CN113825608B - 加固结构 - Google Patents

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Abstract

一种结构构件(10)，包括：(i)第一托架(12A)和第二托架(12B)，这些托架均具有多个互连的肋(16)以及从这些托架的外壁(30)伸出的一个或多个突出部(28)；(ii)固定在每个托架的一个或多个表面上的一个或多个辅助构件(14)；以及(iii)布置在第一托架(12A)和/或第二托架(12B)上的粘合剂材料(32)，其中第一托架(12A)与第二托架(12B)通过粘合剂材料(32)相互粘合。

Description

加固结构
技术领域
本发明总体上涉及结构构件，更具体而言，涉及用于对一个或多个结构的区段进行加固和支撑的混合材料结构构件。
背景技术
运输车辆经常利用结构构件来形成、支撑、加固某些车辆结构或其组合。遗憾的是，这种构件往往由相对较重的材料制成，从而给车辆增加了不必要的重量。在一些应用中，近年来已流行将聚合托架结构与辅助材料(例如可膨胀的粘合剂材料)结合用作加固件的一部分。然而，即使是这些材料也会显著增加重量，并且制造成本高且耗时。此外，期望用于制造结构构件的材料可增加结构构件的结构刚度或能量吸收。不过，结构构件可能因此太硬而无法充分地吸收能量，以及/或者太易弯曲而不能具有足够的结构刚度。再者，可能难以使用更轻的材料对某些车辆结构进行足够的结构支撑，从而增加结构构件和/或被结构构件支撑的车辆结构的损坏或破裂风险。
结构构件的实施例可参见美国专利号6,932,421、6,921,130、6,920,693、6,890,021和6,467,834，所有这些专利出于各种目的通过引用并入本文。因此，仍需要由更轻的材料制成且又保持必要的强度的结构加固件，以支撑一个或多个车辆结构或车辆部件。需要一种具有一个或多个加强装置的轻质结构构件。仍需要可基于期望的应用提供更高的定制性和可调性的结构构件。需要一种结构构件，其可被构造成可通过多个附接装置附接到车辆结构以及/或者一个或多个车辆部件上。仍需要一种具有成本效益且易于制造的结构构件。需要一种通过高效制造技术的组合而制成的结构构件。仍需要一种结构构件，其可在不导致温度升高的情况下固定到车辆结构和/或车辆部件上。需要一种结构构件，其具有一种或多种在室温下固化的粘合剂。
发明概述
本发明通过本文所述的改进设备和方法来满足上述一个或多个需求。
本发明通过提供一种结构构件来满足一个或多个当前需求，该结构构件包括：(i)第一托架和第二托架，这些托架均具有多个互连的肋以及从这些托架的外壁伸出的一个或多个突出部；(ii)固定在每个托架的一个或多个表面上的一个或多个辅助构件；以及(iii)布置在第一托架和/或第二托架上的粘合剂材料，其中第一托架与第二托架通过粘合剂材料相互粘合。
本发明通过提供一种结构构件来满足一个或多个当前需求，其中：粘合剂材料在室温下固化，以粘合第一托架和第二托架；托架以及所述一个或多个辅助构件是由不同的材料制成的；托架是由聚酰胺材料制成的，并且所述一个或多个辅助构件是由碳纤维增强热塑性塑料制成的；粘合剂材料布置在所述一个或多个突出部上，并且第一托架和第二托架的所述一个或多个突出部彼此邻接以相互粘合；在粘合剂材料的固化时间期间，由一个或多个机械紧固件将第一托架与第二托架临时连接在一起；将第一托架的一个或多个通孔与第二托架的一个或多个通孔对齐，以便使机械紧固件穿过所述对齐的一个或多个通孔，并在粘合剂固化以粘合第一托架和第二托架之后，将第一托架的所述一个或多个通孔以及第二托架的所述一个或多个通孔配置成可将结构构件安装到车辆的一个或多个结构上；第一托架和第二托架在粘合后形成蛤壳状结构，并且所述一个或多个辅助构件位于该蛤壳状结构内；第一托架和第二托架围绕所述一个或多个辅助构件的一个或多个表面包覆成型；将粘合剂材料加热至约204℃或更低的温度不影响粘合剂材料的固化时间；所述多个互连的肋在第一托架和/或第二托架内形成一个或多个腔；所述一个或多个腔包括在第一托架和/或第二托架的所述一个或多个表面附近的切口，该切口邻接所述一个或多个辅助构件；第一托架的所述一个或多个通孔以及第二托架的所述一个或多个通孔包括加固构件；一个或多个整体成型的紧固件从所述一个或多个突出部伸出；所述一个或多个整体成型的紧固件是推针式紧固件；所述一个或多个辅助构件沿第一托架和/或第二托架的一个或多个外壁延伸；第一托架和第二托架由尼龙材料经过挤压或拉挤成型而制成，并且所述一个或多个辅助构件由模制碳纤维增强热塑性塑料制成；碳纤维增强热塑性塑料包括环氧树脂，并且该环氧树脂粘合到挤压的尼龙材料上，使得第一托架和第二托架粘合到所述一个或多个辅助构件上；第一托架和第二托架形成腔，该腔被构造成可容纳一个或多个待加固部件；第一托架和第二托架增加了结构构件的刚度，并且所述一个或多个辅助构件增强了结构构件的冲击吸收作用；或以上方面的组合。
本发明通过提供以下构件来满足一个或多个当前需求：由更轻的材料制成且又保持必要的强度的结构加固件，以支撑一个或多个车辆结构或车辆部件；一种具有一个或多个加强装置的轻质结构构件；可基于期望的应用提供更高的定制性和可调性的结构构件；一种结构构件，其可被构造成可通过多个附接装置附接到车辆结构以及/或者一个或多个车辆部件上；一种具有成本效益且易于制造的结构构件；一种通过高效制造技术的组合而制成的结构构件；一种结构构件，其可在不导致温度升高的情况下固定到车辆结构和/或车辆部件上；一种结构构件，其具有一种或多种在室温下固化的粘合剂；或以上方面的组合。
附图说明
图1是根据本发明得到的一结构构件的透视图；
图2是图1中的结构构件的另一透视图；
图3是一结构构件的透视图；
图4是图3中的结构构件的另一透视图；
图5是图3中的结构构件的侧面透视图；
图6是一结构构件的俯视图；
图7是图6中的结构构件的侧视图；
图8是具有多个托架的一结构构件的侧视图；以及
图9是图8中的结构构件的分解透视图。
具体实施方式
本文给出的说明和图示旨在使本领域的其他技术人员熟悉本发明、其原理及其实际应用。所阐述的本发明的具体实施方式并非旨在穷举或限制本发明。本发明的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求所享有的全部等效范围来确定。包括专利申请和出版物在内的所有文章和参考文献的公开内容出于各种目的通过引用并入本文。从以下权利要求中获得的其他组合也是可能的，这些权利要求也因此通过引用并入本书面说明中。
本文的内容针对一种结构构件。该结构构件可用于使车辆具有结构完整性。该结构构件可用于支撑一个或多个车辆结构和/或车辆部件。该结构构件可用于连接一个或多个车辆结构和/或车辆部件。该结构构件可被构造成可整合到任何交通工具(例如轿车、卡车、飞机、轮船、火车或其组合)中。该结构构件可被构造成可用于任何需要结构加固的行业，例如汽车、航空、航天、住宅和/或商业房地产建设、运输或者其组合。例如，可将该结构构件设置在汽车中，以支撑车辆的一个或多个结构和/或部件，例如转向柱、变速器、发动机缸体、仪表板、控制台或其组合。或者或另外，该结构构件可加固车身。
结构构件可用于增强一个或多个部件和/或结构的结构完整性。结构构件可在所述一个或多个部件和/或结构受冲击期间增强其结构完整性。结构构件可增强对直接冲击和/或间接冲击的能量吸收。结构构件可增加刚度和/或硬度。结构构件可采用一种或多种材料来提供不同的材料特性。例如，结构构件可采用第一材料来增强冲击吸收作用，并采用第二材料来增加刚度。
结构构件可包括托架以及连接或固定到该托架上的辅助构件。结构构件可包括一个或多个安装装置。结构构件可包括一个或多个腔、一个或多个通孔、一个或多个突出部、一个或多个凸耳、一个或多个加固结构、一个或多个切口、一个或多个壁或者其组合。结构构件可整体地制成(即一体成型)，也可包括固定在一起的多个部件。结构构件可基本上由单一材料制成，也可由多种材料制成。例如，结构构件的托架可由第一材料制成，而辅助构件可由第二材料制成。
结构构件可通过多种技术制成。结构构件可被模制(例如注塑)、冲压、挤压、拉挤、铸造、切割或其组合。结构构件可通过单一技术或组合技术制成。
例如，结构构件的托架可被模制，而辅助构件可被拉挤或挤压。更具体而言，结构构件可包括拉挤成型的辅助构件，在该辅助构件的周围有包覆成型的托架，由此形成混合结构构件。
结构构件可包括托架。托架可用于对车辆结构以及/或者一个或多个车辆部件进行结构支撑。托架可用于支撑辅助构件。托架可被构造成可附接到一个或多个车辆部件和/或车辆结构上。例如，托架可固定到车辆的变速器上，也可附接到车身的一个或多个导轨上。托架可被构造成可附接到一个或多个其他托架上。例如，第一托架和第二托架可相互固定，以形成结构构件。第一托架和第二托架可具有互补的形状，使得在固定到另一托架上时形成总体上期望的形状。例如，第一托架和第二托架可具有大致U形的结构，使得第一托架和第二托架在相互固定时可形成蛤壳状结构构件。
托架可包括一个或多个面、一个或多个表面、一个或多个壁、加固结构或者其组合。托架可包括一个或多个弓形部和/或直部。托架可包括一个或多个突出部。托架可包括一个或多个波状表面和/或平面。托架可包括一个或多个切口。托架可包括一个或多个腔和/或通孔。托架可包括一个或多个紧固件。托架可包括一个或多个臂部、一个或多个指部、一个或多个腿部或者其组合。托架可包括一个或多个台阶、一个或多个凸台、一个或多个法兰、一个或多个凸耳、一个或多个角撑板、一个或多个通道或者其组合。托架可基于期望应用具有任何期望的尺寸和形状。例如，托架可在结构上支撑车辆的变速器，并且托架可大致成型为可容纳变速器的一部分以及/或者可连接到变速器上。
托架可以是单个一体件。例如，托架可以是均一的注塑件。或者，托架可由多个子部件构成。例如，托架可包括第一托架部件，该第一托架部件通过一种或多种粘合剂和/或紧固件固定到第二托架部件上。
托架在结构上可以是刚性的。托架可以是柔性的。托架可具有一个或多个局部柔性接头，由此可使托架仅在期望的位置弯曲。托架可以是可压缩的。托架可以是弹性的，使得托架在弯曲后可恢复到无非弹性变形的原始状态。托架在结构上可以是刚性的，以支撑期望的负载。例如，托架可支撑约25kg或更重、约50kg或更重或者约75kg或更重的负载。托架可支撑约175kg或更轻、约150kg或更轻或者约125kg或更轻的负载。
托架可由可模压材料制成。托架可由挤压材料制成。托架可由拉挤材料制成。托架可由注塑材料制成。托架可由聚合物材料和/或聚酰胺材料制成。聚合物材料可以是一种增强聚合物材料。例如，该聚合物材料可以是玻璃纤维增强聚酰胺。该聚合物材料可以是热固性材料。该聚合物材料可以是热塑性材料。该聚合物材料可以是热塑性环氧树脂材料。该聚合物材料可以是纤维增强热塑性环氧树脂材料。托架可由可对车辆结构以及/或者一个或多个车辆部件进行结构加固的任何材料制成。
托架可包括一个或多个研磨面。例如，托架可包括一个或多个研磨部、一个或多个凸起、一个或多个脊或者其组合。托架可包括一种或多种摩擦改进剂，例如油脂、硅酮等润滑剂或其组合。托架可没有一个或多个研磨面和/或摩擦改进剂。
托架可由一个或多个壁构成。壁可用于确定托架的形状，并支撑一个或多个车辆部件和/或车辆结构。壁可限定托架的外部尺寸。壁可互连，以形成托架的形状。例如，壁的外围边缘可互连，以大致形成托架的外周。壁可以是托架的外表面。壁的尺寸和形状可以不同。壁的厚度可以是均匀的。壁可具有一个或多个弓形部和/或直段。壁可一体成型(即成型为一个无需辅助粘合剂或紧固件来连接各壁的单件)。壁可至少部分地包围托架的一个或多个肋。
托架可包括一个或多个肋。肋可用于增强对托架的结构支撑。肋可用于支撑一个或多个辅助构件。当所述一个或多个辅助构件膨胀和/或活化时，肋可使这些辅助构件偏转和/或移位。肋可分散在整个托架中，以在一个或多个期望位置增强结构完整性。肋可以是角撑板和/或法兰。
肋可互连。肋可分布在托架的一个或多个壁之间。肋的尺寸和形状可以不同。肋可包括一个或多个弓形部和/或直段。肋可至少部分地位于托架壁之间。肋可邻接托架的一个或多个表面。肋可在任何期望的位置和/或角度处互连。
肋和/或壁可互连，以形成托架的一个或多个腔。腔可用于容纳辅助构件。腔可贯穿托架的厚度。腔可贯穿托架的整个和/或部分厚度。腔可具有不同的尺寸和形状，并且可具有足以容纳辅助构件的任何尺寸和形状。腔可由约两个或更多、约三个或更多或者约四个或更多的肋和/或壁构成。腔可由约七个或更少、约六个或更少或者约五个或更少的肋和/或壁构成。腔可由一个或多个托架构成。例如，第一托架和第二托架可形成蛤壳状结构，该蛤壳状结构在第一托架与第二托架之间形成有腔。腔可容纳一个或多个结构部件、车辆部件、附加结构构件或其组合。多个腔可沿托架和/或辅助构件设置。
所述一个或多个腔可在一个或多个终端附近具有切口。切口可用于暴露结构构件的辅助构件。切口可用于在辅助构件活化时引导其膨胀。切口的尺寸和形状可与腔相近。切口的开口可大于或小于腔的开口。切口可位于托架的一个或多个外表面上。切口可位于沿托架的任何位置。托架可包括多个切口。各切口的尺寸和形状可以是一致的，也可以是不同的。
结构构件可包括一个或多个突出部。突出部可用于邻接一个或多个车辆部件和/或车辆结构，使得结构构件可固定到所述一个或多个车辆部件和/或车辆结构上。突出部可被构造成可与一个或多个其他突出部配合。例如，第一托架上的第一组突出部可与第二托架上的第二组突出部配合，以形成结构构件。突出部可用于增强结构构件的结构完整性。突出部可从托架和/或辅助构件的任何表面上伸出。突出部可相对于托架和/或辅助构件的一个或多个表面成一角度伸出。该角度可约为30度或更大、45度或更大或者60度或更大。该角度可约为120度或更小、105度或更小或者90度或更小。突出部的形式可以为凸耳、杆、延伸部、角撑板、台阶、立柱等突出部或其组合。
结构构件可包括多个突出部。突出部的尺寸和形状可以不同。突出部可位于沿托架和/或辅助构件的任何位置。突出部可包括一个或多个弓形部和/或直段。突出部可从结构构件的外围边缘伸出。突出部可从结构构件的一个或多个表面和/或壁伸出。突出部可与托架和/或辅助构件整体地(例如一体地)成型。
突出部在结构上可以是刚性的，也可以是柔性的。例如，突出部可以是柔性的，使得突出部在结构构件受压时偏转并在自身受压时承受载荷。
可沿托架设置一个或多个通孔。通孔可用于容纳一个或多个紧固件，以将结构构件固定到一个或多个车辆部件、车辆结构、一个或多个附加结构构件(例如附加托架)或者其组合上。例如，一个或多个螺栓可穿过通孔，使得托架可紧固到车辆的变速器上。通孔可在托架的相对表面之间延伸(即贯穿托架的整个厚度)。通孔可贯穿托架的部分厚度(即小于整个厚度)。通孔可位于沿托架的任何位置。通孔可位于多个肋、多个壁或其组合之间的互连点处。通孔可沿托架的外表面布置。通孔可使通道钻入和/或穿过托架。通孔可使通道在与托架表面成一定角度的位置钻出。该角度可约为30度或更大、60度或更大或者90度或更大。该角度可约为175度或更小、120度或更小或者100度或更小。
通孔内可涂布有润滑剂，以有助于一个或多个紧固件的插入。润滑剂可以是油脂、硅类、另一种润滑剂或其组合。
通孔可位于车辆内，以邻接车辆的一个或多个相关联的孔。例如，螺栓可穿过托架的通孔，使得螺栓可插入车辆的孔中，从而将托架固定到车辆上。结构构件的第一托架上的第一组通孔可与第二托架上的第二组通孔配合。当第一组通孔与第二组通孔对齐时，一个或多个紧固件可穿过第一和第二托架，以暂时或永久地将第一和第二托架固定在一起。
通孔可包括加固构件。加固构件可用于增强通孔的结构完整性。加固构件由与托架不同的材料制成，使得加固构件可对一个或多个车辆部件和/或车辆结构进行额外的支撑。加固构件可防止托架在通孔附近被压缩。加固构件可有助于保持尺寸和形状。
加固构件可以是插入并穿过通孔的套筒。加固构件可位于通孔的一个或多个开口附近，或者可基本上对整个通孔进行加固。可以每个通孔都有加固构件，也可以只有一部分通孔有加固构件。或者，一通孔可具有多个加固构件。例如，一通孔可在第一开口附近具有第一加固构件，而在相对的第二开口附近具有第二加固构件。
加固构件可由增强通孔结构完整性的任何材料制成。加固构件可由聚合物和/或金属制成。金属可以是钢、铁、铜、锡、铝或其组合。加固构件可被冲压、铸造、切割或其组合。加固构件可包括一个或多个防腐涂层，例如电泳漆层和/或电镀层。
结构构件可包括一个或多个紧固件。紧固件可用于将结构构件固定到一个或多个车辆部件和/或车辆结构上。紧固件可用于将结构构件的第一托架和第二托架固定在一起。紧固件可与托架和/或辅助构件一体地成型。紧固件可固定到结构构件上。紧固件可以是夹子、螺栓、螺钉、销、锁、钩等或其组合。紧固件可位于沿结构构件的任何位置。紧固件可与车辆或车辆部件的一个或多个部分形成永久性连接。永久性连接可定义为仅会因结构构件和/或紧固件的非弹性变形或损坏而断开的连接。紧固件可将结构构件可拆卸地接合到车辆或车辆部件的一个或多个部分上。紧固件可以是临时紧固件。例如，可使用一个或多个临时紧固件将第一和第二托架固定在一起，直到第一和第二托架之间的粘合剂固化。一旦粘合剂固化，即可拆除所述一个或多个临时紧固件。
结构构件可包括辅助构件。辅助构件可用于使结构构件、车辆结构、一个或多个车辆部件或其组合具有结构完整性。辅助构件可用于将结构构件固定和/或连接到车辆结构、一个或多个车辆部件或者其组合上。
辅助构件的尺寸和形状可与托架相近。辅助构件的尺寸和形状可与托架不同。辅助构件可具有一个或多个表面、一个或多个壁、一个或多个腔、一个或多个通孔、一个或多个加固结构、一个或多个面或者其组合。辅助构件可具有一个或多个波状表面、一个或多个起伏部、一个或多个弯曲部、一个或多个弓形部、一个或多个直部或者其组合。辅助构件可基本上是平的。例如，辅助构件可成型为具有期望厚度的板材。辅助构件的厚度可约为1mm或更厚、2mm或更厚或者3mm或更厚。辅助构件的厚度可约为6mm或更薄、5mm或更薄或者4mm或更薄。辅助构件的各处厚度可基本相同(例如板材)。或者，辅助构件的各处厚度可有所不同。例如，辅助构件的第一部分可比其第二部分更厚，反之亦然。
辅助构件可通过一种或多种技术制成。例如，辅助构件可被拉挤成型。该拉挤成型可以是连续进行的，也可以是分割成期望的尺寸进行的。或者，辅助构件可被模制成型和/或挤压成型。辅助构件可由聚氨酯材料制成。辅助构件可由热塑性材料制成。例如，辅助构件可由碳纤维增强热塑性材料制成。辅助构件可由热塑性环氧树脂材料制成，或可包含热塑性环氧树脂材料。例如，辅助构件可基本上由碳纤维增强热塑性塑料制成，且可包含环氧树脂材料。环氧树脂材料可与托架粘合，使得托架与辅助构件之间的连接无需使用任何辅助紧固件。结构构件可被热活化。
辅助构件可固定和/或附接到托架上。辅助构件可设置在托架的一个或多个表面上。可将辅助构件插入托架的一个或多个腔中。辅助构件可由托架封装。例如，托架可围绕辅助构件包覆成型，以便至少部分地封装辅助构件。托架可包括一个或多个切口，该切口使辅助构件得以暴露，且允许辅助构件伸到托架之外。包覆成型的托架可封装辅助构件的一个或多个侧面和/或表面。托架可形成有腔，且辅助构件位于该腔中。托架可邻接辅助构件的一个或多个表面。托架的腔内表面可基本上沿辅助构件的外表面分布，使得托架一旦包覆成型就基本上邻接辅助构件的外部。
托架围绕辅助构件的包覆成型可发生在辅助构件的制造期间和/或成型之后。例如，可最初对辅助构件进行拉挤，并可将托架围绕拉挤成型的辅助构件包覆成型。或者，可首先模制辅助构件，然后可将托架围绕辅助构件包覆成型。
辅助构件可以是可膨胀的。辅助构件可包括粘合剂材料和/或密封剂材料，该材料会在暴露于约148.89℃至约204.44℃(约300°F至约400°F，其为在汽车涂装操作中通常经历的温度)的温度时发生膨胀和/或固化。粘合剂材料和/或密封剂材料可发泡(例如膨胀)至体积比其原始未膨胀体积大出至少约5％、50％、200％、1000％、2000％、5000％或更大。
粘合剂和/或密封剂材料可以是环氧基材料，例如在美国专利号5,884,960、6,348,513、6,368,438、6,811,864、7,125,461、7,249,415以及美国专利公开号2004/0076831中公开的那些材料，所有这些专利出于各种目的通过引用并入本文。
粘合剂材料和密封材料可包含环氧树脂组分。环氧树脂在本文中用于指任何含有至少一个环氧官能团的常规环氧材料。所用环氧树脂可以是双官能团、三官能团、多官能团的环氧树脂，也可以是其组合等。此外，术语“环氧树脂”可以指一种环氧树脂，也可以指多种环氧树脂的组合。聚合物基材料可以是含有环氧树脂的材料，该材料具有一个或多个可通过开环反应聚合的环氧乙烷环。环氧树脂在粘合剂和/或密封剂材料中的重量百分比含量可约为2-70wt％、7-50wt％、15-40wt％或15-25wt％。
所用环氧树脂可以是脂肪族、脂环族或芳香族的环氧树脂。环氧树脂可呈现为固态(例如颗粒、块、片等)和/或液态(例如某种环氧树脂)。如本文所用，如果树脂在23℃的温度下呈固态，则该树脂被视为固态树脂；如果树脂在23℃的温度下呈液态，则该树脂被视为液态树脂。环氧树脂的存在增强了粘合剂和/或密封剂的粘合性和/或流动性。一种示例性环氧树脂可以是酚醛树脂，该酚醛树脂可以是novalac等类型的树脂。例如，可使用双酚A树脂、双酚F树脂或其组合等。此外，可使用几种不同环氧树脂的各种混合物。合适环氧树脂的例子是可从密歇根州的公司以商品名(例如DER 331、DER 661、DER 662)购得的环氧树脂。
可使用液态环氧树脂。此类树脂可用于降低粘合剂或密封剂的总粘度。通常可使用的液态环氧树脂在23℃温度下的粘度可至少约5000cps、8000cps或11,000cps，但可小于约30,000cps、22,000cps或15,000cps，尽管更高和更低的值也是可能的，除非另有说明。液态环氧树脂的环氧当量可至少约80g/eq(克/当量)、150g/eq或185g/eq，但可小于约300g/eq、220g/eq或195g/eq，尽管更高和更低的值也是可能的，除非另有说明。液态环氧树脂可包括二缩水甘油醚，其可以是芳香族酚基(双酚A或F)二缩水甘油醚，且可从Dow ChemicalCompany公司以商品名DER 331购得，以及可从HexionSpecialty Chemicals公司以商品名EPON 828和EPON 863购得。
本文使用的环氧树脂使得配制的粘合剂和密封剂在环境温度下摸起来是干的。
可通过(例如)共聚、共混等方式将几种另外的聚合物并入到粘合剂和/或密封剂材料中。例如(但不限于)，可适当并入到密封剂材料中的其他聚合物包括卤化聚合物、聚碳酸酯、聚酮、氨基甲酸乙酯、聚酯、硅烷、砜、烯丙基物、烯烃、苯乙烯、乙酸酯、乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、环氧树脂、硅酮、酚醛树脂、橡胶、聚苯醚、对苯二甲酸酯或其混合物。其他潜在的聚合物材料可以是或可包括(但不限于)聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚丙烯酸酯、聚环氧乙烷、聚乙烯亚胺、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚醚、聚磷嗪、聚酰胺、聚酰亚胺、聚异丁烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯、聚异戊二烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯和聚缩醛。
粘合剂和/或密封剂材料还可包含一种或多种用于在一定温度范围内(例如高达约250℃或更高的温度)控制密封剂材料流变特性的材料。可使用任何合适的现有技术公开的流变改性剂，因此流变改性剂可以是有机或无机的、液态或固态的，等等。流变改性剂可以是聚合物，并且更优选是基于烯烃(例如乙烯、丁烯、丙烯等)的聚合物、基于苯乙烯的聚合物(例如含苯乙烯-丁二烯的橡胶)、基于丙烯酸或不饱和羧酸或其酯(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或其混合物)的聚合物(例如乙烯丙烯酸甲酯(EMA)聚合物)或者基于乙酸酯(例如EVA)的聚合物。流变改性剂可呈现为大致均一的状态，或与其他成分适当混合。还可设想，可使用下文讨论的与填料有关的各种粘土、矿物质等材料来改变粘合剂和/或密封剂材料的流变性。
粘合剂和/或密封剂材料可各自包含一种或多种固化剂，该固化剂通过材料中的聚合物、环氧树脂等成分的交联来帮助粘合剂和/或密封剂材料固化。固化剂或固化剂促进剂在粘合剂和/或密封剂材料中的重量百分比含量可约为0.001-9wt％、0.2-6wt％或2-6wt％。固化剂材料可选自脂肪族或芳香族胺或者其各自的加合物、酰氨基胺、聚酰胺、脂环族胺、酸酐、多羧酸聚酯、异氰酸酯、酚基树脂(例如苯酚或甲酚酚醛树脂、共聚物(例如苯酚萜烯共聚物、聚乙烯苯酚共聚物或双酚A甲醛共聚物)、双羟基苯基烷烃等)、二酰肼、磺酰胺、二氨基二苯砜、酸酐、硫醇、咪唑、脲、叔胺、BF3络合物或者其混合物。固化剂可包括改性和未改性的多胺或聚酰胺，例如三亚乙基四胺、二亚乙基三胺、四亚乙基五胺、氰基胍、双氰胺等。
还可提供固化剂的促进剂(例如，诸如亚甲基二苯基双脲之类的改性或未改性脲、咪唑、封闭胺或其组合)，用于制备粘合剂和/或密封剂材料。
粘合剂和/或密封剂材料可包含其他添加剂，例如增韧剂、抗冲击改性剂、聚合物或共聚物填料以及其他伸长率促进剂。
粘合剂可布置在结构构件的一个或多个表面上。粘合剂可用于将多个托架和/或辅助构件固定到彼此之上。例如，粘合剂可用于将第一托架固定到第二托架上，以形成结构构件。粘合剂可布置在托架和/或辅助构件的一个或多个外表面上。粘合剂可布置在结构构件的肋、突出部、壁或其组合上。粘合剂可布置在所述一个或多个托架和/或辅助构件的配合部上。例如，第一托架上的粘合剂可布置在与第二托架的一个或多个突出部配合的一个或多个突出部上。或者，第一托架和第二托架都可包括粘合剂材料，以使第一托架和第二托架粘合在一起。
粘合剂可以是可固化的。粘合剂可在制造过程中的高温下固化，例如车辆的烤漆过程。或者，粘合剂可在室温下固化，即无需高温即可固化。例如，粘合剂可在车辆的烘烤过程之后在室温下固化，且不受烘烤过程中温度的影响(例如粘合剂不受约205℃或更低温度的影响)。粘合剂可具有期望的固化时间。该固化时间可约为30s或更长、1min或更长或者5min或更长。该固化时间可约为10min或更短、8min或更短或者6min或更短。一个或多个临时紧固件可用于将一个或多个部件(例如一个或多个托架)固定在一起，直到粘合剂固化。
现参见附图。图1、2是结构构件10的透视图。结构构件10包括具有一个或多个壁30的托架12。结构构件10包括辅助构件14。托架12包括多个互连的肋16。托架12和辅助构件14包括一个或多个通孔18。
图3-5是结构构件10的透视图。结构构件10包括托架12。托架12围绕辅助构件14包覆成型，使得辅助构件14至少部分地被托架12包围。托架12包括多个互连的肋16，肋16支撑辅助构件14并增强托架12的结构完整性。肋16位于托架12的多个壁30内。壁30和/或肋16形成多个腔20，腔20具有使辅助构件14暴露的切口26。托架12还包括从其上伸出的多个突出部28。突出部28和/或托架12包括贯穿托架12的多个通孔18，通孔18被构造成可容纳一个或多个辅助紧固件，例如螺栓(未示出)。每个通孔18由位于通孔18的通道内的加固构件22加固。多个紧固件24(显示为图钉式夹子)沿托架12布置。应注意，虽然示出的是图钉式夹子，但任何紧固件都可沿结构构件10布置。
图6、7分别为结构构件10的俯视图和侧视图。结构构件10包括托架12。托架12与辅助构件14连接，使得托架12至少部分地被辅助构件14包围。托架12包括多个互连的肋16，肋16支撑辅助构件14并增强托架12的结构完整性。肋16位于托架的由辅助构件14形成的多个壁30内。壁30和/或肋16形成多个腔20，腔20具有切口26，切口26使托架12内部内的辅助构件14暴露。托架12还包括从托架12伸出的突出部28。突出部包括一个或多个贯穿托架的通孔18，通孔18被构造成可容纳一个或多个辅助紧固件，例如螺栓(见图9)。
图8是结构构件10的侧视图。结构构件包括多个托架12，托架12形成大体上蛤壳状的腔20。如图所示，第一托架12A的一个或多个突出部28和/或壁30邻接第二托架12B的一个或多个突出部28和/或壁30。粘合剂32可沿托架12的配合部布置，其中第一托架12A和第二托架12B彼此邻接。在装配过程中，托架12可彼此邻接并由一个或多个临时紧固件临时固定，直到粘合剂32完全固化。或者，托架12最初可在无任何临时紧固件的情况下通过粘合剂32连接。然而，应注意，结构构件10可没有用于连接托架12的粘合剂32。此外，每个托架12包括紧固件24，以将托架12固定到一个或多个附加结构(未示出)上。
图9是图8中的结构构件10的分解透视图。结构构件10包括多个托架12，这些托架12形成大体上蛤壳状的腔(见图9)。托架12围绕辅助构件14包覆成型，使得辅助构件14至少部分地被托架12包围。托架12包括多个互连的肋16，肋16支撑辅助构件14并增强托架12的结构完整性。肋16位于托架12的多个壁30内。壁30和/或肋16形成多个腔20，腔20具有使辅助构件14暴露的切口26。托架12还包括从托架12伸出的多个突出部28。突出部28和/或托架12包括贯穿托架12的多个通孔18。如图所示，第一托架12A的一个或多个突出部28和/或壁30邻接第二托架12B的一个或多个突出部28和/或壁30。粘合剂32可沿托架12的配合部布置，其中第一托架12A和第二托架12B彼此邻接。在装配过程中，这些托架12可彼此邻接，并由穿过托架12的通孔18的一个或多个临时紧固件24A临时固定，直到粘合剂32完全固化。通孔18由位于通孔18的通道内的加固构件22加固。此外，每个托架12包括紧固件24，以将托架12固定到一个或多个附加结构(未示出)上。
应注意，结构构件可通过组合的模制步骤和拉挤步骤成型。模制聚合物构件可通过注塑步骤成型。可将拉挤构件拉挤成型，然后将模制聚合物构件在拉挤构件上包覆成型。任何粘合剂材料都可通过第二模制工艺(例如二次模制工艺)施加到结构构件上，由此使粘合剂材料在结构构件上注塑成型。
部件编号列表
10结构构件
12托架
12A第一托架
12B第二托架
14辅助构件
16肋
18通孔
20腔
22加固构件
24紧固件
24A临时紧固件
26切口
28突出部
30壁
32粘合剂
本文描述的各种结构的尺寸和几何形状并不旨在限制本发明，其他尺寸或几何形状也是可能的，除非另有说明。多个结构部件可呈现为单个整体结构。或者，单个整体结构可分成多个单独部件。此外，虽然可能仅在一个所述实施方式的上下文中对本发明的特征进行了描述，但对于任何给定的应用，可将这类特征与其他实施方式中的一个或多个其他特征进行组合。从上文还应理解，本文中独特结构的制造及其操作也构成了根据本发明得到的方法。
在本文中，由“约”或“大约”给出的数值涵盖了所记载的量以及该记载量的近似值，除非另有说明。例如，在本文中，“约100”涵盖了100+/-15。
已公开了本发明的优选实施方式。然而，本领域普通技术人员应意识到，某些修改将在本发明的范围内。因此，应研究以下权利要求，以确定本发明的真实范围和内容。
本文给出的说明和图示旨在使本领域的其他技术人员熟悉本发明、其原理及其实际应用。本领域技术人员可采用多种形式调整和应用本发明，以最适合特定用途的要求。因此，所阐述的本发明的具体实施方式并非旨在穷举或限制本发明。所以，本发明的范围不应参考上述描述来确定，而应参考所附权利要求以及这些权利要求所享有的全部等效范围来确定。包括专利申请和出版物在内的所有文章和参考文献的公开内容出于所有目的通过引用并入本文。从以下权利要求中获得的其他组合也是可能的，这些权利要求也因此通过引用并入本书面说明中。

Claims (42)

1.一种结构构件，包括：
i) 第一托架和第二托架，所述第一托架和所述第二托架中的每一个均包括：
（a）多个互连的肋；
（b）从这些托架的外壁伸出的一个或多个突出部；
（c）封装在所述第一托架和所述第二托架的一个或多个表面内并固定在其上的一个或多个辅助构件；以及
（d）形成在一个或多个所述表面的一个或多个切口，其暴露所述一个或多个辅助构件；
ii) 布置在所述第一托架和/或第二托架上的粘合剂材料；
其中，所述第一托架与第二托架通过所述粘合剂材料相互粘合；
其中，所述第一托架和所述第二托架被粘合以形成腔；以及
其中，所述辅助构件是可膨胀的。
2.根据权利要求 1 所述的结构构件，其中，所述粘合剂材料在室温下固化，以粘合所述第一托架和所述第二托架。
3.根据权利要求 1 或 2 所述的结构构件，其中，所述托架以及所述一个或多个辅助构件是由不同的材料制成的。
4.根据权利要求 3 所述的结构构件，其中，所述托架是由聚酰胺材料制成的，并且所述一个或多个辅助构件是由碳纤维增强热塑性塑料制成的。
5.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述粘合剂材料布置在所述一个或多个突出部上，并且所述第一托架和所述第二托架的所述一个或多个突出部彼此邻接以相互粘合。
6.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，在所述粘合剂材料的固化时间期间，由一个或多个机械紧固件将所述第一托架与所述第二托架临时连接在一起。
7.根据权利要求 6 所述的结构构件，其中，将所述第一托架的一个或多个通孔与所述第二托架的一个或多个通孔对齐，以便使所述机械紧固件穿过所述对齐的一个或多个通孔，并在所述粘合剂材料固化以粘合所述第一托架和所述第二托架之后，将所述第一托架的所述一个或多个通孔以及所述第二托架的所述一个或多个通孔配置成可将所述结构构件安装到车辆的一个或多个结构上。
8.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述第一托架和所述第二托架在粘合后形成蛤壳状结构，并且所述一个或多个辅助构件位于该蛤壳状结构内。
9.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述第一托架和所述第二托架围绕所述一个或多个辅助构件的一个或多个表面包覆成型。
10.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，将所述粘合剂材料加热至204°C 或更低的温度不影响所述粘合剂材料的固化时间。
11.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述多个互连的肋在所述第一托架和/或所述第二托架内形成一个或多个腔。
12.根据权利要求 11 所述的结构构件，其中，所述一个或多个腔包括在所述第一托架和/或所述第二托架的所述一个或多个表面附近的切口，该切口邻接所述一个或多个辅助构件。
13.根据权利要求7或12所述的结构构件，其中，所述第一托架的所述一个或多个通孔以及所述第二托架的所述一个或多个通孔包括加固构件。
14.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，还包括一个或多个整体成型的紧固件，该紧固件从所述一个或多个突出部伸出。
15.根据权利要求 14 所述的结构构件，其中，所述一个或多个整体成型的紧固件是推针式紧固件。
16.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述一个或多个辅助构件沿所述第一托架和/或所述第二托架的一个或多个外壁延伸。
17.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述第一托架和所述第二托架由尼龙材料经过挤压或拉挤成型而制成，并且所述一个或多个辅助构件由模制碳纤维增强热塑性塑料制成。
18.根据权利要求 17 所述的结构构件，其中，所述碳纤维增强热塑性塑料包括环氧树脂，并且该环氧树脂粘合到挤压的尼龙材料上，使得所述第一托架和所述第二托架粘合到所述一个或多个辅助构件上。
19.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述腔被构造成可容纳一个或多个待加固的部件。
20.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述第一托架和所述第二托架增加了所述结构构件的刚度，并且所述一个或多个辅助构件增强了所述结构构件的冲击吸收作用。
21.根据权利要求19所述的结构构件，其中，一个或多个所述部件是车辆的变速器。
22.根据权利要求 21 所述的结构构件，其中，所述结构构件至少部分地支撑所述车辆的变速器。
23.根据权利要求 12 所述的结构构件，其中，所述一个或多个腔的所述切口使所述辅助构件暴露。
24.根据权利要求 13 所述的结构构件，其中，所述加固构件位于所述一个或多个通孔的通道内。
25.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述肋的第一部分是直段。
26.根据权利要求 25所述的结构构件，其中，所述肋的第二部分是弓形段。
27.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述第一托架包括第一突出部和第二突出部，并且所述第一突出部和所述第二突出部位于所述第一托架的相对终端附近。
28.根据权利要求 27 所述的结构构件，其中，所述第二托架包括第一突出部和第二突出部，并且所述第一突出部和所述第二突出部位于所述第二托架的相对终端附近。
29.根据权利要求 28 所述的结构构件，其中，所述第一托架的所述第一突出部与所述第二托架的所述第一突出部配合，并且所述第一托架的所述第二突出部与所述第二托架的所述第二突出部配合，以形成所述结构构件。
30.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述粘合剂仅布置在所述第一托架上。
31.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述粘合剂布置在所述第一托架和所述第二托架上。
32.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述粘合剂仅布置在所述第二托架上。
33.根据权利要求 31 所述的结构构件，其中，当所述第一托架与所述第二托架相互粘合时，布置在所述第一托架上的所述粘合剂不与布置在所述第二托架上的所述粘合剂接触。
34.根据权利要求 1 所述的结构构件，其中，所述辅助构件在暴露于148°C 或更高的温度时会膨胀和/或固化。
35.根据权利要求 1所述的结构构件，其中，所述辅助构件膨胀至体积比其原始未膨胀体积大出至少50％。
36.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述粘合剂是环氧基材料。
37.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述辅助构件包括粘合剂组分和密封剂组分。
38.根据权利要求 37 所述的结构构件，其中，所述粘合剂组分和所述密封剂组分均为环氧基材料。
39.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述粘合剂在10 min 或更短的时间内固化。
40.根据权利要求 1 或 2所述的结构构件，其中，所述第一托架和所述第二托架的所述辅助构件从外侧和内侧都可见。
41.根据权利要求 7 所述的结构构件，其中，所述一个或多个通孔沿每个所述托架的所述一个或多个突出部布置。
42.根据权利要求 41 所述的结构构件，其中，所述一个或多个通孔为多个通孔。
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