CN110225859B - 强化装置 - Google Patents

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Abstract

一种结构强化件，该结构强化件包括：刚性聚合结构(12)，该刚性聚合结构包括中央部(20)和与该中央部相邻的两个侧部(22，24)，该中央部和侧部中的任一个包括顶表面、底表面以及可膨胀的粘性材料(14)，该可膨胀的粘性材料位于该中央部和两个侧部中的任一个的至少一个表面上，其中，该可膨胀的粘性材料沿该中央部的底表面和所述侧部中的任一个的顶表面设置。

Description

强化装置
技术领域
本发明总体涉及空腔的强化，并且更具体地涉及使用具有相关的可激活(例如，可膨胀)材料的结构强化件来强化车辆空腔。
背景技术
在运输车辆的多个位置上，近年来越来越多地使用结构强化件，其中，车辆空腔通常装配有结构强化件，这些结构强化件有助于控制撞击造成的变形。对于一些应用领域，近年来将载体结构与次级材料(例如作为强化件的一部分的可膨胀的粘性材料)结合变得越来越受欢迎，例如参见美国专利US 6,932,421；US 6,921,130；US 6,920,693；US 6,890,021；以及US 6,467,834，上述所有专利出于所有目的均通过引用结合在此。
此外，车辆上存在一些特定的位置，在这些特定的位置上屈曲是特别需要注意的问题，甚至典型的强化结构也不能够很好地应对负载来防止屈曲。因此，需要一种用来防止屈曲的结构强化件，该结构强化件包括多个区段并且区段之间具有变化的形状。
发明内容
本发明通过本文描述的改进的装置来满足以上需求中的一个或多个需求。
一方面，本发明涉及一种结构强化件，该结构强化件包括：刚性聚合结构，该刚性聚合结构具有纵向轴线并且包括中央部和与该中央部相邻的两个侧部，该中央部和侧部中的任一个包括顶表面和底表面；可膨胀的粘性材料，该可膨胀的粘性材料位于该中央部和两个侧部中的任一个的至少一个表面上。该可膨胀的粘性材料沿该中央部的底表面和所述侧部中的任一个的顶表面设置。该中央部的顶表面包括与该纵向轴线基本上垂直的多个肋结构并且每个侧部的底表面包括与该纵向轴线基本上垂直的多个肋结构。
该结构强化件还可以包括从所述侧部中的一个或多个的顶表面朝向底表面延伸的一个或多个凹陷。该可膨胀的粘性材料可以至少覆盖该一个或多个凹陷的一部分。该中央部可以包括延伸部，该延伸部延伸超过每个侧部的末端。该延伸部可以包括顶表面，该顶表面包括该可膨胀的粘性材料。该延伸部可以包括底表面，该底表面包括与该纵向轴线基本上垂直的至少一个肋结构。
每个侧部可以包括一个凹陷，两个凹陷彼此相反地设置。该中央部的顶表面可以基本上没有任何可膨胀的粘性材料。所述侧部的底表面可以基本上没有任何可膨胀的粘性材料。每个凹陷可以具有两个相对的侧壁结构。该两个相对的侧壁结构可以被该可膨胀的粘性材料基本上覆盖。每个凹陷可以包括底壁，该底壁被设置成与相对的侧壁结构的一个或多个壁基本上垂直。该底壁可以基本上没有任何可膨胀的粘性材料。该中央部的底表面可以基本上没有任何肋结构。所述侧部的顶表面可以基本上没有任何肋结构。
每个侧部可以包括至少一个凹陷并且该至少一个凹陷可以从每个侧部的顶表面向下延伸。每个侧部可以包括一个凹陷，并且该凹陷可以位于该侧部的前区段与该侧部的后区段之间。
位于该前区段的一部分的该可膨胀的粘性材料可以与位于该后区段的一部分的该可膨胀的粘性材料形成一整体。
本文的发明进一步提供一种结构强化件，该结构强化件包括：刚性聚合结构，该刚性聚合结构具有纵向轴线并且包括中央部和与该中央部相邻的两个侧部，该中央部和侧部中的任一个包括顶表面和底表面；以及可膨胀的粘性材料，该可膨胀的粘性材料位于该中央部和两个侧部中的任一个的至少一个表面上。该强化件可以包括一个或多个凹陷，该一个或多个凹陷位于所述侧部上并且从所述侧部的顶表面向下延伸，并且该可膨胀的粘性材料可以沿该中央部的底表面和所述侧部中的任一个的顶表面设置，使得该中央部的顶表面基本上没有任何可膨胀的粘性材料并且所述侧部的底表面基本上没有任何可膨胀的粘性材料。进一步地，该中央部的顶表面包括与该纵向轴线基本上垂直的多个肋结构并且每个侧部的底表面包括与该纵向轴线基本上垂直的多个肋结构。
该可膨胀的粘性材料可以至少覆盖该一个或多个凹陷的一部分。该中央部可以包括延伸部，该延伸部延伸超过每个侧部的末端，该延伸部包括顶表面和底表面。该延伸部的顶表面可以被该可膨胀的粘性材料基本上覆盖。该延伸部可以包括底表面，该底表面包括与该纵向轴线基本上垂直的至少一个肋结构。
每个侧部可以包括一个凹陷。这些凹陷可以被设置成彼此相对。每个凹陷可以具有两个相对的侧壁结构。该两个相对的侧壁结构可以被该可膨胀的粘性材料基本上覆盖。每个凹陷可以包括底壁，该底壁被设置成与相对的侧壁结构的一个或多个壁基本上垂直。该底壁可以基本上没有任何可膨胀的粘性材料。该中央部的底表面可以基本上没有任何肋结构。所述侧部的顶表面可以基本上没有任何肋结构。每个凹陷可以位于该侧部的前区段与该侧部的后区段之间。位于该前区段的一部分的该可膨胀的粘性材料可以与位于该后区段的一部分的该可膨胀的粘性材料形成一整体。
本文提供的发明还涉及一种用于形成结构强化件的方法，该方法包括：形成一体成型装置，该一体成型装置具有纵向轴线并且包括中央部以及与中央部相邻的一个或多个侧部，该中央部和一个或多个侧部中的任一个包括顶表面和底表面；将可膨胀的粘性材料设置在该中央部和一个或多个侧部中的任一个的至少一个表面上；在该一个或多个侧部上形成一个或多个凹陷，该一个或多个凹陷从该一个或多个侧部的顶表面向下延伸；在该中央部的顶表面上形成多个肋结构，该中央部包括与该纵向轴线基本上垂直的多个肋结构；并且在每个侧部的该底表面上形成多个肋结构，该每个侧部包括与该纵向轴线基本上垂直的多个肋结构。
该方法可以基本上不将可膨胀的粘性材料设置在该中央部的顶表面上。该方法可以基本上不将可膨胀的粘性材料设置在该一个或多个侧部的底表面上。
本文披露的装置被设计成具有沿所述强化件结构设置的肋结构、凹陷、以及可膨胀的粘合剂，其使沿该装置的屈曲和破裂最小化。
附图说明
图1是根据本发明的示例性强化件的顶部透视图。
图2是图1的强化件的底部透视图。
图3是图1的强化件的侧面轮廓视图。
图4是图1的强化件的相反侧面轮廓视图。
图5是图1的强化件的底部仰视图。
图6是图1的强化件的顶部俯视图。
图7是图1的强化件的前立面图。
图8是图1的强化件的后立面图。
具体实施方式
本发明通过本文描述的改进的装置和方法满足以上需求中的一个或多个。本文呈现的解释和说明旨在使本领域技术人员熟悉本发明、其原理、及其实际应用。本领域技术人员可以以多种形式适配和应用发明，以便可以最适合实际使用的需求。因此，本发明的所阐述的特定实施例不旨在是详尽的或限制本发明。因此，本发明的范围应该不参考以上描述确定，而应该参考所附权利要求、连同这些权利要求有权获得的等效物的全部范围来确定。本披露内容的所有文章和参考，包括专利申请和出版物，出于所有目的均通过引用结合在此。其他结合也是可能的，只要是从以下权利要求中收集的，由此这些结合还通过引用结合在本书面说明中。
本申请要求于2017年1月11日提交的美国临时申请序列号62/445,048的提交日权益，由此该临时申请的内容出于所有目的通过引用结合在此。
本文呈现的发明考虑一种在车辆结构中，特别是在空腔和/或空腔内的强化件的屈曲通常发生的区域中提供结构强化件的独特方法。此类区域可以包括但不限于车辆支柱和/或车顶区段内或与其邻接的区域。
刚性聚合结构可以由可塑材料形成，该可塑材料可以是任何聚合材料，该聚合材料可以是聚酰胺材料。刚性聚合结构可以通过挤压形成。聚合材料可以是增强的聚合材料。例如，聚合材料可以是玻璃纤维增强材料。聚合材料可以是聚氨酯。聚合材料可以是热固性材料。聚合材料可以是热塑性材料。聚合材料可以是热塑性环氧材料。聚合材料可以是纤维增强的热塑性环氧材料。
可激活材料可以被激活从而膨胀、固化或其组合。可激活材料可以是粘性、强化和/或密封剂材料中的一种以上。可膨胀材料可以是当暴露于大约148.89℃到大约204.44℃(大约300°F到大约400°F)(即，在汽车着色或涂覆操作中通常经历的温度)之间的温度时经历膨胀和/或固化的材料。可膨胀材料的经发泡的体积相比于初始未膨胀(例如，未经处理的状态)体积可以大至少5％、大至少50％、大至少200％、大至少1000％、大至少2000％、大至少5000％或者更多。
可膨胀材料可以是环氧基材料，例如美国专利US 5,884,960；US 6,348,513；US6,368,438；US 6,811,864；US 7,125,461；US 7,249,415；以及美国专利申请US 2004/0076831中所披露的材料，由此出于应用的目的通过引用结合在此。
本文描述的强化件装置可以有一个或多个凹陷结构。这些凹陷结构用于将装置的第一部分与装置的第二部分分开。这些凹陷结构可以包括围绕这些凹陷的一个或多个壁。这些壁可以包括侧壁和底壁。一个或多个壁可以包括可膨胀材料。一个或多个壁可以基本上没有任何可膨胀材料。
强化件装置还可以有多个肋结构。更具体地，装置的某些区段可以仅在单一表面上(例如，仅在顶表面或仅底表面上)具有肋结构。装置的区段可以以交替的方式布置，使得第一区段可以仅在区段的顶表面上具有肋结构，而相邻区段可以仅在区段的底表面上具有肋结构。因而，装置的每个部分(例如，每个中央部、每个侧部)可以设置成与仅在相反表面上具有肋结构的一个或多个部分相邻。
还可能的是，可膨胀材料可以仅位于装置的选定表面上。例如，可膨胀材料可以位于装置的一个部分(例如，中央部或侧部)的顶表面或底表面上。可能的是，可膨胀材料位于这些部分的不具有肋结构的表面上。
肋的布置、凹陷结构的位置、可膨胀材料的位置或其组合提供了这样一种装置，其中，装置的选定部分不太可能屈曲和/或破裂。例如，凹陷结构的位置可以防止破裂从装置的第一部分延伸到装置的第二部分。
例如图1至图8所示，强化件结构10被示出具有刚性聚合结构12，该刚性聚合结构包括中央部20和两个侧部22、24。每个侧部包括顶表面22a、24a和底表面22b、24b。中央部20和侧部22、24中的任一个的一部分可以包括位于其上的可膨胀材料14。中央部还包括顶表面20a和底表面20b。中央部的顶表面20a包括与强化件结构10的纵向轴线垂直地设置的多个肋结构16a。中央部20的底表面20b包括一层可膨胀材料14。每个侧部22、24的底表面22b、24b包括也与强化件结构10的纵向轴线垂直地设置的多个肋结构16b。
如图1至图8进一步描绘的，强化件结构10包括延伸部18，该延伸部包括顶表面18a和底表面18b，该顶表面具有位于其上的可膨胀材料14，该底表面包括肋结构16a。进一步地，强化件结构可以包括一个或多个凹陷26，该一个或多个凹陷从每个侧部22a、24a的顶表面朝向每个侧区段22b、24b的底表面向下延伸。
刚性聚合结构可以通过注塑成型步骤来形成。可膨胀材料可以通过二次成型过程(例如，二次注塑工艺)施加到刚性聚合结构上，由此，粘性材料被注塑到强化结构本体上。
除非另外说明，否则本文描绘的多种结构的尺寸和几何形状并非旨在限制本发明，并且其他尺寸或几何形状也是可能的。可以通过单个集成结构提供复数结构部件。替代性地，单个集成结构可以划分成分开的复数部件。此外，本发明的特征可以在展示的实施例中的仅一个实施例的背景下进行描述，此类特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合、以用于任何给定应用。从以上还应理解的是，本文的独特结构的制造以及其操作还构成根据本发明的方法。
已经披露了本发明的优选实施例。然而，本领域普通技术人员将意识到，某些修改将在本发明的发明之内。因此，应研究以下权利要求以用于确定本发明的真实范围和内容。
本文呈现的解释和说明旨在使本领域技术人员熟悉本发明、其原理、及其实际应用。本领域技术人员可以以多种形式适配和应用本发明，以便可以最适合实际使用的需求。因此，本发明的所阐述的特定实施例不旨在是详尽的或限制本发明。因此，本发明的范围应该不参考以上描述确定，而应该参考所附权利要求、连同这些权利要求有权获得的等效物的全部范围来确定。本披露内容的所有文章和参考，包括专利申请和出版物，出于所有目的均通过引用结合在此。其他结合也是可能的，只要是从以下权利要求中收集的，由此这些结合还通过引用结合在本书面说明中。

Claims (20)

1.一种结构强化件，包括：
i)刚性聚合结构，该刚性聚合结构具有纵向轴线并且包括中央部和与该中央部相邻的两个侧部，该中央部和侧部中的任一个包括顶表面和底表面；
ii)从一个或多个所述侧部的顶表面延伸至其底表面的一个或多个凹陷；
iii)可膨胀的粘性材料，该可膨胀的粘性材料位于该中央部和两个侧部中的任一个的至少一个表面上；
其中，该可膨胀的粘性材料沿该中央部的底表面和所述侧部中的任一个的顶表面设置；并且
其中，该中央部的顶表面包括与该纵向轴线垂直的多个肋结构，并且每个侧部的底表面包括与该纵向轴线垂直的多个肋结构。
2.如权利要求1所述的结构强化件，其中，该可膨胀的粘性材料至少覆盖该一个或多个凹陷的一部分。
3.如权利要求1所述的结构强化件，其中，该中央部包括延伸部，该延伸部延伸超过每个侧部的末端。
4.如权利要求3所述的结构强化件，其中，该延伸部包括顶表面，该顶表面包括该可膨胀的粘性材料。
5.如权利要求3所述的结构强化件，其中，该延伸部包括底表面，该底表面包括与该纵向轴线垂直的至少一个肋结构。
6.如权利要求1所述的结构强化件，其中，每个侧部包括一个凹陷，该两个凹陷彼此相对地设置。
7.如权利要求1所述的结构强化件，其中，该中央部的顶表面没有任何可膨胀的粘性材料。
8.如权利要求1所述的结构强化件，其中，所述侧部的底表面没有任何可膨胀的粘性材料。
9.如权利要求1所述的结构强化件，其中，该一个或多个凹陷中的每个凹陷具有两个相对的侧壁结构，两个相对的侧壁结构被该可膨胀的粘性材料覆盖。
10.如权利要求1所述的结构强化件，其中，每个凹陷包括底壁，该底壁被设置成与相对的侧壁结构的一个或多个壁垂直。
11.如权利要求10所述的结构强化件，其中，该底壁没有任何可膨胀的粘性材料。
12.如权利要求1所述的结构强化件，其中，该中央部的底表面没有任何肋结构。
13.如权利要求1所述的结构强化件，其中，所述侧部的顶表面没有任何肋结构。
14.如权利要求1所述的结构强化件，其中，每个侧部包括一个凹陷，并且该凹陷位于该侧部的前区段与该侧部的后区段之间。
15.如权利要求14所述的结构强化件，其中，位于该前区段的一部分的该可膨胀的粘性材料与位于该后区段的一部分的该可膨胀的粘性材料形成一整体。
16.一种结构强化件，包括：
i)刚性聚合结构，该刚性聚合结构具有纵向轴线并且包括中央部和与该中央部相邻的两个侧部，该中央部和侧部中的任一个包括顶表面和底表面；
ii)可膨胀的粘性材料，该可膨胀的粘性材料位于该中央部和两个侧部中的任一个的至少一个表面上；
iii)一个或多个凹陷，该一个或多个凹陷位于所述侧部上并且从所述侧部的顶表面向下延伸；
其中，该可膨胀的粘性材料沿该中央部的底表面和所述侧部中的任一个的顶表面设置，使得该中央部的顶表面没有任何可膨胀的粘性材料，并且所述侧部的底表面没有任何可膨胀的粘性材料；并且
其中，该中央部的顶表面包括与该纵向轴线垂直的多个肋结构，并且每个侧部的底表面包括与该纵向轴线垂直的多个肋结构。
17.如权利要求16所述的结构强化件，其中，该中央部包括延伸部，该延伸部延伸超过每个侧部的末端，该延伸部包括顶表面和底表面。
18.如权利要求16所述的结构强化件，其中，每个凹陷位于该侧部的前区段与该侧部的后区段之间。
19.如权利要求18所述的结构强化件，其中，位于该前区段的一部分的该可膨胀的粘性材料与位于该后区段的一部分的该可膨胀的粘性材料形成一整体。
20.一种形成结构强化件的方法，该方法包括：
形成一个一体成型的装置，该一体成型的装置具有纵向轴线并且包括中央部和与该中央部相邻的一个或多个侧部，该中央部和一个或多个侧部中的任一个包括顶表面和底表面；
将可膨胀的粘性材料设置于该中央部和一个或多个侧部中的任一个的至少一个表面上；
在该一个或多个侧部上形成一个或多个凹陷，该一个或多个凹陷从该一个或多个侧部的顶表面向下延伸；
在该中央部的顶表面上形成多个肋结构，该中央部包括与该纵向轴线垂直的多个肋结构；以及
在每个侧部的底表面上形成多个肋结构，该每个侧部包括与该纵向轴线垂直的多个肋结构。
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