CN115943452A - 用于车辆内饰系统的可弯曲玻璃制品 - Google Patents

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大卫·埃文·罗宾逊
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Abstract

一种用于车辆内饰系统的玻璃制品。所述玻璃制品包括玻璃片材，玻璃片材具有第一主表面和第二主表面、并具有连接第一主表面和第二主表面的次表面。玻璃片材具有第一侧和第二侧。在玻璃片材的第二主表面上设置有铰链。铰链在第一侧和第二侧之间分割玻璃片材。封装材料至少部分地围绕次表面且至少部分地在第二主表面上方进行模制。玻璃片材的第二侧围绕铰链从第一配置旋转至第二配置。在第一配置中，第一侧与第二侧形成第一角，并且在第二配置中，第一侧与第二侧形成与第一角不同的第二角。

Description

用于车辆内饰系统的可弯曲玻璃制品
相关申请的交叉引用
本申请主张于2020年6月4日提交的第63/034,436号美国临时申请的优先权权益，依靠其内容并通过引用将其内容作为整体并入本文。
技术领域
本公开内容涉及玻璃制品和用于使其成型的方法，且更具体地涉及用于车辆内饰系统的可弯曲玻璃制品和利用封装材料形成该玻璃制品的方法。
背景技术
车辆内饰包括各种显示屏幕。已做出努力将这些显示屏幕并入车辆的整体美学设计中。以这种方式，已尝试将显示器并入例如仪表板的连续表面中。进一步地，为了增强美学设计和功能性两者，玻璃已被用于形成这些连续表面。然而，相对于已在汽车行业中具有显著发展时间的其他常规的塑料、金属、和复合材料，玻璃的使用提供了额外的设计挑战。
发明内容
根据一个方面，本公开内容的实施方式涉及一种用于车辆内饰系统的玻璃制品。所述玻璃制品包括玻璃片材，所述玻璃片材具有第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面。所述玻璃片材包括第一侧和第二侧。所述玻璃制品还包括设置在所述玻璃片材的第二主表面上的至少一个铰链。所述至少一个铰链在所述第一侧和所述第二侧之间分割所述玻璃片材。所述玻璃制品进一步包括至少部分地围绕所述次表面且至少部分地在所述第二主表面上方进行模制的封装材料。所述玻璃片材的第二侧围绕所述至少一个铰链从第一配置旋转至第二配置。在所述第一配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第一角，并且在所述第二配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第二角。所述第一角与所述第二角不同。
根据另一方面，本公开内容的实施方式涉及一种车辆的内饰系统。所述车辆的内饰系统包括跨越所述车辆的中心线轴定位的仪表板基座。所述中心线轴将所述车辆纵向地分成驾驶员侧和乘客侧。所述内饰系统也包括附接至所述仪表板基座的玻璃制品。所述玻璃制品包括玻璃片材，所述玻璃片材具有第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面。所述第一玻璃片材具有第一侧和第二侧。所述第一侧位于所述中心线轴的驾驶员侧。至少一个铰链被设置在所述玻璃片材的第二主表面上。所述至少一个铰链在所述第一侧和所述第二侧之间分割所述玻璃片材。封装材料至少部分地围绕所述次表面且至少部分地在所述第二主表面上方进行模制。所述玻璃片材的第二侧围绕所述铰链从第一配置旋转至第二配置。在所述第一配置中，所述玻璃片材的第一侧包括在所述驾驶员侧上的第一部分和在所述乘客侧上的第二部分。在所述第二配置中，所述玻璃片材的第一侧的第一部分相对于所述第一配置增加，且所述玻璃片材的第一侧的第二部分相对于所述第一配置减少。
根据又一方面，本公开内容的实施方式涉及一种形成玻璃制品的方法。在所述方法中，玻璃片材被布置在模具中。所述玻璃片材具有第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面。至少一个铰链被定位在所述模具中的玻璃片材的第二主表面上。封装材料被注入所述模具中，使得所述封装材料至少部分地围绕所述次表面且至少部分地覆盖所述玻璃片材的第二主表面。所述玻璃制品被构造为围绕所述至少一个铰链从第一配置弯曲至第二配置。在所述第一配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第一角，并且在所述第二配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第二角。所述第一角与所述第二角不同。
另外的特征和优点将在随后的详细描述中进行阐述，其一部分通过该描述而对本领域技术人员而言将显而易见、或者通过实践如本文所描述的包括随后的详细描述、权利要求书、以及随附的附图在内的实施方式而将认识到。
要理解的是，前述的一般描述和下述的详细描述均仅为示例性的，且意图提供用于理解权利要求书的本质和特征的概述或框架。包括随附的附图以提供进一步的理解，这些随附的附图被并入并构成本说明书的一部分。
附图说明
并入并构成本说明书的一部分的随附的附图示出了本公开内容的多个方面，并且与该描述一起用以解释本公开内容的原理。在附图中：
图1描绘了根据示例性实施方式的包括玻璃制品的车辆内饰，所述玻璃制品具有集成至所述车辆的仪表板中的活动铰链；
图2描绘了根据示例性实施方式的图1的玻璃制品；
图3描绘了根据示例性实施方式的具有活动铰链的简化玻璃制品的侧视图；
图4描绘了根据示例性实施方式的玻璃制品的封装自由端；
图5描绘了根据示例性实施方式的包括支撑构件的玻璃制品的封装自由端；和
图6描绘了根据示例性实施方式的包括支撑构件和显示器的玻璃制品的封装自由端。
具体实施方式
本公开内容的实施方式涉及一种车辆内饰系统的可弯曲玻璃制品。在实施方式中，所述玻璃制品被构造为并入可在车辆的仪表板上找到的多种显示屏幕，诸如信息娱乐屏幕、仪表面板、和车辆周围摄像头等。在目前公开的玻璃制品中，第一显示屏幕被构造为在车辆的驾驶员侧和乘客侧之间实质上相等定向的位置弯曲至朝向驾驶员侧定向的位置。以这种方式，屏幕可朝向单独行驶车辆的驾驶员定向或者在照明条件阻碍驾驶员查看显示器时朝向车辆驾驶员定位。玻璃制品利用为玻璃片材提供边缘保护的封装材料来成型。封装材料也提供了将铰链并入玻璃制品中以提供前述弯曲的便利方式。
本文中公开的玻璃制品的实施方式提供了其中各种玻璃制品部件的性质可进行定制以满足相关的人头冲击测试(HIT)性能要求的可定制设计。特别是，利用封装材料成型的玻璃制品允许调整与HIT性能直接相关的玻璃制品的旋转刚度(rotational stiffness)和平移刚度(translational stiffness)。这些和其他方面和优点将结合以下讨论并示出在附图中的实施方式进行描述。这些实施方式通过图解的方式、而非限制的方式进行呈现。
图1描绘了包括仪表板基座12的车辆内饰10。在实施方式中，仪表板基座12包括中控台区域14和仪表面板区域16。一般而言，仪表板基座12跨越车辆的中心线轴18进行设置。中心线轴18在驾驶员侧20和乘客侧22之间纵向地分割车辆。仪表面板区域16在中心线轴18的驾驶员侧20，并且中控台区域14可跨越中心线18延伸，使得中控台区域14在驾驶员侧20和乘客侧22两者上。在实施方式中，中控台区域14包括第一显示屏幕24，并且显示面板区域16包括第二显示屏幕26。在实施方式中，仪表板基座12可包括一个或多个另外的显示区域28，每个包括另外的显示屏幕30。
在实施方式中，中控台区域14的第一显示屏幕24是向车辆的驾驶员和/或乘客提供信息和控制面板的信息娱乐中心。例如，第一显示屏幕24可显示车辆信息、GPS方向、气候控制、音频控制等。在实施方式中，第一显示屏幕24可被构造为触控屏幕。在实施方式中，仪表面板区域16的第二显示屏幕26可显示速度表、燃油表、转速表、冷却液温度等。在包括另外的显示屏幕30的实施方式中，该另外的显示屏幕30可显示，例如，如被远程摄像头所捕获的车辆的前部的视野、车辆的后部的视野、或车辆的一个或多个盲点的视野。
第一显示屏幕24、第二显示屏幕26、和另外的显示屏幕30(在包括时)全部被并入相同的弯曲玻璃制品32中。如以下将要进行讨论的是，第二显示屏幕26(和另外的屏幕30)被固定至仪表板12的仪表面板区域16，并且中控台区域14的第一显示屏幕24可相对于第二显示屏幕26弯曲。在实施方式中，第一显示屏幕24从第一显示屏幕24在驾驶员侧20和乘客侧22之间实质相等定向的第一位置弯曲至第一显示屏幕24朝向驾驶员侧20定向的第二位置。为了实现弯曲，玻璃制品32在第一显示屏幕24侧上具有自由端。根据本公开内容，至少这个自由端用封装材料进行封装，以便保护可作为玻璃制品32的断裂位点的该自由端免于边缘应力。
图2描绘了包括第一显示屏幕24、第二显示屏幕26、和另外的显示屏幕30的玻璃制品32。第一显示屏幕24被设置在玻璃制品32的第一侧34上，而第二显示屏幕26和另外的显示屏幕30被设置在玻璃制品32的第二侧36上。如图2的实施方式中所绘，玻璃制品32的第二侧36可包括一个或多个曲率38a-d。如所示出的一样，第二显示屏幕26被设置在第一显示屏幕24和另外的显示屏幕30的后方。在本语境中，“后方”意味着第二显示屏幕26位于被定位成相比于第一显示屏幕24和另外的显示屏幕30所在的平面距离驾驶员更远的平面中。在实施方式中，第一显示屏幕24和另外的显示屏幕30可位于相同的平面中，而在其他实施方式中，第一显示屏幕24和另外的显示屏幕30可位于不同的平面中。进一步地，在实施方式中，显示屏幕24、26、30所在的每个平面可不与任何其他平面平行、与其他平面中的一者平行、或与其他平面中的两者平行。为了实现图2中示出的定位，玻璃制品32在另外的显示屏幕30和第二显示屏幕26之间包括第一凸曲率38a和第二凹曲率38b。进一步地，玻璃制品在第二显示屏幕26和第一显示屏幕24之间包括第三凹曲率38c和第四凸曲率38d。
如所提及的那样，玻璃制品32的第二侧36被固定至仪表板基座12，并且玻璃制品32的第一侧34可围绕弯曲轴40相对于玻璃制品32的第二侧36进行弯曲。在实施方式中，第四凸曲率38d形成在弯曲轴40上。以这种方式，第一侧34可被弯曲，使得第四凸曲率38d是可变的，并且特别是可从玻璃制品32移除。即，玻璃制品32的第一侧34可进行弯曲，使得玻璃制品32在第三凹曲率38c和玻璃制品32的第一侧34之间是实质上平面的。
在实施方式中，在第一显示屏幕24朝向驾驶员侧20定向的配置中，玻璃制品32的第二侧36的至少一部分与第一侧34形成约180°的角(即，实质上平面的)。在实施方式中，在第一显示屏幕在驾驶员侧20和乘客侧22之间定向的配置中，第二侧36的至少一部分与第一侧34形成190°至290°的角。
进一步地，在实施方式中，第一屏幕24包括长度尺寸L1和宽度尺寸W1。在实施方式中，长度尺寸L1或宽度尺寸W1中的至少一者在弯曲配置中垂直于中心线轴18，并在平面配置中，在弯曲配置中垂直于中心线轴18的长度尺寸L1或宽度尺寸W1中的至少一者在平面配置中变得横向于中心线轴18。例如，如图2中所示，宽度尺寸W1在弯曲配置中实质上垂直于中心线轴18，而在第一侧34旋转至平面配置时，宽度尺寸W1将变得横向于中心线轴18。
另外，在实施方式中，当在弯曲配置中时，玻璃制品32的第一侧34具有在中心线轴18的驾驶员侧20上的第一部分和在中心线轴18的乘客侧22上的第二部分。当第一侧34旋转至平面配置时，玻璃制品32的第一侧34的在驾驶员侧20的第一部分将会增加，而玻璃制品32的第一侧34的在乘客侧22的第二部分将会减少。即，当在平面配置中时，第一侧34将朝向驾驶员侧20定向。
图3描绘了示出弯曲轴40的区域的玻璃制品32的简化示意性侧视图。可以看出，玻璃制品32包括具有第一主表面44和第二主表面46的玻璃片材42。第二主表面46与第一主表面44相对，并在第一主表面44和第二主表面46之间限定了厚度T(平均厚度或最大厚度)。在实施方式中，厚度平均为从0.3mm至2.0mm、特别是从0.4mm至1.1mm。次表面48围绕玻璃片材42的周围延伸并连接第一主表面44和第二主表面46。
至少一个铰链50设置在第二主表面46上。在实施方式中，铰链50在第一侧34和第二侧36之间分割玻璃片材42并允许第一侧34相对于玻璃制品32的第二侧36弯曲。在实施方式中，铰链50是可定位的，使得第一侧34可被放置在第一侧34的最大行进位置之间(即，朝向驾驶员侧定向的平面配置和在驾驶员侧和乘客侧之间相等定向的弯曲配置之间)的任意角度处。进一步地，在实施方式中，铰链50可被手动致动，即，用户可通过手来定位玻璃制品32的第一侧34。在其他实施方式中，铰链50可进行电机致动，使得第一侧34通过致动器进行定位，所述致动器由用户例如通过触控特征、声音指令、或按钮开关来激活。铰链50是适于提供弯曲轴40的各种铰链中的任一者，诸如活动铰链(living hinge)、芯轴铰链(mandrelhinge)、柔性铰链(flexure hinge)、栅格铰链(lattice hinge)、或连杆铰链(linkshinge)等。在实施方式中，铰链50可以是单一铰链。在实施方式中，单一铰链50从第一侧34和第二侧36之间的弯曲轴40的长度的10％延伸直至弯曲轴40的整个长度。在其他实施方式中，沿着第一侧34和第二侧36之间的弯曲轴40设置有至少两个铰链50。在这些实施方式中，铰链50可沿着弯曲轴40等距离地间隔开。
封装材料52被模制到玻璃片材42的第二主表面46的至少一部分上。如上所述，封装材料52支撑并保护玻璃片材42。特别是，封装材料52保护玻璃片材42免于在玻璃片材42的自由端54处的边缘应力。进一步地，在实施方式中，封装材料52不仅覆盖第二主表面46的一部分，还覆盖次表面48的至少一部分。在其他实施方式中，封装材料52可覆盖玻璃片材42的第一主表面44的一部分。在实施方式中，封装材料52也将铰链50结合至玻璃片材42的第二主表面46。在其他实施方式中，铰链50未结合至玻璃片材42的第二主表面46，而是可通过封装材料52使其固定。在其他实施方式中，铰链50可利用粘合剂结合至玻璃片材42的第二主表面46，并且也可结合至封装材料52。
在实施方式中，封装材料52包括例如，聚氨酯、聚氯乙烯、和反应注射模制材料。如本文中所用，“反应注射模制材料”包括在注射模制工艺期间在模具内固化的热固性聚合物。在实施方式中，反应注射模制材料包括聚氨酯、聚脲、聚异氰脲酸酯、聚酯、聚酚、聚环氧化合物、和尼龙6。在实施方式中，封装材料52可包括诸如玻璃纤维或云母之类的增强剂。
图4至图6描绘了包括模制到玻璃片材42上的封装材料52的玻璃制品32的各种实施方式。首先参照图4，玻璃片材32示出为具有设置在玻璃片材42的第二主表面46和次表面48上的封装材料52。可以看出，封装材料52未被设置在第一主表面44上，并且在封装材料52中模制有圆角边缘56以围绕玻璃片材42的自由端54提供平滑的过渡，从第一主表面44的水平上逐步变窄。
图5描绘了包括支撑构件58的玻璃制品32的另一实施方式。特别是，支撑构件58通过在玻璃片材42的第二主表面46和支撑构件58之间注射封装材料而被集成至玻璃制品32中。支撑构件58向玻璃制品32提供了额外的刚度(stiffness)和抗弯刚度(flexuralrigidity)，这在如以下讨论的人头模型冲击测试中增强了性能。在实施方式中，支撑构件58包括金属(例如，钢或铝合金)、复合材料(例如，纤维增强的塑料)、或塑料的片材。在实施方式中，考虑到支撑构件58的几何形状(例如，形状、厚度等)和材料性质(诸如杨氏模量和泊松比)，支撑构件58可基于期望的刚度或抗弯刚度进行选择。
进一步地，在实施方式中，支撑构件58针对玻璃制品32的第二侧36的固定提供了安装构件。特别是，支撑构件58可包括被构造为啮合诸如图1中示出的仪表板的基座12之类的车辆内饰基座的多个柱(post)60或螺柱。对于图5中示出的实施方式，柱60在与玻璃片材42相对的方向上从支撑构件58延伸。如以下将讨论的，支撑构件58可通过利用封装材料52的模制工艺而被集成至玻璃制品32中。在玻璃制品32的第一侧34上，柱60可提供与仪表板基座12配对的相互作用以在弯曲配置中保持玻璃制品32(即，使得第一侧34在典型的驾驶条件下不会振动)。进一步地，柱60可提供用于以上提及的电机致动构件的附接点以将第一侧34定位在平面配置和弯曲配置之间。
图6描绘了与图5的实施方式实质上类似的玻璃制品32的另一实施方式，不同之处在于图6的实施方式进一步包括了显示模块62。在实施方式中，显示模块62定位在封装材料52中形成的空间64内。进一步地，在也包括支撑构件58的实施方式中，支撑构件58可包括穿过其中插入显示模块62的开孔。在实施方式中，显示模块62包括显示单元和背光单元。在实施方式中，显示模块62是发光二极管(LED)显示器、微LED显示器、有机LED(OLED)显示器、液晶显示器(LCD)、或等离子体显示器中的至少一者。显示模块62被设置在玻璃片材42的第二主表面46上，并且显示模块62可利用光学透明粘合剂结合至玻璃片材42的第二主表面46。参照图2和图6两者，可针对玻璃制品32的每个显示屏幕24、26、30设置显示模块62。进一步地，在实施方式中，针对显示屏幕24、26、30中的任一者设置的显示模块62中的任一者可设有用于用户交互的触控功能。
已描述了玻璃制品32的各种实施方式，现在描述使玻璃制品32成型的方法。在实施方式中，封装材料52通过注射模制工艺被模制到玻璃片材42上。例如，通过将玻璃片材42布置在模具(例如，蛤壳模具(clam shell mold))中并将铰链50和支撑构件58(如果包括的话)定位在该模具内来成型玻璃制品32。另外，如果显示模块62需要被包括在玻璃制品32中，则该模具可进行塑形以产生待定位显示模块62的空间，或者可布置可移除的模制砌块以产生待定位显示模块62的空间64。在此之后，封装材料52被注射至该模具中以便如期望的那样覆盖第二主表面46和次表面48。另外，封装材料52在无需另外的粘合剂的情况下结合至玻璃片材42、铰链50、和支撑构件58。因此，封装材料52也将玻璃片材42、铰链50、和支撑构件58接合至整合的玻璃制品32中。在实施方式中，可向玻璃片材52、铰链50、和/或支撑构件58施加底漆以促进与封装材料52的结合。
可通过热成型和冷成型任一者生产玻璃制品32(特别是在第二侧36上)的曲率38a-c。通过“冷成型”，其意味着曲率38在低于玻璃的软化点温度的温度下被引入至玻璃片材42。更具体而言，冷成型发生在低于200℃、低于100℃下、或者甚至在室温下。相反，“热成型”利用压力机、下垂设备(sagging apparatuses)、成型退火窑(forming lehrs)而发生在玻璃片材42的软化点温度或软化点温度之上的温度下。热成型和冷成型之间的进一步的区别特征在于：由于玻璃片材42直到在软化点温度或软化点温度之上的温度下再次成型为止将保持该曲率，因而通过热成型引入的曲率38是永久的。
通过冷成型引入的曲率并非是永久的。特别是，在冷成型期间，压力被施加至玻璃片材42以使玻璃片材42符合期望的形状。压力可以以各种不同的方式进行施加，诸如真空压力、机械压力机(mechanical press)、辊(rollers)等。然后玻璃片材42结合至支撑结构(例如，支撑构件58)以将玻璃片材42保持在其冷成型的形状。然而，如果玻璃片材42从支撑结构脱离，玻璃片材42将会弹回其平面配置。这种性质用于图2中示出的第四曲率38d，并且通过利用铰链50，玻璃片材42被允许在平面配置(朝向驾驶员侧20定向)和弯曲配置(在驾驶员侧20和乘客侧22之间定向)之间弯曲。然而，在固定的第二侧36上的其他曲率38a-c会被保持在其冷成型的位置中。
在实施方式中，玻璃片材42在用封装材料52注射模制之前进行热成型以引入期望的曲率38a-c。在其他实施方式中，玻璃片材42在用封装材料52注射模制之前进行冷成型以引入期望的曲率38。在其他实施方式中，玻璃片材42在用封装材料52注射模制期间进行冷成型以引入期望的曲率38。
有利地，本文中描述的玻璃制品32被构造为通过人头冲击测试(HIT)的要求。在HIT期间，调查车辆的内饰表面以基于在撞车期间与车辆内饰系统发生的模拟人头冲击确定车辆内饰系统是否满足相关的人头受伤标准(HIC)。特别是，模拟人类头部的人头模型被用来确定与测试的车辆内饰系统发生的冲击的减速特性。成功的测试性能通过减少减速度的量级和其发生持续的时间两者来实现。如在US DOT FMVSS 201中所定义的，当人头模型以15mph的速度冲击时，人头模型不应超过80g达多于3ms。另外，理想的是，玻璃片材42在HIT之后仍保持完整，使得不会产生也可导致受伤的锋利玻璃碎片。
如所提及的一样，所公开的玻璃制品32的HIT性能可通过并入支撑构件58来控制。具体而言，支撑构件58可进行定制以提供一定程度的刚度和抗弯刚度：其不会高到产生过大量级的减速度，也不会低到产生促进玻璃片材42断裂的大的玻璃片材偏转。这些考虑与车辆内饰中的任一玻璃表面相关，并且目前公开的玻璃制品32提出了基于第一侧34相对于第二侧36弯曲的能力来考虑玻璃制品32的动态运动的另外的问题。具体而言，当第一侧34朝向驾驶员侧20弯曲时，自由端54仅通过铰链50支撑在其位置中，并且玻璃片材42的边缘具有更高的作为故障点的可能性。然而，根据本公开内容，该边缘受第二主表面46上和次表面48上的封装材料保护。因此，玻璃制品32可被构造为至少部分地基于选择适当的支撑构件58来提供通过HIT所必要的刚度和抗弯刚度，并且玻璃片材42的边缘和表面受封装材料52保护。
目前公开的玻璃制品32和形成玻璃制品32的方法的其他优点包括整体设计上的减重、铰链50在结构上集成至玻璃制品32中、简化的组装(例如，通过注射模制工艺)、以及减少的玻璃制品32的部件之间的热失配。
在下述段落中并参照图1至图3，提供了玻璃片材42的各种几何性质以及该玻璃片材的组成。如上所述，玻璃片材42具有实质上恒定且被定义为第一主表面44和第二主表面46之间的距离的厚度T。在各种实施方式中，T是从0.3mm至2.0mm。除此之外，玻璃片材42包括被定义为与厚度T正交的第一主表面44或第二主表面46之一的第一最大尺寸的宽度W2、和被定义为与厚度和宽度两者均正交的第一主表面44或第二主表面46之一的第二最大尺寸的长度L2。在其他实施方式中，宽度W2和长度L2可分别是玻璃片材42的平均宽度和平均长度，而在其他实施方式中，宽度W2和长度L2可分别是玻璃片材42的最大宽度和最大长度(例如，对于具有可变宽度或长度的玻璃片材42而言)。在各种实施方式中，宽度W2在从5cm至250cm的范围内，而长度L2在从约5cm至约1500cm的范围内。进一步地，在各种实施方式中，玻璃制品32的曲率38a-d可各自具有在从约20mm至约10,000mm的范围内的曲率半径。
进一步地，车辆内饰系统的各种实施方式可被并入诸如火车、汽车(例如，小汽车、货车、公交车等)、海用船舶(小艇、轮船、潜水艇等)、和飞行器(例如，无人机、飞机、喷气式飞机、直升机等)之类的车辆中。
在实施方式中，玻璃片材42可进行强化。在一个或多个实施方式中，玻璃片材42可进行强化以包括从表面延伸到压缩深度(DOC)的压缩应力。压缩应力区域由表现出拉伸应力的中心部分来平衡。在DOC处，应力从正(压缩)应力跨越到负(拉伸)应力。
在各种实施方式中，玻璃片材42可通过利用制品的各部分之间的热膨胀系数的失配来进行机械强化，以产生压缩应力区域和表现出拉伸应力的中心区域。在一些实施方式中，玻璃片材可通过将玻璃加热至高于玻璃化转变点的温度、然后快速淬火来进行热强化。
在各种实施方式中，玻璃片材42可通过离子交换来进行化学强化。在离子交换过程中，在玻璃片材表面处或附近的离子被具有相同价态或氧化态的更大离子替换、或与其交换。在其中玻璃片材包括碱硅铝酸盐玻璃的那些实施方式中，制品的表面层中的离子和更大离子是一价碱金属阳离子，诸如Li+、Na+、K+、Rb+、和Cs+。或者，表面层中的一价阳离子可被诸如Ag+等之类的碱金属阳离子之外的一价阳离子替换。在这些实施方式中，交换到玻璃片材中的一价离子(或阳离子)产生应力。
离子交换工艺通常是通过将玻璃片材浸入含有待与玻璃片材中的更小离子交换的更大离子的熔融盐浴(或者两个或更多个熔融盐浴)中来实施。应当注意的是，也可以使用盐水浴。除此之外，浴的组成可包括多于一种类型的更大离子(例如，Na+和K+)或单种更大离子。本领域技术人员将理解，离子交换工艺的参数(包括但不限于浴的组成和温度、浸入时间、玻璃片材在一个或多个盐浴中的浸入次数、多个盐浴的使用、诸如退火、洗涤等之类的另外步骤)通常由玻璃片材的组成(包括制品的结构和存在的任何结晶相)以及由强化产生的玻璃片材的期望DOC和CS来确定。示例性熔浴组成可包括更大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐、和氯化物。典型的硝酸盐包括KNO3、NaNO3、LiNO3、NaSO4及其组合。熔融盐浴的温度通常在从约380℃直至约450℃的范围内，而浸入时间在从约15分钟直至约100小时的范围内，这取决于玻璃片材的厚度、浴温和玻璃(或单价离子)扩散率。然而，也可以使用与上述的那些不同的温度和浸入时间。
在一个或多个实施方式中，玻璃片材可浸入温度为从约370℃至约480℃的100％NaNO3、100％ KNO3、或NaNO3和KNO3的组合的熔融盐浴中。在一些实施方式中，玻璃片材可浸入包括从约5％至约90％ KNO3和从约10％至约95％ NaNO3的熔融混合盐浴中。在一个或多个实施方式中，玻璃片材可在浸入第一浴中之后浸入第二浴中。第一浴和第二浴可具有彼此不同的组成和/或温度。在第一浴和第二浴中的浸入时间可变化。例如，在第一浴中的浸入可长于在第二浴中的浸入。
在一个或多个实施方式中，玻璃片材可浸入温度低于约420℃(例如，约400℃或约380℃)的包括NaNO3和KNO3(例如，49％/51％、50％/50％、51％/49％)的熔融混合盐浴中达少于约5小时、或甚至约4小时或更少。
离子交换条件可进行定制以提供“尖峰(spike)”或增加所得玻璃片材的表面处或附近的应力分布(stress profile)的斜率。该尖峰可产生更大的表面CS值。由于本文中描述的玻璃片材中使用的玻璃组成的独特性质，因此该尖峰可通过单个浴或多个浴来实现，其中该单个浴或多个浴具有单一组成或混合组成。
在一个或多个实施方式中，在多于一种单价离子被交换至玻璃片材中的情况下，不同的单价离子可被交换至玻璃片材内的不同深度(并在玻璃片材内、不同深度处产生不同量级的应力)。所得的应力产生离子的相对深度可进行测定，并导致应力分布的不同特性。
CS是利用诸如通过使用商品可得的仪器(诸如由Orihara Industrial Co.,Ltd.(Japan)制造的FSM-6000)的表面应力计(FSM)之类的本领域中已知的那些手段来测量的。表面应力测量依赖于与玻璃的双折射相关的应力光学系数(SOC)的精确测量。SOC继而通过诸如纤维弯曲和四点弯曲方法(这两者在名称为“Standard Test Method forMeasurement of Glass Stress-Optical Coefficient”的ASTM标准C770-98(2013)中有所描述，通过引用将其内容作为整体并入本文)、以及集装罐方法(bulk cylinder method)之类的本领域已知的那些方法来测量。如本文所用，CS可以是作为在压缩应力层内测得的最高压缩应力值的“最大压缩应力”。在一些实施方式中，所述最大压缩应力位于玻璃片材的表面处。在其他实施方式中，最大压缩应力可发生在表面以下的深度处，从而使压缩分布呈现“埋峰”的外观。
DOC可通过FSM或通过散射光偏光镜(SCALP)(诸如可从位于Tallinn Estonia的Glasstress Ltd.购入的SCALP-04散射光偏光镜)来测量，这取决于强化方法和条件。当玻璃片材通过离子交换处理进行化学强化时，取决于何种离子被交换至玻璃片材中而可使用FSM或SCALP。在通过将钾离子交换至玻璃片材中来产生玻璃片材中的应力的情况下，使用FSM来测量DOC。在通过将钠离子交换至玻璃片材中来产生应力的情况下，使用SCALP来测量DOC。在通过将钾离子和钠离子两者交换至玻璃中来产生玻璃片材中的应力的情况下，通过SCALP来测量DOC，因为据信钠的交换深度指示DOC，并且钾离子的交换深度指示压缩应力的量级变化(但不是从压缩应力到拉伸应力的变化)；这些玻璃片材中钾离子的交换深度通过FSM来测量。中心张力或CT是最大拉伸应力，并且通过SCALP来测量。
在一个或多个实施方式中，玻璃片材可进行强化以表现出被描述为玻璃片材42的厚度T的一部分的DOC(如本文所述)。例如，在一个或多个实施方式中，DOC可等于或大于约0.05T至约0.25T。在一些情况下，DOC可以是约20μm至约300μm。进一步地，在一个或多个实施方式中，强化的玻璃片材可具有约200MPa或更大、约500MPa或更大、或约1000MPa或更大的CS(其可被发现在表面处或玻璃片材内的深度处)。在一个或多个实施方式中，强化的玻璃片材可具有约20MPa或更大、约50MPa或更大、或约85MPa或更大的最大拉伸应力或中心张力(CT)。
用于玻璃片材42的合适的玻璃组合物包括钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼铝硅酸盐玻璃、含碱铝硅酸盐玻璃、含碱硼硅酸盐玻璃、以及含碱硼铝硅酸盐玻璃。
在一个或多个实施方式中，所述玻璃组合物可包括在从约66mol％至约80mol％的范围内的量的SiO2、在从约4mol％至约15mol％的范围内的量的Al2O3、在从约0mol％至约5mol％的范围内的量的B2O3、在从约0mol％至约2mol％的范围内的量的P2O5、在从约8mol％至约20mol％的范围内的量的R2O、在从约0mol％至约2mol％范围内的量的RO、在从约0mol％至约0.2mol％的范围内的量的ZrO2、和在从约0mol％至约0.2mol％的范围内的量的SnO2。在前述的组合物中，R2O指诸如Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O之类的碱金属氧化物的总量。特别是，Na2O可以以在从约8mol％至约20mol％的范围内的量存在，而K2O可以以在从约0mol％至约4mol％的范围内的量存在。进一步地，在前述的组合物中，RO指诸如CaO、MgO、BaO、ZnO和SrO之类的碱土金属氧化物的总量。特别是，CaO可以以在从约0mol％至约1mol％的范围内的量存在，而MgO可以以在从约0mol％至约7mol％的范围内的量存在。
在实施方式中，所述玻璃组合物可包括其他诸如Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ce、W、和Mo之类的金属的氧化物。特别是，以Fe2O3的形式的Fe可以以在从约0mol％至约1mol％的范围内的量存在，而TiO2可以以在约0mol％至约5mol％的范围内的量存在。
示例性玻璃组合物包括在从约65mol％至约75mol％的范围内的量的SiO2、在从约8mol％至约14mol％的范围内的量的Al2O3、在从约12mol％至约17mol％的范围内的量的Na2O、在从约0mol％至约0.2mol％的范围内的量的K2O、和在从约1.5mol％至约6mol％的范围内的量的MgO。任选地，可以以本文中另外公开的量包括SnO2。
本公开内容的方面(1)是关于一种用于车辆内饰系统的玻璃制品，包括：玻璃片材，所述玻璃片材具有第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面，其中所述玻璃片材包括第一侧和第二侧；设置在所述玻璃片材的第二主表面上的至少一个铰链，所述至少一个铰链在所述第一侧和所述第二侧之间分割所述玻璃片材；至少部分地围绕所述次表面且至少部分地在所述第二主表面上方进行模制的封装材料；其中所述玻璃片材的第二侧围绕所述至少一个铰链从第一配置旋转至第二配置；其中，在所述第一配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第一角，并且，在所述第二配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第二角，所述第一角与所述第二角不同。
本公开内容的方面(2)是关于根据方面(1)所述的玻璃制品，其中所述至少一个铰链的每一者包括活动铰链、芯轴铰链、柔性铰链、栅格铰链、或连杆铰链中的至少一者。
本公开内容的方面(3)是关于根据方面(1)或方面(2)所述的玻璃制品，其中所述封装材料包括聚氨酯、聚氯乙烯、或反应注射模制材料。
本公开内容的方面(4)是关于根据方面(1)至方面(3)中任一项所述的玻璃制品，其中所述第一配置中的第一角是180°，使得所述第一侧和所述第二侧是实质上平面的。
本公开内容的方面(5)是关于根据方面(1)至方面(4)中任一项所述的玻璃制品，其中所述第二配置中的第二角是从190°至290°。
本公开内容的方面(6)是关于根据方面(1)至方面(5)中任一项所述的玻璃制品，进一步包括嵌入所述封装材料中的支撑构件，使得所述封装材料被设置在所述玻璃片材和所述支撑构件之间。
本公开内容的方面(7)是关于根据方面(6)所述的玻璃制品，其中所述支撑构件包括金属片材、复合材料片材、或塑料片材。
本公开内容的方面(8)是关于根据方面(6)或方面(7)所述的玻璃制品，其中所述支撑构件进一步包括被构造为将所述玻璃制品连接至车辆内饰基座的安装构件。
本公开内容的方面(9)是关于根据方面(1)至方面(8)中任一项所述的玻璃制品，进一步包括被粘附至所述玻璃片材的第二主表面的显示模块，其中所述封装材料包括适合容纳所述显示模块的空间。
本公开内容的方面(10)是关于根据方面(1)至方面(9)中任一项所述的玻璃制品，其中，当按照US DOT FMVSS 201进行人头模型冲击测试时，冲击所述玻璃片材的人头模型在减速期间不会受到80g的力超过3ms。
本公开内容的方面(11)是关于一种车辆的内饰系统，包括：跨越所述车辆的中心线轴定位的仪表板基座，所述中心线轴将所述车辆纵向地分成驾驶员侧和乘客侧；附接至所述仪表板基座的玻璃制品，所述玻璃制品包括：玻璃片材，所述玻璃片材包括第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面，其中所述第一玻璃片材包括第一侧和第二侧，所述第一侧位于所述中心线轴的驾驶员侧；设置在所述玻璃片材的第二主表面上的至少一个铰链，所述至少一个铰链在所述第一侧和所述第二侧之间分割所述玻璃片材；和至少部分地围绕所述次表面且至少部分地在所述第二主表面上方进行模制的封装材料；其中所述玻璃片材的第二侧围绕所述铰链从第一配置旋转至第二配置；其中，在所述第一配置中，所述玻璃片材的第一侧包括在所述驾驶员侧的第一部分和在所述乘客侧的第二部分；并且其中，在所述第二配置中，所述玻璃片材的第一侧的第一部分相对于所述第一配置增加，且所述玻璃片材的第一侧的第二部分相对于所述第一配置减少。
本公开内容的方面(12)是关于根据方面(11)所述的内饰系统，其中所述玻璃制品进一步包括在所述玻璃制品的第二侧上的显示器。
本公开内容的方面(13)是关于根据方面(11)或方面(12)所述的内饰系统，其中所述第一侧包括至少一个曲率。
本公开内容的方面(14)是关于根据方面(11)至方面(13)中任一项所述的内饰系统，其中，当按照US DOT FMVSS 201进行人头模型冲击测试时，冲击所述玻璃片材的人头模型在减速期间不会受到80g的力超过3ms。
本公开内容的方面(15)是关于根据方面(11)至方面(14)中任一项所述的内饰系统，其中所述至少一个铰链的每一者包括活动铰链、芯轴铰链、柔性铰链、栅格铰链、或连杆铰链中的至少一者。
本公开内容的方面(16)是关于根据方面(11)至方面(15)中任一项所述的内饰系统，其中所述封装材料包括聚氨酯、聚氯乙烯、或反应注射模制材料。
本公开内容的方面(17)是关于根据方面(11)至方面(16)中任一项所述的内饰系统，进一步包括嵌入所述封装材料中的支撑构件，使得所述封装材料被设置在所述玻璃片材和所述支撑构件之间。
本公开内容的方面(18)是关于根据方面(17)所述的内饰系统，其中所述支撑构件是金属片材、复合材料片材、或塑料片材。
本公开内容的方面(19)是关于根据方面(17)或方面(18)所述的内饰系统，其中所述支撑构件进一步包括被构造为将所述玻璃制品连接至仪表板基座的附接机构。
本公开内容的方面(20)是关于根据方面(11)至方面(19)中任一项所述的内饰系统，其中所述封装材料包括其中插入有显示模块的空间。
本公开内容的方面(21)是关于一种使玻璃制品成型的方法，包括：将玻璃片材布置在模具中，所述玻璃片材包括第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面；将至少一个铰链定位在所述模具中的玻璃片材的第二主表面上；将封装材料注入所述模具中，使得所述封装材料至少部分地围绕所述次表面且至少部分地覆盖所述玻璃片材的第二主表面；其中所述玻璃制品被构造为围绕所述至少一个铰链从第一配置弯曲至第二配置；并且其中，在所述第一配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第一角，并且，在所述第二配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第二角，所述第一角与所述第二角不同。
本公开内容的方面(22)是关于根据方面(21)所述的方法，进一步包括将支撑构件定位在所述模具内的步骤，其中所述封装材料被注射在所述玻璃片材和所述支撑构件之间。
本公开内容的方面(23)是关于根据方面(22)所述的方法，其中所述支撑构件包括金属片材、复合材料片材、或塑料片材。
本公开内容的方面(24)是关于根据方面(22)或方面(23)所述的方法，其中所述支撑构件进一步包括被构造为将所述玻璃制品连接至车辆内饰基座的附接机构。
本公开内容的方面(25)是关于根据方面(21)至方面(24)中任一项所述的方法，进一步包括在所述封装材料中形成被构造为容纳显示模块的空间的步骤。
本公开内容的方面(26)是关于根据方面(25)所述的方法，进一步包括将所述显示模块粘附至所述玻璃片材的第二主表面的步骤。
本公开内容的方面(27)是关于根据方面(21)至方面(26)中任一项所述的方法，其中所述封装材料包括聚氨酯、聚氯乙烯、或反应注射模制材料。
本公开内容的方面(28)是关于根据方面(21)至方面(27)中任一项所述的方法，其中所述第一配置中的第一角是180°，使得所述第一侧和所述第二侧是实质上平面的。
本公开内容的方面(29)是关于根据方面(21)至方面(28)中任一项所述的方法，其中所述第二配置中的第二角是从190°至290°。
本公开内容的方面(30)是关于根据方面(21)至方面(29)中任一项所述的方法，其中所述至少一个铰链的每一者包括活动铰链、芯轴铰链、柔性铰链、栅格铰链、或连杆铰链中的至少一者。
除非另外明确陈述，否则绝不意图将本文中阐述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此，在方法权利要求未实际记载其步骤所遵循的顺序或在权利要求书或说明书中未另外具体陈述各步骤将限于特定顺序的情况下，绝不意图推断任何特定的顺序。另外，如本文所用，冠词“一个(a)”意图包括一个或多于一个部件或元件，并且并非意图被解释为仅意味着一个。
对本领域技术人员将显而易见的是，可在不背离所公开的实施方式的精神或范围的情况下做出各种修改和变型。由于本领域技术人员可以想到所公开的实施方式并入这些实施方式的精神和实质的修改、组合、子组合、以及变型，因此所公开的实施方式应被解释为包括所附权利要求及其等同物的范围内的所有事项。

Claims (30)

1.一种用于车辆内饰系统的玻璃制品，包括：
玻璃片材，所述玻璃片材具有第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面，其中所述玻璃片材包括第一侧和第二侧；
至少一个铰链，所述至少一个铰链设置在所述玻璃片材的所述第二主表面上，所述至少一个铰链在所述第一侧和所述第二侧之间分割所述玻璃片材；
封装材料，所述封装材料至少部分地围绕所述次表面且至少部分地在所述第二主表面上方进行模制；
其中所述玻璃片材的所述第二侧围绕所述至少一个铰链从第一配置旋转至第二配置；
其中，在所述第一配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第一角，并且，在所述第二配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第二角，所述第一角与所述第二角不同。
2.如权利要求1所述的玻璃制品，其中所述至少一个铰链的每一者包括活动铰链、芯轴铰链、柔性铰链、栅格铰链、或连杆铰链中的至少一者。
3.如权利要求1或权利要求2所述的玻璃制品，其中所述封装材料包括聚氨酯、聚氯乙烯、或反应注射模制材料。
4.如权利要求1至3中任一项所述的玻璃制品，其中所述第一配置中的所述第一角是180°，使得所述第一侧和所述第二侧是实质上平面的。
5.如权利要求1至4中任一项所述的玻璃制品，其中所述第二配置中的所述第二角是从190°至290°。
6.如权利要求1至5中任一项所述的玻璃制品，进一步包括支撑构件，所述支撑构件嵌入所述封装材料中，使得所述封装材料被设置在所述玻璃片材和所述支撑构件之间。
7.如权利要求6所述的玻璃制品，其中所述支撑构件包括金属片材、复合材料片材、或塑料片材。
8.如权利要求6或权利要求7所述的玻璃制品，其中所述支撑构件进一步包括被构造为将所述玻璃制品连接至车辆内饰基座的安装构件。
9.如权利要求1至8中任一项所述的玻璃制品，进一步包括显示模块，所述显示模块被粘附至所述玻璃片材的所述第二主表面，其中所述封装材料包括适合容纳所述显示模块的空间。
10.如权利要求1至9中任一项所述的玻璃制品，其中，当按照USDOT FMVSS 201进行人头模型冲击测试时，冲击所述玻璃片材的人头模型在减速期间不会受到80g的力超过3ms。
11.一种车辆的内饰系统，包括：
仪表板基座，所述仪表板基座跨越所述车辆的中心线轴定位，所述中心线轴将所述车辆纵向地分成驾驶员侧和乘客侧；
玻璃制品，所述玻璃制品附接至所述仪表板基座，所述玻璃制品包括：
玻璃片材，所述玻璃片材包括第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面，其中所述第一玻璃片材包括第一侧和第二侧，所述第一侧位于所述中心线轴的驾驶员侧；
至少一个铰链，所述至少一个铰链设置在所述玻璃片材的所述第二主表面上，所述至少一个铰链在所述第一侧和所述第二侧之间分割所述玻璃片材；和
封装材料，所述封装材料至少部分地围绕所述次表面且至少部分地在所述第二主表面上方进行模制；
其中所述玻璃片材的所述第二侧围绕所述铰链从第一配置旋转至第二配置；
其中，在所述第一配置中，所述玻璃片材的所述第一侧包括在所述驾驶员侧的第一部分和在所述乘客侧的第二部分；
并且其中，在所述第二配置中，所述玻璃片材的所述第一侧的所述第一部分相对于所述第一配置增加，且所述玻璃片材的所述第一侧的所述第二部分相对于所述第一配置减少。
12.如权利要求11所述的内饰系统，其中所述玻璃制品进一步包括在所述玻璃制品的第二侧上的显示器。
13.如权利要求11或权利要求12所述的内饰系统，其中所述第一侧包括至少一个曲率。
14.如权利要求11至13中任一项所述的内饰系统，其中，当按照USDOT FMVSS 201进行人头模型冲击测试时，冲击所述玻璃片材的人头模型在减速期间不会受到80g的力超过3ms。
15.如权利要求11至14中任一项所述的内饰系统，其中所述至少一个铰链的每一者包括活动铰链、芯轴铰链、柔性铰链、栅格铰链、或连杆铰链中的至少一者。
16.如权利要求11至15中任一项所述的内饰系统，其中所述封装材料包括聚氨酯、聚氯乙烯、或反应注射模制材料。
17.如权利要求11至16中任一项所述的内饰系统，进一步包括支撑构件，所述支撑构件嵌入所述封装材料中，使得所述封装材料被设置在所述玻璃片材和所述支撑构件之间。
18.如权利要求17所述的内饰系统，其中所述支撑构件是金属片材、复合材料片材、或塑料片材。
19.如权利要求17或权利要求18所述的内饰系统，其中所述支撑构件进一步包括被构造为将所述玻璃制品连接至仪表板基座的附接机构。
20.如权利要求11至19中任一项所述的内饰系统，其中所述封装材料包括其中插入有显示模块的空间。
21.一种使玻璃制品成型的方法，包括：
将玻璃片材布置在模具中，所述玻璃片材包括第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面、以及连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面；
将至少一个铰链定位在所述模具中的所述玻璃片材的所述第二主表面上；
将封装材料注入所述模具中，使得所述封装材料至少部分地围绕所述次表面且至少部分地覆盖所述玻璃片材的所述第二主表面；
其中所述玻璃制品被构造为围绕所述至少一个铰链从第一配置弯曲至第二配置；
并且其中，在所述第一配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第一角，并且，在所述第二配置中，所述第一侧与所述第二侧形成第二角，所述第一角与所述第二角不同。
22.如权利要求21所述的方法，进一步包括将支撑构件定位在所述模具内的步骤，其中所述封装材料被注射在所述玻璃片材和所述支撑构件之间。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述支撑构件包括金属片材、复合材料片材、或塑料片材。
24.如权利要求22或权利要求23所述的方法，其中所述支撑构件进一步包括被构造为将所述玻璃制品连接至车辆内饰基座的附接机构。
25.如权利要求21至24中任一项所述的方法，进一步包括在所述封装材料中形成被构造为容纳显示模块的空间的步骤。
26.如权利要求25所述的方法，进一步包括将所述显示模块粘附至所述玻璃片材的所述第二主表面的步骤。
27.如权利要求21至26中任一项所述的方法，其中所述封装材料包括聚氨酯、聚氯乙烯、或反应注射模制材料。
28.如权利要求21至27中任一项所述的方法，其中所述第一配置中的所述第一角是180°，使得所述第一侧和所述第二侧是实质上平面的。
29.如权利要求21至28中任一项所述的方法，其中所述第二配置中的所述第二角是从190°至290°。
30.如权利要求21至29中任一项所述的方法，其中所述至少一个铰链的每一者包括活动铰链、芯轴铰链、柔性铰链、栅格铰链、或连杆铰链中的至少一者。
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