CN112660605B - 选择性刚化膜 - Google Patents

Abstract

一种用于货物管理的选择性刚化膜包括真空气囊、第一架构层和第二架构层，第一架构层和第二架构层每一个均包括多个通过柔性元件相互连接的瓦片，第一和第二瓦片的每一个都包括至少一个从其延伸的约束元件，其中，当在真空气囊内存在大气压时，第一架构层和第二架构层可相对于彼此滑动地移动，并且膜是柔性的；并且进一步地，其中，当对真空气囊施加负压时，第一架构层和第二架构层各层被强制彼此接合，第一架构层和第二架构层的约束元件提供机械干涉并防止第一架构层和第二架构层相对于彼此滑动地移动，从而使膜变得总体上呈刚性。

Description

选择性刚化膜

技术领域

本公开涉及货物管理，更具体地涉及用于固定货物的选择性刚化膜。

背景技术

在运输过程中安全，轻松地管理散装货物可能是一项挑战。货物网子和分隔物并不总是提供足够的支撑，以确保物品在运输过程中不会掉落或滚落。这可能会损坏物品并弄乱货物。

因此，在当前的货物管理装置实现其预期目的的同时，需要一种新的和改进的货物管理装置，该装置适用于不同的货物，提供安全的保持能力以将货物保持在原位，直观并且易于使用，且适用于其它应用和行业。

发明内容

根据本公开的几个方面，一种用于货物管理的选择性刚化膜包括真空气囊、第一架构层和第二架构层，第一架构层和第二架构层中的每一个都包括通过柔性元件互连的多个瓦片，其中，当在真空气囊内存在大气压时，第一架构层和第二架构层可相对于彼此滑动地移动，并且膜是柔性的；并且，更进一步的，其中，当对真空气囊施加负压时，第一架构层和第二架构层各层被强制彼此接合，第一架构层和第二架构层的摩擦接合阻止了第一架构层和第二架构层相对于彼此的滑动移动，从而导致膜变得总体上刚性。

根据另一方面，第一架构层和第二架构层的每个瓦片包括至少一个从其延伸的约束元件，此外，其中，当向真空气囊施加负压时，第一架构层和第二架构层被强制彼此接合，第一架构层和第二架构层的约束元件提供机械干涉并防止第一架构层和第二架构层相对于彼此的滑动移动，从而导致膜变得总体上刚性。

根据另一方面，该膜包括至少两个区域，第一区域内的第一架构层和第二架构层的瓦片适用于提供限定的柔性特性，并且第二区域内的第一架构层和第二架构层的瓦片适用于提供与第一区域不同定义的柔性特性，第一和第二区域可独立刚化。

根据另一方面，第一区域内的第一架构层和第二架构层的瓦片的形状和尺寸与第二区域内的第一架构层和第二架构层的瓦片的形状和尺寸不同。

根据另一方面，第一架构层和第二架构层的瓦片适用于为膜提供限定的折叠线。

根据另一方面，真空气囊包括第一气密层和第二气密层，第一气密层和第二气密层沿着周边彼此密封，第一架构层和第二架构层位于在周边内第一气密层和第二气密层之间。

根据另一方面，第一架构层的瓦片被安装在真空气囊的第一气密层的内表面上，并且第二架构层的瓦片被安装在真空气囊的第二气密层的内表面上。

根据另一方面，第一架构层包括第一中间层，第一架构层的瓦片安装在第一中间层上，并且第二架构层包括第二中间层，第二架构层的瓦片安装在第二中间层上。

根据另一方面，柔性元件包括第一中间层和第二中间层的一部分，该部分在安装在第一和第二中间层上的瓦片之间延伸。

根据另一方面，第一中间层和第二中间层每一个都包括在其中形成的多个间隔开的孔，第一架构层和第二架构层的瓦片包括基底，从其延伸的至少一个约束元件以及适用于扣合到至少一个约束元件的固定环，另外其中，每个瓦片的至少一个约束元件延伸穿过在第一和第二中间层之一中形成的孔中的一个，并且固定环卡合到瓦片上以将瓦片固定到中间层上。

根据另一方面，第一架构层和第二架构层的瓦片通过增材制造在第一和第二中间层上形成。

根据另一方面，可以通过改变施加到真空气囊的负压来改变膜的柔性。

根据另一方面，该选择性刚化膜还包括位于第一架构层和第二架构层之间的第三层，第三层适用于在未向真空气囊施加负压时帮助第一架构层和第二架构层相对于彼此滑动地移动。

根据本公开的几个方面，一种用于货物管理的选择性刚化膜包括真空气囊，该真空气囊包括第一气密层和第二气密层，第一气密层和第二气密层沿着周边彼此密封，第一架构层和第二架构层位于周边内的第一和第二气密层之间，第一架构层和第二架构层位于真空气囊的周边内的第一和第二气密层之间，第一架构层和第二架构层每层都包括通过柔性元件相互连接的多个瓦片，第一架构层和第二架构层的每个瓦片包括至少一个从其延伸的约束元件，位于第一架构层和第二架构层之间的第三层，该第三层适用于在未向真空气囊施加负压时帮助第一架构层和第二架构层相对于彼此滑动地移动，并且端口适用于允许向真空气囊的内部施加压力，其中，当在真空气囊内存在大气压时，第一架构层和第二架构层可相对于彼此滑动地移动并且膜是柔性的，并且当对真空气囊施加负压时，第一架构层和第二架构层被强制彼此接合，第一架构层和第二架构层的约束元件提供机械干涉并防止第一架构层和第二架构层相对于彼此滑动地移动，从而使膜变得总体上是刚性的，膜的刚化可以根据施加到真空气囊内部的负压水平选择性地变化。

根据另一方面，该膜包括多个独立刚化区域，每个区域内的第一架构层和第二架构层的瓦片具有适用于提供限定的柔性特征的尺寸特征，其中，每个区域的柔性特征根据瓦片的尺寸特征而变化。

根据另一方面，第一架构层和第二架构层的瓦片适用于为膜提供限定的折叠线。

根据另一方面，第一架构层的瓦片被安装在真空气囊的第一气密层的内表面上，并且第二架构层的瓦片被安装在真空气囊的第二气密层的内表面上。

根据另一方面，第一架构层包括第一中间层，第一架构层的瓦片安装在第一中间层上，并且第二架构层包括第二中间层，第二架构层的瓦片安装在第二中间层上，第一架构层和第二架构层的柔性元件包括部分第一和第二中间层，该部分在安装在其上的瓦片之间延伸。

根据另一方面，第一中间层和第二中间层每一个都包括在其中形成的多个间隔开的孔，第一架构层和第二架构层的瓦片包括基底、从其延伸的至少一个约束元件以及适用于扣合到至少一个约束元件的固定环，另外其中，每个瓦片的至少一个约束元件延伸穿过在第一和第二中间层之一中形成的孔中的一个，并且固定环卡合到瓦片上以将瓦片固定到中间层上。

根据另一方面，第一架构层和第二架构层的瓦片通过增材制造在第一和第二中间层上形成。

根据本文提供的描述，其它应用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅出于说明的目的，而无意以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性实施例的选择性刚化膜的分解图。

图2A是根据示例性实施例的选择性刚化模片的示意性侧视截面图，其中负压没有施加到真空气囊上；

图2B是根据图2A所示的选择性刚化模片的示意性侧截面图，其中负压没有施加到真空气囊上；

图3A是根据图2A所示的选择性刚化模的示意性侧截面图，其中柔性膜覆盖在货物上；

图3B是根据图3A所示的选择性刚化模的示意性侧截面图，其中柔性膜刚化覆盖在货物上；

图4A是具有相互连接的绕性元件的三角形瓦片的部分放大图；

图4B是直接安装在真空气囊的内表面上的三角形瓦片的部分放大图；

图5A是其上附接有六角形瓦片的第一气密层和其上附接有六角形瓦片的第二气密层的局部图；

图5B是图5A所示的第一气密层和第二气密层的部分视图，其中第一和第二气密层彼此接合；

图6A是其上安装有瓦片的第一和第二中间层的透视图；

图6B是在将卡环和瓦片组装到中间层上之前的中间层，瓦片和卡环的分解图；

图7是通过增材制造直接在中间层上形成的瓦片的中间层的部分的透视图；

图8A是具有根据示例性实施例的选择性钢化膜的机动车辆的透视图，其中该膜处于收起位置；

图8B是图8A所示的机动车辆的透视图，其中将膜覆盖在货物上；

图8C是图8A所示的机动车辆的透视图，其中将膜覆盖并符合货物的形状；

图8D是图8A所示的机动车辆的透视图，其中将膜在货物周围刚化；

图9A是正方形金字塔形瓦片的部分俯视图；

图9B是八棱锥形瓦片的部分俯视图；以及

图9C是截断的六角形瓦片的部分俯视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且无意于限制本公开、应用或用途。

参照图1，用于货物管理的选择性刚化膜10包括真空气囊12，以及位于真空气囊12内的第一架构层14和第二架构层16。真空气囊12包括第一气密层18和第二气密层20。第一气密层18和第二气密层20沿着周边22彼此密封，从而限定了气密内部24。第一架构层14和第二架构层16位于真空气囊12的气密内部24内的第一气密层18和第二气密层20之间。在示例性实施例中，膜10包括具有堆叠构造的多个真空气囊。每个真空气囊可独立地选择性地致动，以在将膜刚化时提供不同程度的刚度。

第一架构层14和第二架构层16中的每一个都包括通过柔性元件28互连的多个瓦片26。柔性元件允许架构层14和架构层16上的相邻瓦片之间的至少一种相对运动，并且有一个以上的自由度。通过非限制性示例，柔性元件可允许相邻瓦片之间的相对运动，该相对运动是平面内旋转、平面外旋转、平面内平移和平面外平移。柔性元件适用于允许足够的运动范围以使得整个表面能够弯曲、成弧形和成形，同时限制运动范围以充分地维持瓦片26的有序相对布置。

第一架构层14和第二架构层14的每个瓦片26还包括从其延伸的至少一个约束元件30。具有第一架构层14和第二架构层16的真空气囊12被封装在装饰盖32内。装饰盖32可以是为膜10提供吸引人的外观的织物或塑料。在示例性实施例中，第三层33位于第一架构层14和第二架构层16之间。当没有向真空气囊12施加负压时，第三层33适用于辅助第一架构层14和第二架构层16相对于彼此滑动地移动。

端口34延伸穿过装饰盖32和真空气囊12，以允许与真空气囊12的内部24流体连通。端口34适用于连接至真空系统以允许将负压选择性地施加到真空气囊12的内部，或者连接至泵以允许将正压选择性地施加到真空气囊12的内部。

参照图2A，当真空气囊12内存在大气压时，第一架构层14和第二架构层16可相对于彼此滑动地移动。第一架构层14和第二架构层16相对于彼此的滑动移动允许膜10弯曲和柔性。应当理解，当施加正压时，膜10也将表现出柔性。

参考图2B，如箭头36所示，当负压施加到真空气囊12时，如箭头38所示，真空气囊袋12迫使第一架构层14和第二架构层16彼此接合。第一架构层14和第二架构层16之间的摩擦接合限制第一架构层14和第二架构层16相对于彼此滑动，从而使膜10刚化并且当模片10被施加负压时，模10片保持形状。除了瓦片26的摩擦接合之外，第一架构层14和第二架构层16的约束元件30还提供了机械干涉，这对第一架构层14和第二架构层16相对于彼此的滑动移动提供了额外的限制。虽然第一架构层14和第二架构层16的摩擦接合或者来自约束元件30的机械干涉独自提供了充分的刚化，摩擦阻力和机械干涉的组合提供了改善的对第一架构层14和第二架构层16相对于彼此移动的限制，这使膜10刚化，使得膜10保持在即将向真空气囊12施加负压之前膜10所处的任何形状。应当理解，膜可以包括不只是第一架构层14和第二架构层16。在示例性实施例中，可以堆叠多个任意数量的架构层以创建附加的摩擦接合层。从瓦片26的相对侧延伸的约束元件30将与相邻瓦片26上的约束元件30接合以提供机械干涉。

在一示例性实施例中，第一气密层18和第二气密层20除了绕周边22被密封之外，还在周边22内以隔开的间隔彼此附接。当在真空气囊12内引入正压时，第一气密层18和第二气密层20之间的附接点防止真空气囊12膨胀。附接点将允许第一密层18和第二气密层20彼此远离，以充分减轻瓦片26之间的摩擦接合并解除约束元件30的机械干涉，同时防止分离第一气密层和第二气密层到一个点，在这个点上架构层在真空气囊袋12中可能变得错位或折叠到其自身上。另外，当真空气囊12内的压力为中性时，在处理膜时第一气密层18与第二气密层20之间的附接点将防止膜的变形。例如，如果膜10的使用者通过夹紧第一气密层18来提起处于柔性状态的膜10时，则第一气密层18与第二气密层20之间的附接点将防止第二气密层20下垂，这可能会导致真空气囊12中的架构层错位或折叠。

参照图3A，当膜10是柔性时，膜10可以被覆盖在货物40上。再次，瓦片26的尺寸特性将确定膜10的柔性，并因此确定膜10与货物40的各种形状的贴合程度，以及膜10将货物40固定的松紧程度。瓦片26之间的空间以及第一架构层14中的瓦片26相对于第二架构层16的瓦片26移动的能力允许膜10的角度偏转。瓦片26可自由移位，从而允许膜10符合货物40的形貌。

参考图3B，当负压被施加到真空气囊12的内部24时，如箭头42所示，瓦片26被限制相对运动，并且膜10变得刚化并且保持当膜10覆盖货物40时呈现的形状。当施加负压时，将真空气囊12的第一气密层18和第二气密层20向内拉，如箭头44所示，瓦片26之间的空间较小，并且约束元件30将瓦片26保持在规定的形状上，提供了防止货物40移位的外壳。通过改变施加到真空气囊12的负压的量，可以使膜10或多或少地刚化。理想的是，施加低水平的负压以稍微刚化膜10，以使膜10在放置在货物周围时更容易处理，并且一旦膜10到位就使其完全刚化以增加负压的水平。当在向真空气囊12的内部24施加负压的过程中移除瓦片26之间的空间时，膜10将略微弹回。回弹量取决于瓦片26的几何特征。通常，回弹不明显，并且膜10将足够紧密地贴合货物40的形状以在运输期间固定货物40。

取决于瓦片26的尺寸特性，当真空气囊12的内部24处于大气压时，膜10的扰性会受到限制。另外，再次取决于瓦片26的尺寸特性，当向真空气囊12的内部24施加最大负压时，膜10的坚硬程度会有一个限制。在这些限制内，膜10的相对柔性或刚化可根据施加到真空气囊12的内部的负压的多少而变化。

参考图4A，在一示例性实施例中，第一架构层14和第二架构层16的瓦片26是三角形的。柔性元件28在三角形瓦片26的三个点处将瓦片26互连。每个瓦片26包括单个约束元件30。如图所示，约束元件30包括半球形突起。三角形瓦片26提供的一个特征是，当膜10处于柔性状态时，三角形瓦片26为膜10提供限定的线状折叠线46。

参考图5A和图5B，根据另一示例性实施例的选择性刚化膜50包括具有六边形瓦片56和圆柱形约束元件58的第一架构层52和第二架构层54。

如上所述，瓦片26和瓦片56的尺寸特征控制膜10和膜50的柔性或刚化程度。与具有1英寸侧边的三角形瓦片26的膜10和膜50相比，具有1/4英寸侧边的三角形瓦片26的膜10和膜50将提供更大的柔性。另外，不同形状的瓦片26和瓦片56也将提供不同水平的柔性和刚化，并且提供不同的自由度。可以将膜10和膜50定制地设计为具有特定应用所需的柔性或刚度。

此外，膜10和膜50可以设计成具有多个区域。每个区域内的第一架构层14、16和第二架构层52、54的瓦片26、56可具有适用于提供限定的柔性特征的尺寸特征。通过在不同区域内使用不同尺寸和形状的瓦片26、56，每个区域的柔性特性可以彼此不同。替代地，每个区域内的第一架构层14、16和第二架构层52、54的瓦片26、56可以具有适用于提供相同柔性的尺寸特征，但是可以选择性地独立地向每个区域施加负压。

为了达到适合特定应用的特定悬垂性、适形性、可沉降性和刚化特性，瓦片26、56的尺寸和形状，在第一架构层和第二架构层14、16、52、54上的瓦片26、56的间隔，从瓦片26、56延伸的约束元件30、58的尺寸特征，从瓦片26、56延伸的约束元件30、58的数量以及将瓦片26、56互连的柔性元件28的性质都是可定制的，

作为非限制性示例，如图1，图4A和图4B所示，瓦片26可以是三角形的并且如图5A和图5B所示，瓦片56可以是六角形的。参考图6A和6B，瓦片60具有复杂的六边形扣合形状。具有截锥形的瓦片62，如图7所示。其它示例包括如图9A所示的方形金字塔形状的瓦片64，如图9B所示的八棱锥形状的瓦片66，以及如图9C所示的截短的六角形瓦片68。

在一个示例性实施例中，如图2A、如图2B、图3A、图3B、图5A、图5B所示，第一架构层14的瓦片26直接安装在真空气囊12的第一气密层18的内表面70上，并且第二架构层16的瓦片26直接安装在真空气囊12的第二气密层20的内表面72上。当形成膜10时，将瓦片26安装在第一气密层18的内表面70上，将瓦片26安装在第二气密层20的内表面72上，并且第一气密层18和第二气密层20是聚集在一起并环绕周边22密封。

在这种情况下，第一架构层14和第二架构层16具有使瓦片26互连的柔性元件28，如图4A所示。可替代地，在将瓦片26直接固定至真空气囊12的内表面70、72的情况下，第一架构层14和第二架构层16可以不包括如图4A所示的柔性元件28。瓦片26可以被单独地直接安装到真空气囊12的内表面70、72上。其中柔性元件74包括部分真空气囊12，如图4B，5A和图5B所示，该部分在安装在其上的瓦片26之间延伸。

参考图6A，在另一个示例性实施例中，第一架构层76包括第一中间层80，并且将第一架构层76的瓦片60安装到第一中间层80上。第二架构层78包括第二中间层82，并且将第二架构层78的瓦片60安装在第二中间层82上。第一架构层76和第二架构层78的柔性元件84包括部分第一中间层80和第二中间层82，该部分在安装在其上的瓦片60之间延伸。通过对第一中间层80和第二中间层82使用坚硬和柔性材料，该材料不必是气密的，该构造使得真空气囊12的坚固性降低。真空气囊12仅需要为第一架构层76和第二架构层78提供气密囊，并且不需要足够坚固来直接支撑瓦片60。

瓦片60可通过任何合适的紧固件或粘合剂附接到真空气囊12的内表面或附接到第一中间层80或第二中间层82。参考图6B，示例性实施例的中间层86包括在其中形成的多个间隔开的孔88。瓦片60每一个都包括基部90，并且约束元件92从基部90延伸。如图6B所示，瓦片60每一个都包括三个约束元件92，将约束元件92插入穿过在中间层86中形成的三个孔88。固定环94在中间层86上卡合到约束元件92上，以将瓦片60固定到中间层86上。

参照图7，根据另一示例性实施例的架构层96包括通过使用增材制造工艺直接在中间层96的表面上形成的瓦片62。

本公开的选择性地刚化膜10提供了多个优点。当在机动车辆98内使用时，选择性刚化膜10提供了一种通用的货物管理工具，该工具易于使用并且适用于各种类型的货物40。参考8A，示出了机动车辆98，其配备有用于货物管理的选择性刚化膜10。如图所示，当不使用膜10时，膜10可以在机动车辆98内的整个货物区域上延伸并且被刚化以提供稳定的隐私屏障以遮挡货物区域。替代地，膜10可以用作货物区域内的分隔物。取决于膜10的特定特性，也可以将膜10卷起或折叠，然后负压以保持有效的包装尺寸。

参考图8B，当将货物40放置在货物区域内时，可以通过去除施加到真空气囊12的负压来使膜10松弛。在柔性状态下，膜10可以覆盖在货物40上并且如图8C所示紧塞在货物40周围。可以向真空气囊12施加正压力以将第一架构层14和第二架构层16推离开，以确保来自约束元件30的摩擦接合和机械干涉的最小化，从而使膜10具有柔性。或者，可以向真空气囊12施加轻微的负压以提供一定程度的柔性，以使膜10更易于操作并且柔性仍足以适应货物40。一旦膜10已经覆盖在货物40上并且被塞在货物40周围以符合货物40的总体形状，就向真空气囊12的内部24施加负压以使膜10刚化。在刚化状态下，膜10保持围绕货物40的形状并且如图8D所示防止货物40在货物区域内移动。膜上或靠近货物区域的车辆内的用户界面控制气动装置，这些气动装置驱动膜或将其恢复为不同的配置和/或状态。

本公开的描述本质上仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变型旨在落入本公开的范围内。这样的变化不应被视为脱离本公开的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于货物管理的选择性刚化膜，包括：

真空气囊；和

第一架构层和第二架构层，所述第一架构层和第二架构层中的每一个均包括通过柔性元件互连的多个瓦片；

其中，当所述真空气囊内存在大气压时，所述第一架构层和第二架构层相对于彼此滑动地移动并且所述膜是柔性的；并且

其中，当向所述真空气囊施加负压时，所述第一架构层和第二架构层被强制彼此接合，所述第一架构层和第二架构层的摩擦接合防止所述第一架构层和第二架构层相对于彼此滑动地移动，使得所述膜变得总体上刚性；

所述真空气囊包括第一气密层和第二气密层，所述第一气密层和第二气密层沿着周边彼此密封，所述第一架构层和第二架构层位于所述周边内的所述第一气密层和所述第二气密层之间；

所述第一架构层包括第一中间层，所述第一架构层的所述瓦片安装在所述第一中间层上，并且所述第二架构层包括第二中间层，所述第二架构层的所述瓦片安装在所述第二中间层上；

所述第一中间层和第二中间层每一个均包括在其中形成的多个间隔开的孔，所述第一架构层和第二架构层的所述瓦片包括底座、从其延伸的至少一个约束元件以及适用于卡合到所述至少一个约束元件上的固定环，进一步地，其中每个瓦片的所述至少一个约束元件对应延伸穿过在所述第一和第二中间层之一中形成的所述孔中，并且所述固定环卡合到所述瓦片上以将所述瓦片固定到所述中间层上；

其中，所述膜包括第一区域和第二区域，第一区域内的所述第一架构层和第二架构层的所述瓦片适用于提供限定的柔性特性，并且第二区域内的所述第一架构层和第二架构层的所述瓦片适用于提供不同于所述第一区域的限定的柔性特性，所述第一和第二区域可独立地刚化。

2.根据权利要求1所述的选择性刚化膜，其中，当向所述真空气囊施加负压时，所述第一架构层和第二架构层被强制彼此接合，所述第一架构层和第二架构层的所述约束元件提供机械干涉并防止所述第一架构层和第二架构层相对于彼此滑动地移动，从而使得所述膜变得总体上刚性。

3.根据权利要求2所述的选择性刚化膜，其中，所述第一区域内的所述第一架构层和第二架构层的所述瓦片的形状和尺寸与所述第二区域内的所述第一架构层和第二架构层的所述瓦片的形状和尺寸不同。

4.根据权利要求1所述的选择性刚化膜，其中，所述第一架构层和第二架构层的所述瓦片适用于为所述膜提供限定的折叠线。

5.根据权利要求1所述的选择性刚化膜，其中，所述第一架构层的所述瓦片安装在所述真空气囊的所述第一气密层的内表面上，并且所述第二架构层的所述瓦片安装在所述真空气囊的所述第二气密层的内表面上。

6.根据权利要求1所述的选择性刚化膜，其中，所述柔性元件包括所述第一中间层和第二中间层的一部分，该部分在安装到所述第一中间层和第二中间层上的所述瓦片之间延伸。

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