与连接管的内径和外径都接合时，连接管可以在相对侧上被接头围绕。管的端部的内表面和外表面都可以与接头的一部分接触。该接触可以包括全表面接触或部分接触。

在构造为与管的内径和外径都接合的接头设计中，接头可以具有从接头的中间毂部或本体延伸的第一管状突出部。所述突出部可以包括内突出部和外突出部。内突出部可以位于外突出部内部，其中环形区域或凹槽将内突出部与外突出部隔开。外突出部可以是不像内突出部延伸那么远的唇缘。内突出部和外突出部可以共轴或同心，使得环形区域的径向厚度围绕内突出部的周边可以是均匀的。内突出部和外突出部可以同心地布置。

内突出部可以比外突出部延伸得更远(远离接头的本体)。内突出部可以由此具有比外突出部更大的长度。在一些情形中，外突出部与内突出部之间的长度比率可以小于或等于大约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。内突出部可以是实心的。替代地，内突出部可以是中空的，具有大约1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"或5"的壁厚。外突出部可以具有1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"或5"的壁厚。外突出部可以是仅覆盖连接管的一小部分的唇缘。

图2d示出了连接到两个或更多个管的接头的横截面视图。该横截面视图示出了适配在管212的内部的内突出部。外突出部209可以适配在管212的外表面的至少一部分上。设计为适配在连接管的外径上的区域的直径可以是至少1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"、10"、15"或20"。

可以在内突出部208与连接管212之间提供紧密配合。类似地，可以在外突出部209与连接管之间提供紧密配合。连接管的端部的一部分可以夹置在内突出部与外突出部之间。内突出部和外突出部可以夹紧在连接管的终端上。

内突出部与外突出部之间可以设置有环形空间210。环形空间可以在内突出部与外突出部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至少一部分的空间。当管与接头组装在一起时，管可以被推动到内突出部与外突出部之间的环形空间中的一定距离处。管可以被仅仅部分地推入到环形区域中，或者管可以被推入到使得管的端部与环形区域的后部(接头本体)接触。

接头可以与管的内部及管的外部配合。管的每个端部可以被接头的在相应端部处同时与管的内表面和外表面接触的接收端口接收。与管的内部和外部都接合可以产生更大的结构强度。接头突出部可以进入连接管中至少1/2"、1"、2"、3"、4"或5"。接头的覆盖在管的外径上的区域可以覆盖至少1/2"、1"、2"、3"、4"或5"的管长度。接合在外径表面上的管长度与接合在内径表面上的管长度的比率可以是大约1:1、1:2、2:3、1:3、1:4、1:5、2:1、3:2、3:1、4:1或5:1。可以通过针对预期用途以足够结构刚性结合接头/管组件所需要的粘合剂体积来确定接头尺寸。

接头可以由金属材料(例如铝、钛、或不锈钢、黄铜、铜、铬钼钢、或铁)、复合材料(例如，碳纤维)、或聚合物材料(例如，塑料)的单个一体件制造。例如，接头本体、内突出部和外突出部可以全部由单件材料形成。替代地，接头本体、内突出部和外突出部可以单独地机加工并在制造之后例如通过焊接来连接。接头突出部与本体可以永久地彼此固定。接头的各部分相对于接头的其余部分可以是不动的。当形成接头/管组件时，该组件可以是刚性的，并且接头可以防止管相对于彼此移动。

接头的设计为进入连接管212中的内突出部208可以具有对中特征。对中特征可以是接头突出部上的设计为适配在连接管内部的凸起式样。对中特征可以从内突出部的外表面凸起。可选地，对中特征可以位于外突出部的内部区域上。在一些实施方案中，对中特征可以从接收端口的内突出部的外表面以及外突出部的内表面凸起。凸起对中特征的高度可以至少是0.001"、0.005"、0.006"、0.007"、0.008"、0.009"、0.010"、0.020"、0.030"、0.040"或0.050"。

当内突出部插入到管中以形成框架组件时，对中特征可以提供内突出部在管内的对准。对中特征可以从突出部的表面凸起，从而由对中特征的高度限定可以适配在外突出部上的最小管直径。可以在对中特征之间设置空间，使得在对中特征从那里凸起的内突出部的表面与适配在接头的内突出部上的管的内表面之间存在间隙。可以在间隙中提供粘合剂以将接头结合到管。替代地，可以在间隙中不提供粘合剂的情况下将接头与管连接在一起。在不提供粘合剂的情形中，管与接头可以可移除地连接。当管与接头组装在一起以便在管与接头连接上的应力(例如，压缩、拉伸和/或扭转应力)低于阈值的情形中使用时，可以省去粘合剂。在一些情形中，可以在接头与连接管之间形成压配合连接。压配合连接可以在没有粘合剂的情况下允许接头与管之间的紧密连接。在一些情形中，当管适配在内突出部上时，对中特征可以变形或可以不变形。

图3a示出了适配在管212中的内突出部208的示意性横截面视图。图3a中示出的横截面是沿着通过内突出部的中心轴线切割的平面截取的。一个或多个对中特征301可以从内突出部的表面延伸。一个或多个对中特征可以与管的内径接触。一个或多个对中特征可以沿着内突出部的表面隔开，使得在内突出部的表面与管的内表面之间形成一个或多个间隙302。内突出部的表面的至少大约50％可以被间隙覆盖，表面的其余50％可以被对中特征覆盖。内突出部的表面的至少大约60％可以被间隙覆盖，表面的其余40％可以被对中特征覆盖。内突出部的表面的至少大约80％可以被间隙覆盖，表面的其余20％可以被对中特征覆盖。内突出部的表面的至少大约90％可以被间隙覆盖，表面的其余10％可以被对中特征覆盖。内突出部的表面的至少大约99％可以被间隙覆盖，表面的其余1％可以被对中特征覆盖。对中特征可以围绕内突出部的表面对称地布置。对中特征可以围绕内突出部的表面非对称地布置。对中特征可以围绕内突出部的表面布置，使得所形成的所有间隙具有相同的体积和尺寸。替代地，对中特征可以围绕内突出部的表面布置，使得所形成的间隙中的至少一部分具有不同的体积和/或尺寸。

可以在一个或多个间隙中提供粘合剂。图3b示出了填充形成于内突出部的表面与管的内表面之间的一个或多个间隙中的空间的粘合剂303。粘合剂可以与内突出部的表面接触。粘合剂可以与一个或多个对中特征接触。粘合剂可以与管的内表面接触。粘合剂可以与内突出部的表面结合。粘合剂可以与一个或多个对中特征结合。粘合剂可以与管的内表面结合。粘合剂可以在内突出部与适配在内突出部上的管之间形成结合。粘合剂可以围绕一个或多个对中特征，使得在粘合剂凝固(硬化)之后，可能难以使管与内突出部分离，这是由于对中特征可以嵌入粘合剂中。

粘合剂可以是可流动粘合剂。粘合剂可以具有液态或糊状稠度。在暴露于空气和/或加热之后粘合剂能够硬化。粘合剂可以是中等粘度的粘合剂。在一些情形中，粘合剂可以具有在25℃下测量的至少大约1,000cP、5,000cP、10,000cP、15,000cP、20,000cP、25,000cP、30,000cP、35,000cP、40,000cP、45,000cP、50,000cP、55,000cP、60,000cP、65,000cP、70,000cP、75,000cP、80,000cP、85,000cP、90,000cP、95,000cP、100,000cP、110,000cP、120,000cP、130,000cP、140,000cP或150,000cP的粘度。粘合剂可以具有小于1,000cP的粘度。粘合剂可以具有大于150,000cP的粘度。粘合剂可以具有介于列出的任何值之间的粘度。在一些情形中，粘合剂可以是包括树脂和硬化剂的双组分环氧树脂。树脂和硬化剂各自可以具有列出的任何值的粘度。树脂和硬化剂各自可以具有列出的任何值之间的粘度。在一些实施方式中，树脂和硬化剂可以经由单独注入端口注入到接头中，使得在注入到通道中之前树脂和硬化剂不混合在一起。替代地，树脂和硬化剂被预先混合，并且这两部分的混合物被注入到通道中。

可以通过在粘合剂源与间隙之间提供压力梯度而将粘合剂引入到间隙中。可以通过将粘合剂抽吸到间隙中而将粘合剂引入到间隙中。可以通过将粘合剂注入到间隙中而将粘合剂引入到间隙中。粘合剂可以沿着从高压到低压的方向流动。在一些情形中，接头可以包括构造为便于将粘合剂引入到一个或多个间隙中的一个或多个注入端口和/或一个或多个真空端口。

可以通过真空或压力注入将粘合剂注入到空间中。在真空注入的情形中，至少一个端口可以连接到低压力源，并且至少一个其他端口可以连接到粘合剂储存器，当与低压力源接合时，粘合剂可以被从储存器抽吸到空间中。替代地，端口可以连接到正压力源，并且可以将粘合剂推入到空间中。

接头可以制造为具有一个或多个集成流体输送端口。每个流体输送端口可以是注入端口和/或真空端口。注入端口和/或真空端口可以连接到压力源、真空源、和/或粘合剂储存器。注入端口和/或真空端口可以伸出接头。替代地，注入端口和/或真空端口不需要从接头突出。注入端口和/或真空端口可以包括开口，该开口可以流体地连接到管与接头的一个或多个突出部之间的内部空间。注入端口和/或真空端口可以与流体输送路径流体连通。一个或多个流体输送端口可以沿着路径的长度与流体输送路径连接。注入端口和/或真空端口可以形成为具有内部通道，该内部通道与内突出部的环形区域和/或内突出部的表面流体连通。内部通道可以与接收端口的内突出部的外表面流体连通。内部通道可以与或者可以不与接收端口的外突出部的内表面流体连通。注入端口和/或真空端口的使用可以通过消除对于特定硬件或工具(例如配件、喷嘴或注射器)的需要来简化注入过程。可以在组装结构之后移除注入端口和/或真空端口。例如，在粘合剂已经插入和/或硬化之后，可以移除注入端口和/或真空端口。注入端口和/或真空端口可以从突出部延伸1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"或10"。类似地，注入端口和/或真空端口可以具有1/16"、1/8"、1/4"、1/2"、1"、2"、3"、4"、5"或10"的直径。

图4示出了适配在接收端口上的管的横截面视图，其中横截面沿着与接收端口的长度平行的中间平面截取。接收端口的内突出部适配在管中。接收端口的外突出部适配在管的外部。对中特征301在内突出部与管的内表面之间形成多个间隙302。接收端口具有注入端口401和真空端口402。注入端口和真空端口可以与接收端口是一体的。注入端口和真空端口可以永久地附接到接收端口。注入端口和真空端口可以从接收端口可移除。在一些情形中，在将粘合剂提供到多个间隙之后，可以从接收端口永久地移除注入端口和真空端口中的一个或两者。在一些情形中，注入端口和真空端口可以是可互换的，使得注入端口还可以用作真空端口。

注入端口和真空端口可以与多个间隙中的一个或多个间隙流体连通。注入端口可以通过流体输送路径403与多个间隙流体连通，流体输送路径可以包括一个或多个通道、管道、导管、凹槽和/或管。流体输送路径可以允许粘合剂从注入端口传送到一个或多个间隙。流体输送路径可以至少部分地构建在内突出部中。流体输送路径可以是通孔，该通孔在一侧上连接到注入端口并且在相对侧上通向多个间隙中的一个或多个间隙。通孔可以延伸通过内突出部的壁的至少一部分。

流体输送路径可以被涂覆，使得当粘合剂从注入端口传送到一个或多个间隙时粘合剂不会粘附到通孔的内部。涂层可以防止流体输送路径变得被粘合剂阻塞。在一些情形中，涂层可以是化学涂层。替代地或另外地，可以利用抛光剂对流体输送路径抛光，这防止了粘合剂粘附到通孔的内部。

类似地，真空端口可以与多个间隙中的一个或多个间隙流体连通。真空端口可以通过真空输送路径404与多个间隙流体连通，该真空输送路径可以包括一个或多个通道、管道、导管、凹槽和/或管。真空输送路径可以不包括通过内突出部的侧壁的通路。真空输送路径可以短于流体输送路径。真空输送路径可以允许在一个或多个间隙中产生压力降以将粘合剂拉动或抽吸到一个或多个间隙中。可以通过将真空连接到与真空输送路径连通的真空端口来产生压力降。

在一些实施方式中，接头可以具有用于独立组分的粘合剂的两个或更多个注入端口。在一些情形中，粘合剂可以是包括树脂和硬化剂的双组分环氧树脂。树脂和硬化剂各自可以具有列出的任何值的粘度。在一些实施方式中，可以经由单独注入端口将树脂和硬化剂注入到接头中，使得树脂和硬化剂在注入到通道中之前不混合在一起。

在将粘合剂注入到一个或多个间隙中期间，粘合剂源可以连接到注入端口并且真空源可以连接到真空端口。在一些情形中，一个或多个间隙可以被完全填充以粘合剂，使得所提供的粘合剂的体积是间隙体积的100％。替代地，间隙可以不完全地填充，使得所提供的粘合剂的体积是间隙体积的大约90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％或5％。图5中示出了连接到注入端口401的粘合剂源501。粘合剂源可以是容器，该容器具有盛装的粘合剂体积大于填充一个或多个间隙所需要的粘合剂体积的容量。可以反复地使用同一容器来填充不同连接器端口的一个或多个间隙。每次使用容器时，可以将容器中的粘合剂的总体积的一部分提供到一个或多个间隙。替代地，容器具有的体积可以大约等于填充与单个连接端口相关的一个或多个间隙所需要的体积。容器具有的体积可以大于填充一个或多个间隙所需要的体积，但是容器中的粘合剂的量可以大约等于填充一个或多个间隙所需要的粘合剂的量。当容器具有的体积大约等于填充一个或多个间隙所需要的体积时，可以将粘合剂从容器注入到一个或多个间隙，而无需监控已经注入到一个或多个间隙中的粘合剂的总量。具有的粘合剂体积大约等于填充一个或多个间隙所需要的体积的容器可以输送填充间隙所需要的体积的粘合剂，而不会溢出过多的粘合剂或提供过少的粘合剂。可以在不监控注入的粘合剂的总量的情况下，将期望量的粘合剂输送到一个或多个间隙。

在一些情形中，容器可以是袋子。容器可以是可塌陷的。替代地，容器可以是刚性的。容器可以封装一定体积的基本上没有空气的粘合剂。容器可以与注入端口形成气密密封。在一些情形中，容器可以直接地连接到注入端口。容器可以通过管或软管连接到注入端口。容器与注入端口之间的气密密封可以防止空气与粘合剂混合。容器与注入端口之间的气密密封可以允许将基本上没有空气的粘合剂输送到一个或多个间隙。当空气与一定体积的粘合剂混合时，可能在结构上损坏由接收端口与管之间的粘合剂形成的结合。在封装一定体积粘合剂的容器中提供基本上没有空气的粘合剂可以进一步减少将空气引入到一个或多个间隙中。在一些情形中，接头可以包括一个或多个通风孔，当粘合剂进入间隙时，所述通风孔允许将空气推出一个或多个间隙之外，这可以进一步允许排空间隙中的空气。

真空源502可以连接到真空端口402。真空端口可以直接地连接到真空源。替代地，真空端口可以通过流体连接元件(诸如管或管道)与真空源流体连通。真空源可以是真空泵。真空源可以是负压力源。

一个或多个真空端口402和一个或多个注入端口401可以位于接头的相对侧上，以均匀地分配粘合剂。在一些情形中，真空端口可以定向为使得真空端口在向下方向上朝向地心施加负压力，使得重力可以协助拉动粘合剂。一个或多个真空端口402和一个或多个注入端口401可以对称地定位在接头周围，以均匀地分配粘合剂。例如，它们可以在周向上彼此相对地设置在接头的接收端口上。它们可以设置在接头的接收端口的近端处或附近。替代地，它们可以设置在接头的接收端口的远端处或附近，或者其任意组合。接头可以在每个突出部上具有至少大约1、2、3、4、5、10、15或20个真空端口或注入端口。真空端口和注入端口可以定位为与内部接头特征(诸如内接头突出部的壁内部的流体路径)远离、非常靠近或共轴，这可以提供均匀的粘合剂涂覆。可选地，真空端口和注入端口可以交替地定位为与内节点特征非常靠近或共轴。真空端口和注入端口可以最佳地定位在节点上，以能够利用具有设定的真空/注入端口间隔和几何形状的组合真空/注射工具。真空端口和注入端口的数量可以不必相等。具有一个真空端口和多个注入端口或者一个注入端口和多个真空端口的实施方案可以是可能的。

一旦粘合剂提供到一个或多个间隙，粘合剂就可以干燥、硬化、凝固和/或固化。在一些情形中，粘合剂可以在加热环境中凝固。粘合剂可以在室温下凝固。粘合剂可以在大约几秒、几分钟、几小时或几天的时间范围内凝固。

在将粘合剂通过注入端口注入到一个或多个间隙中之后，可以移除注入端口和/或真空端口。可以从接头突出部切断、烧掉、熔化或其其他方式移除注入端口和/或真空端口。可以在粘合剂凝固之后从接头突出部移除注入端口和/或真空端口。图6示出了注入端口和/或真空端口被移除的接合突出部600。例如，可以从表面601移除注入端口并且可以从表面603移除真空端口。

在一些情形中，粘合剂的粘度可以是粘合剂的温度的函数。可以加热或冷却粘合剂和/或接头(粘合剂注入到其中)中的一个或两者，以增加或减小粘合剂的粘度。

接头可以由具有高热传导性的材料形成。接头可以通过加热或冷却装置容易地加热或冷却。接头可以具有比粘合剂更高的热传导性。可以在将粘合剂注入到一个或多个间隙之前或期间加热接头。可以通过传导、对流和/或辐射来加热接头。可以通过热交换器盘管来加热接头。可以通过电阻加热器来加热接头。可以通过将接头浸入到热液浴中来加热接头。可以利用热空气源(例如加热枪)来加热接头。

当加热接头时，接头的温度可以达到至少大约50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃或500℃。可以通过将加热枪指向接头处给定时间间隔来加热接头。在一些情形中，可以将加热枪指向接头至少约1分钟。在一些情形中，可以将加热枪指向接头至少约5分钟。在一些情形中，可以将加热枪指向接头至少约10分钟。在一些情形中，可以将加热枪指向接头至少约20分钟。在一些情形中，可以将加热枪指向接头至少约30分钟。可以通过加热枪来加热接头，并且然后可以将粘合剂顺序地注入到接头突出部中。可以在注入粘合剂时通过加热枪来加热接头。

在一些情形中，粘合剂可以被加热。替代加热接头或者除了加热接头之外，还可以加热粘合剂。可以通过传导、对流和/或辐射来加热粘合剂。可以通过热交换器盘管来加热粘合剂。可以通过电阻加热器来加热粘合剂。可以通过将粘合剂浸入到热液浴中来加热粘合剂。可以利用热空气源(例如加热枪)来加热粘合剂。

对中特征可以促进粘合剂从注入端口流动到一个或多个间隙。对中特征可以引导粘合剂在一个或多个间隙内的流动，使得粘合剂在一个或多个间隙之间一致且均匀地扩散。对中特征可以具有有助于粘合剂流动的形状和式样。

图7a-图7d示出了四种可能的接头对中特征实施方式的细节图。对中特征可以位于内突出部的表面的至少一部分上。对中特征可以位于内突出部的当管适配到内突出部上时与管的内表面相对的表面上。内突出部的当管适配到内突出部上时与管的内表面相对的表面可以包括内突出部的管接合区域。

图7a示出了小的结节对中特征701，该特征包括在接头突出部的管接合区域上的凸起点的式样。接头突出部的管接合区域可以是接头突出部的构造为与管的表面接触的一部分。管接合区域可以构造为插入到管中。这些点可以以一行或多行或列，或者以交错行和/或列设置。凸起点可以具有至少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。当粘合剂注入到接头突出部中时，粘合剂可以填充凸起点之间的一个或多个空间。对中特征可以允许粘合剂在具有很小障碍或阻力的情况下在一个或多个间隙中容易地流动。

图7b示出了螺旋路径对中特征702，该特征包括围绕接头突出部的管接合区域的全部长度卷绕的连续凸起线。连续凸起线可以围绕管接头突出部单次或多次地缠绕。替代设计可以包括不围绕管接合区域的全部直径缠绕的具有凸起螺旋对中特征的对中特征。在替代实施方式中，螺旋对中特征可以围绕接合区域的外周卷绕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°或全部360°。对中特征还可以包括多条凸起线，其在不相交的情况下以与多头螺纹类似的方式围绕管的全部长度卷绕。当管适配在内突出部的管接合区域上时，凸起螺旋对中特征可以形成粘合剂沿着流动并填充管接合区域的通道。对中特征可以迫使粘合剂填充全部间隙。

图7c示出了迷宫对中特征703，该特征包括以与接头突出部的长度方向成90度角度包围接头的管接合区域的凸起虚线。迷宫对中特征中的相邻虚线以交错式样安排。可以提供多行虚线。虚线可以基本上相互平行。替代地，可以提供变化的角度。

图7d示出了间断螺旋对中特征704，该特征包括以与管接合区域的长度方向成45度角度包围接头的管接合区域的凸起虚线。在另一个实例中，对中特征可以具有以1°，5°、10°、15°、20°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°或180°的角度包围管接合区域的凸起线。图7c和图7d中示出的对中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。

除了图7a-图7d中描述的这些式样以外，可以使用其他式样。替代式样可以包括不规则角度或间距的虚线、线和点的组合、或者在线之间以均匀或非均匀间距围绕接合区域卷绕的一组实线。在一些情形中，对中特征的式样可以设计为使得引导直线在不与一个或多个对中特征相交的情况下可以不从内突出部的远端绘制到近端。对中特征可以布置为迫使粘合剂在一个或多个间隙之间采取更迂回的路径和/或促进粘合剂的扩散，如这里其他地方描述的。替代地，可以从内突出部的远端到近端设置一直线，而不与一个或多个对中特征相交。

可以将对中特征以不同密度添加到接头内突出部。例如，接头内突出部可以制造为使得突出部的90％被凸起的对中特征覆盖。在90％对中特征覆盖的情形中，这些特征可能间隔非常近。替代地，对中特征可以覆盖突出部的至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。对中特征可以覆盖少于这里描述的任一百分比。对中特征可以落在这里描述的任何两个百分比值之间的范围内。

对中特征可以凸起，使得接头/管组件包括位于连接管的内表面与设计为进入连接管中的接头突出部的表面之间的空间。内管直径与突出部之间的公差可以使得接头和管形成力配合连接。在力配合连接的情形中，当管插入到接头中时，对中特征可以变形或者可以不变形。对中特征可以使接头突出部在连接管内部对中，使得连接管的内表面与接头突出部的表面之间的距离可以具有均匀的径向厚度。替代地，对中特征可以促使接头突出部与连接管之间的空间的非均匀分配。

粘合剂在空间中的分配可能受到对中特征的影响。例如，结节对中特征可以允许接头与管之间的最大结合面积。在另一种情形中，螺旋路径对中特征可以产生用于粘合剂流动的长路径。在粘合剂需要填充远离喷射位置的空间的实施方式中，螺旋路径对中特征可能是优选的。在另一种情形中，迷宫对中特征可能迫使粘合剂在管周围的均匀分布。在为了结构稳定性期望粘合剂均匀分布的实施方式中，迷宫对中特征可能是优选的。通过形成用于粘合剂的可以均匀地横穿该空间的内部流体路径，迷宫和间断螺旋对中特征可以迫使粘合剂在注入时均匀地分布。在一些情形中，对中特征可以构造为迫使粘合剂围绕管周向地行进。对中特征还可以构造为迫使粘合剂沿着管的长度行进。优选地，对中特征可以构造为致使粘合剂沿着管的表面均匀地扩散，这可以包括粘合剂的周向和纵向扩散。

接头703示出了示例性的注入端口705和真空端口706。注入端口和真空端口可以与图4中描述的相同。

尽管这里已经示出并描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员明显的是，这些实施方式仅作为实例的方式提供。本发明不旨在受限于说明书内提供的特定实例。尽管已经参照上述说明书描述了本发明，但是这里对实施方式的描述和说明不意味着在限定意义上理解。在不偏离本发明的情况下，本领域技术人员现在将会想到多种变型、改变和替换。此外，应该理解的是，本发明的所有方面不限于这里阐述的依赖于各种情形和变量的特定描述、构造或相关比例。应该理解的是，在实施本发明时可以使用这里描述的本发明实施方式的各种替代方案。因此，可以设想本发明还将覆盖任何这样的替代方案、修改、变型或等同物。意图是所附权利要求限定本发明的范围并且由此涵盖在权利要求以及它们等同物范围内的方法和结构。

Claims (19)

1.一种用于在两个或更多个管之间形成连接的接头构件，该接头构件包括：

两个或更多个接收端口，其中每个接收端口形成有内突出部，所述内突出部构造为当所述接头构件连接到两个或更多个管中的相应管时适配在所述相应管内部并且所述内突出部包括构建在所述内突出部的侧壁中的一个或多个流体输送路径；以及

两个或更多个流体输送端口，它们彼此相对地周向定位在所述接头构件的至少一个接收端口上，并且当所述接头构件连接到所述相应管时，所述两个或更多个流体输送端口与所述相应管的内表面和所述内突出部的外表面之间的空间流体连通，所述流体连通通过构建在所述内突出部的侧壁中的所述一个或多个流体输送路径提供，

其中，所述内突出部的外表面的至少一部分包括从所述内突出部的外表面凸起的一个或多个对中特征。

2.根据权利要求1所述的接头构件，其中，所述两个或更多个流体输送端口中的至少一个是粘合剂注入端口。

3.根据权利要求1所述的接头构件，其中，所述两个或更多个流体输送端口中的至少一个是真空端口。

4.根据权利要求1所述的接头构件，其中，所述两个或更多个流体输送端口中的至少一个与保持一定体积粘合剂的容器流体连通。

5.根据权利要求4所述的接头构件，其中，当所述接头构件连接到所述相应管时，所述粘合剂的体积基本上等于填充所述相应管的内表面与所述内突出部的外表面之间的空间所需要的粘合剂的量。

6.根据权利要求4所述的接头构件，其中，保持一定体积粘合剂的所述容器以气密密封连接与所述流体输送端口流体连通。

7.一种在接头构件与连接到所述接头构件的相应管之间形成结合的方法，该方法包括：

将所述接头构件的内突出部适配在所述相应管中，其中，所述内突出部包括构建在所述内突出部的侧壁中的一个或多个流体输送路径，其提供了从彼此相对地周向设置在所述接头构件上的两个或更多个流体输送端口到所述相应管的内表面与所述内突出部的外表面之间的空间的通道；

将所述接头构件的至少一部分加热到至少50℃的表面温度；

将粘合剂源附接到所述流体输送端口中的至少一个以及将负压力源附接到所述流体输送端口中的至少一个；以及

通过从所述粘合剂源通过所述至少一个流体输送端口提供粘合剂以及通过所述流体输送端口中的至少一个上的所述负压力源将粘合剂拉入到所述空间中，将粘合剂注入到所述相应管的内表面与所述内突出部的外表面之间的空间中，

其中，所述内突出部的外表面的至少一部分包括从所述内突出部的外表面凸起的一个或多个对中特征。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括在所述粘合剂凝固之后移除设置在所述接头构件上的流体输送端口中的至少一个。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述对中特征迫使所述内突出部的外表面与所述相应管的内表面之间具有预定的间隔距离。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述对中特征提供一个或多个通道，以使注入到所述相应管的内表面与所述内突出部的外表面之间的空间中的粘合剂扩散。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述粘合剂具有在25℃测量的至少1,000cP的粘度。

12.一种车辆底架模块，包括：

多个定制的接头构件和多个管，

其中，所述接头构件中的至少一个包括两个或更多个接收端口，并且每个接收端口形成有内突出部，所述内突出部构造为当所述接头构件连接到所述多个管中的相应管时适配在所述相应管内部并且所述内突出部包括构建在所述内突出部的侧壁中的一个或多个流体输送路径，

其中，所述接头构件中的至少一个进一步包括彼此相对地周向定位在所述接头构件的至少一个接收端口上的两个或更多个流体输送端口，并且当所述接头构件连接到所述相应管时，所述两个或更多个流体输送端口与所述相应管的内表面和所述内突出部的外表面之间的空间流体连通，所述流体连通通过构建在所述内突出部的侧壁中的所述一个或多个流体输送路径提供，

其中，每个接收端口包括外突出部，所述外突出部构造为当所述接头构件连接到所述多个管中的相应管时适配在该相应管的外表面的至少一部分上，并且

其中，所述内突出部的外表面的至少一部分包括从所述内突出部的外表面凸起的一个或多个对中特征，并且所述外突出部的内表面的至少一部分包括从所述外突出部的内表面凸起的一个或多个对中特征。

13.根据权利要求12所述的车辆底架模块，其中，所述两个或更多个流体输送端口中的至少一个是粘合剂注入端口。

14.根据权利要求12所述的车辆底架模块，其中，所述两个或更多个流体输送端口中的至少一个是真空端口。

15.根据权利要求12所述的车辆底架模块，其中，所述两个或更多个流体输送端口中的至少一个与保持一定体积粘合剂的容器流体连通。

16.根据权利要求15所述的车辆底架模块，其中，当所述接头构件连接到所述相应管时，所述粘合剂的体积基本上等于填充所述相应管的内表面与所述内突出部的外表面之间的空间所需要的粘合剂的量。

17.根据权利要求15所述的车辆底架模块，其中，保持一定体积粘合剂的所述容器以气密密封连接与所述流体输送端口流体连通。

18.根据权利要求12所述的车辆底架模块，其中，所述一个或多个对中特征迫使所述内突出部的外表面与所述相应管的内表面之间具有预定的间隔距离。

19.根据权利要求12所述的车辆底架模块，其中，所述一个或多个对中特征提供一个或多个通道，以使注入到所述相应管的内表面与所述内突出部的外表面之间的空间中的粘合剂扩散。

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