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      車輛側門結構及其制造方法和使用方法_2

      文檔序號:8416875閱讀:來源:國知局
      物材料還包括增強纖維??稍谌我庖陨厦枋龅木酆衔?材料中使用的某些合適的增強纖維材料包括纖維,該纖維諸如玻璃纖維(包括改性玻璃 纖維)、碳纖維(包括改性碳纖維)、天然纖維(natural)(包括改性天然纖維)、芳綸纖維 (aramid)、玄武巖纖維、聚合物纖維等以及包括上述類型的纖維的至少一種的組合,并且具 體地,該組合為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和/或玄武巖纖維中至少一個的組合。在一些 實施方式中,增強纖維是玻璃纖維,諸如,E-玻璃纖維、S-玻璃纖維、AR-玻璃纖維、T-玻璃 纖維、D-玻璃纖維、R-玻璃纖維以及包含上述中至少一個的組合。
      [0039] 通常,用于本申請中的纖維是長纖維,例如,具有大于或等于10的長寬比(aspect ratio)(長度/直徑)的纖維,具體地,具有大于或等于50的長寬比,更具體地,具有50至 500的長寬比,還更具體地,具有80至400的長寬比。例如,長纖維的直徑可在5微米至35 微米(μπι)的范圍內(nèi),具體地,在10 μπι至20 μπι的范圍內(nèi)。例如,纖維可具有大于或等于 0. 4毫米(mm)的長度,具體地,具有大于或等于Imm的長度,更具體地,具有大于或等于2_ 的長度。
      [0040] 示例性的纖維增強聚合物材料為STAMAX*樹脂,該樹脂為填充聚丙烯樹脂的長玻 璃纖維,該樹脂也可從沙特基礎創(chuàng)新塑料IP私人有限責任公司購買。塑料部件也可由包括 任意上述聚合材料和/或增強材料中的至少一個的組合(例如,與熱固性材料的組合)制 成。
      [0041] 可選擇地,纖維可涂覆有上漿劑(sizing agent)。在其他實施方式中,玻璃纖維未 涂覆上漿劑。所采用的上漿劑的量一般是足以將絲捆縛成連續(xù)絲束的量。當纖維涂覆有上 漿劑時,通常有益的是,基于纖維與上漿劑的總重量,具有重量百分數(shù)為約〇. 1%至約5% (wt. % )的上漿劑的量。
      [0042] 纖維增強聚合物材料中聚合物的量取決于所用的增強纖維的量和/或類型和/或 纖維增強聚合物材料中是否存在其他成分及其他成分的量。例如,基于纖維增強聚合物材 料(例如,玻璃纖維增強聚丙烯)的總重量,聚合物的量可為40至80wt. %,具體地,為50 至75wt. %,并且更具體地,為60至70wt. %。
      [0043] 在纖維增強聚合物材料中所用的增強纖維的量取決于不只一個因素,該因素包括 但不限于所用的聚合物和/或是否存在任何其他添加劑或填充劑。例如,基于纖維增強聚 合物材料(例如,玻璃纖維增強聚丙烯)的總重量,增強纖維的量可為20至60wt. %,具體 地,可為25至50wt. %,并且更具體地,可為30至45wt. %。
      [0044] 如上所述,大體單向纖維帶的大部分纖維以主軸線的+45°至-45°的角度定向。 期望地,大于或等于60wt. %的纖維,具體地,大于或等于70wt. %的纖維,并且更具體地, 大于或等于80wt. %的纖維,再更具體地,大于或等于90wt. %的纖維(基于帶中纖維的 總重量)以主軸線的+45°至-45°的角度定向。例如,纖維的將近一半(例如,40wt. % 至60wt. %的纖維,具體地,45wt. %至55wt. %的纖維,更具體地約50wt. %的纖維)可相 對于主軸線在(+)阿爾法(alfa)方向上成角度定向,而纖維的另一半(例如,40wt. %至 60wt. %的纖維,具體地45wt. %至55wt. %的纖維,更具體地約50wt. %的纖維)可在(-) 阿爾法方向上定向,其中,阿爾法是相對于主軸線(例如,沿主軸)在Γ與45°之間的角 度。
      [0045] 纖維可以是在帶的長度上連續(xù)的纖維或非連續(xù)的長纖維。在結構完整性上,長 纖維是與連續(xù)的纖維具有相同或幾乎相同的效果的纖維。具體地,長纖維具有大于或等 于10毫米(mm)的長度。纖維帶材料可包括機織織物(woven fabrics)、多軸向縫編織物 (stitched multiaxial fabrics)以及具有大部分在主帶方向上(即,相對于長軸線(例 如主軸線)以+45°至-45°的角度定向)定向的纖維的其他材料。纖維帶材料可具有結 構完整性以滿足根據(jù)歐洲NCAP側面撞擊測試協(xié)議第5. 2版(2011年11月)進行的側面撞 擊測試。在本文中公開的滿足歐洲NCAP側面撞擊測試協(xié)議第5. 2版(2011年11月)的側 門(具有纖維帶)具有的重量可小于用于相同尺寸的車輛的鋼側門的最小重量,同樣滿足 歐洲NCAP側面撞擊測試協(xié)議第5. 2版(2011年11月)。
      [0046] 由嵌入聚合物基體中的纖維(連續(xù)纖維和/或長纖維)形成纖維帶材料。可能的 纖維材料包括上文相對于增強纖維論述的纖維材料,而聚合物基體可包括上文論述的有關 用于纖維增強聚合物材料的聚合物材料的任意材料?;诖篌w單向纖維帶的總體積,大體 單向纖維帶中的纖維體積百分數(shù)可為10%至85%,具體地為30%至70%,更具體地,纖維 體積百分數(shù)盡可能高,通常在50%至60%之間。
      [0047] 例如,大體單向纖維帶可通過拉擠(pultruding)連續(xù)纖維的紗束(roving)穿過 熔融聚合物,從而使纖維紗束充滿聚合物來制備。結果是產(chǎn)生連續(xù)的纖維復合體,在該纖維 復合體中,纖維彼此對齊。然后復合體形成片材。還可使用其他生產(chǎn)方法生產(chǎn)這種材料,諸 如,擠出連續(xù)纖維和/或長纖維。
      [0048] 可以多種形式(諸如,整體塊)提供大體單向纖維帶??商娲兀篌w單向纖維帶 可以是條帶層形式的,其中,通過分層的條帶而形成帶,使得每個層中的大部分纖維定位成 在主軸線的+45°至-45°的方向上延伸。因此,形成的大體單向帶材料沿相對于帶的長軸 線的平行方向具有高強度和高剛度。大體單向纖維帶可以片材的形式供應,該片材可切割 成期望尺寸和/或形狀以用于模制。帶的厚度基于特定的側門、可用空間以及所需的結構 完整性。通常,厚度小于或等于10_,具體地,厚度為0. 5_至8_,并且更具體地,厚度為 1mm 至 5mm 〇
      [0049] 本質上,雙殼復合結構是具有用大體單向纖維帶增強的局部區(qū)域的塑料結構。在 側門結構中包含雙殼復合體為側門提供了滿足汽車工業(yè)規(guī)定的側面撞擊安全標準(諸如, 歐洲NCAP)所需的結構完整性和耐用性。歐洲新車安全評鑒協(xié)議(歐洲NCAP)是歐洲標準, 該協(xié)議開發(fā)成提供汽車碰撞測試的評級標準。一個評定領域(area of interest)涉及沿 車輛側面的側面撞擊和柱撞擊。
      [0050] 在根據(jù)歐洲NCAP側面撞擊測試協(xié)議第5. 2版(2011年11月)和歐洲NCAP評估 協(xié)議-成年乘員保護第5.4版(2011年11月)進行的側面撞擊測試中,包括本文中描述的 雙殼復合結構的側門獲得至少4分的分數(shù),具體地,獲得至少6分,更具體地獲得8分(最 高分)。
      [0051] 此外,或可替代地,在根據(jù)歐洲NCAP柱撞擊測試協(xié)議第5. 2版(2011年11月)和 歐洲NCAP評估協(xié)議-成年乘員保護第5. 4版(2011年11月)進行的柱撞擊測試中,側門 獲得至少4分的分數(shù),具體地,獲得至少6分,更具體地獲得8分(最高分)。
      [0052] 通過參考附圖能夠更加全面的理解本文公開的部件、方法和結構。這些附圖(本 文中也稱為"圖")僅是基于方便和易于證明本公開的示意性的表示,并且因此并不旨在表 示設備或其組件的相對尺寸和大小和/或并不旨在限定或限制示例性實施方式的范圍。盡 管為了清楚起見,在以下的描述中使用了特定術語,但這些術語僅旨在指代附圖中選擇用 于說明實施方式的特定結構,而并非旨在限定或限制公開的范圍。應理解的是,在附圖中和 下文的描述中相同的數(shù)字標號指代相同功能的部件。
      [0053] 圖1示出示例性汽車側門10的主要部件的裝配。如圖1所示,側門10包括塑料 內(nèi)殼12、塑料外殼50、可選的碰撞管60以及門板40。如在本文中使用的并且如圖1中所 示,當針對塑料內(nèi)殼使用術語"內(nèi)部"時,其涉及從汽車內(nèi)部觀察時的立體圖中的雙殼復合 結構的最里面的部分。類似地,當針對塑料外殼使用術語"外部"時,其涉及從汽車內(nèi)部觀 察時的立體圖中的雙殼復合結構的最外面的部分。
      [0054] 現(xiàn)轉到圖1,示出了用于汽車側門的包括雙殼復合體的裝配的實施方式的示圖。如 圖1所示,塑料內(nèi)殼12具有主體部分14和定位成橫跨內(nèi)殼層12的主體部分14的支撐梁 24。塑料內(nèi)殼12還包括定位在三個主側面上的肋26。肋26定位成鄰近內(nèi)殼12的周緣, 例如,從主體部分的后部16延伸(并可選地沿著主體部分的后部16延伸),穿過主體部分 的下部20,向上穿過主體部分的前部18延伸到窗框。在碰撞過程中,肋26可從外板40朝 向車身轉移載荷并且可增加剛度,該剛度可減少侵入。在側面撞擊碰撞過程中,肋26用于 將碰撞載荷轉移到白車身(未示出),從而在側面碰撞過程中防止外板下邊緣(或側邊緣) 移位到汽車內(nèi)部中。肋26可具有多種形狀和尺寸,設計成提供期望結構完整性。通常,肋 從后部16穿過底部20 (例如,穿過大于或等于底部的50%,具體地,穿過大于或等于底部的 75% ),肋可位于內(nèi)殼12的底部的50%中,具體地,位于內(nèi)殼12的底部的25%中。沿前部 18,肋可從底部20向上穿過前部18延伸到下窗框部分36。肋可不包括壓制的金屬部件。
      [0055] 支撐梁24可在下部肋(靠近后部16與底部20的接合點)與上部肋(靠近前部 18和下窗框部分36的接合點)之間延伸穿過內(nèi)殼12。
      [0056] 圖1中的塑料外殼50包括外殼上支撐梁56和外殼下支撐梁58。如不出的,外殼 支撐梁56和58可以是非平行的、非相交的,并可從前部到后部延伸穿過外殼50的寬度。雖 然圖1示出了外殼上支撐梁56和外殼下支撐梁58處于非平行結構中,但是這些梁也可定 位成彼此平行。
      [0057] 門板40 (例如,一旦裝配好就能看見的門的外覆蓋件)定位成鄰近雙殼復合體的 外殼50處,并在組裝單個的側門部件時附接至外殼。可使用多種方法實現(xiàn)將外殼附接至門 板的方法,該方法包括粘合、機械式緊固、焊接、部件中的一個的變形(例如,將部件的邊緣 彎曲以形成能夠用作附接區(qū)段的重疊區(qū)域)或包括上述方法中至少一個的組合。
      [0058] 圖2是雙殼復合結構的塑料內(nèi)殼12的實施方式的示圖,該內(nèi)殼具有如示出的寬度 W和高度H。塑料內(nèi)殼12包括內(nèi)殼主體部分14和內(nèi)殼窗框部分28。塑料內(nèi)殼的內(nèi)殼窗框 部分28和內(nèi)殼主體部分14每個均可包括纖維增強聚合物材料和大體單向纖維帶。
      [0059] 圖2示出了大體單向纖維帶"UD"在塑料內(nèi)殼12中的位置。如圖2中示出的,大 體單向纖維帶UD可定位成例如沿底部窗框部分36、上窗框部分30、前窗框部分34和/或 后窗框部分30圍繞內(nèi)殼窗框部分28。大體單向纖維帶還可定位在內(nèi)殼主體部分14內(nèi),例 如從窗框部分朝向底部部分20沿主體部分的后部延伸和/或沿主體部分的前部延伸???選擇性地使用從窗框朝向門殼的下半部以相對直線延續(xù)
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