專利名稱：具有專用沖擊能吸收的汽車復(fù)合結(jié)構(gòu)部件的制作方法
背景技術(shù)：
多年來，運(yùn)輸業(yè)都涉及設(shè)計(jì)不顯著增加汽車重量的結(jié)構(gòu)件。同時(shí)，各種汽車應(yīng)用要求結(jié)構(gòu)件能給汽車的目標(biāo)部分提供加強(qiáng)件，并能在萬一碰撞時(shí)進(jìn)出乘客車廂。盡管在現(xiàn)有技術(shù)中所發(fā)現(xiàn)的一些裝置在某些情況下可能是有利的，但現(xiàn)有技術(shù)的方法通常是要求在供應(yīng)者設(shè)備、試生產(chǎn)制造者沖壓設(shè)備中或是在最后汽車裝配行星齒輪中使用附加的制造工序和步驟，上述情況常常增加了勞動(dòng)力需要、周期時(shí)間、基本建設(shè)費(fèi)和/或所需的維修清洗。因此，需要有一種簡單、低成本的結(jié)構(gòu)或用于加強(qiáng)汽車縱梁的系統(tǒng)，如一種前面的縱梁或車架構(gòu)件，上述系統(tǒng)加強(qiáng)汽車并控制任何碰撞中的變形，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，并可以有效地包括到汽車制造過程中。此外，還需要有一種較低成本的系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)，上述系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)提供加強(qiáng)件，并防止汽車中車架或前面縱梁結(jié)構(gòu)的畸變，并可以通過加強(qiáng)車架構(gòu)件或前面縱梁用來管理正面/偏位沖擊到汽車上的能量，以便幫助瞄準(zhǔn)所加的載荷，及幫助改變方向或調(diào)節(jié)變形的能量管理。
另外增加了對(duì)汽車結(jié)構(gòu)選擇性加強(qiáng)的需要，以便控制變形和/或滿足各種政府試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。為此，研究了一些結(jié)構(gòu)泡沫材料和托架，用于加強(qiáng)汽車中特定位置的目的。這些加強(qiáng)件的主要焦點(diǎn)是給一種結(jié)構(gòu)增加強(qiáng)度和剛度。
正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的，在評(píng)價(jià)加強(qiáng)件效率中最普遍重要意義的3個(gè)因素是剛度、重量和成本。在大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)技術(shù)情況下，增加剛度造成相應(yīng)的重量增加和成本增加的代價(jià)。例如，盡管利用較厚標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的金屬增加強(qiáng)度，但它造成不想要的重量增加。同樣，利用外國產(chǎn)的高強(qiáng)度合金對(duì)增加強(qiáng)度有效，但這大大增加了汽車的成本。最后，應(yīng)該理解，樹脂的成本也有關(guān)，并因此結(jié)構(gòu)泡沫材料必須節(jié)省使用。
在使用結(jié)構(gòu)泡沫材料時(shí)的另一個(gè)關(guān)系是與完全固化很厚材料有關(guān)的問題。也就是說，在某些現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用中，一些為令人滿意地加強(qiáng)所要求的材料是如此之厚，以致它難以達(dá)到完全固化。因此，應(yīng)該理解，用于加強(qiáng)空心結(jié)構(gòu)的技術(shù)不產(chǎn)生顯著的重量或成本或固化方面的問題，上述用于加強(qiáng)空心結(jié)構(gòu)的技術(shù)有可能提供顯著的優(yōu)點(diǎn)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，上述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件以一種節(jié)省樹脂的方式利用結(jié)構(gòu)泡沫材料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種加強(qiáng)件，所述加強(qiáng)件可以在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)完全固化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種低成本、重量輕的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，所述加強(qiáng)件給經(jīng)過加強(qiáng)的區(qū)域提供相當(dāng)大的強(qiáng)度和剛度。
本發(fā)明還有另一個(gè)目的是以一種方式提供局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，以便耗散在任何選定位置處引起任何至少開始變形的沖擊能。
本發(fā)明還有另一個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，上述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件可以很容易運(yùn)輸?shù)桨惭b地點(diǎn)。
還有一個(gè)目的是提供一種通過芯件加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)件，上述芯件通過如上所述的結(jié)構(gòu)泡沫材料接合到結(jié)構(gòu)件上，其中在芯件和結(jié)構(gòu)件之間提供若干通道，以便允許水分流動(dòng)。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是通過在汽車縱梁或車架構(gòu)件的目標(biāo)區(qū)中安放一個(gè)加強(qiáng)系統(tǒng)使所加的載荷改變方向并管理沖擊能。系統(tǒng)一般應(yīng)用至少一個(gè)構(gòu)件或插件，上述構(gòu)件或插件固定或粘合到汽車的選定部分上，如所選定的汽車的一個(gè)車架或縱梁或任何其它部分上，以便防止在對(duì)汽車沖擊事件時(shí)變形。一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的至少其中之一適合于接受應(yīng)用一種可膨脹材料，上述可膨脹材料覆蓋構(gòu)件外表面的至少其中一部分。設(shè)置在構(gòu)件上的可膨脹材料當(dāng)暴露于汽車油漆操作，如汽車裝配廠中的e涂裝或其它油漆周期中所遇到的熱中時(shí)能夠激活和膨脹?？梢灶A(yù)料，在本發(fā)明中所公開的可膨脹材料激活、膨脹和粘合，因而在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)和增加車架或前面縱梁的強(qiáng)度和剛度，以便使施加的載荷和能量改變方向。在一個(gè)實(shí)施例中，材料是熱膨脹的并至少部分地充填一個(gè)空腔，所述空腔由縱梁、車架、或汽車選定的部分限定，上述可膨脹材料在e涂裝烘烤操作期間根據(jù)空腔的尺寸和形狀在結(jié)構(gòu)上粘合縱梁和車架。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可膨脹材料是一種熔體可發(fā)泡材料，上述可膨脹材料在施加熱時(shí)將散布在一個(gè)表面上。所選定的可膨脹材料還可以提供各種特性，其中包括結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，應(yīng)力-應(yīng)變減少，振動(dòng)阻尼，噪音減少，或它們的任何組合。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明因此提供一種結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，以便提供包括一種芯件的局部加強(qiáng)件，上述加強(qiáng)件將一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)材料部件固定到上述芯件上，加強(qiáng)件裝備有用于固定到待加強(qiáng)的構(gòu)件上的裝置，其中用于固定的裝置是這樣，以便在發(fā)泡之前，在芯件，結(jié)構(gòu)泡沫材料和待加強(qiáng)的構(gòu)件內(nèi)表面之間提供一個(gè)通道，和發(fā)泡過程使結(jié)構(gòu)泡沫材料能夠膨脹，并將芯件接合到待加強(qiáng)的構(gòu)件的內(nèi)表面上。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)泡沫材料作為某些帶或點(diǎn)固定到芯件上。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)泡沫材料按一定量提供，以便在芯件和待加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間形成一種剛性接合，并在芯件和內(nèi)表面之間保持一個(gè)空氣通道，用于水分流動(dòng)，上述水分可能由于冷凝而存在。我們優(yōu)選的是結(jié)構(gòu)泡沫材料覆蓋芯件表面的20％-45％。
本發(fā)明還用來管理碰撞能，所述碰撞能通常在汽車的正面和后面沖擊試驗(yàn)過程中遇到。更具體地說，本發(fā)明的構(gòu)件或插件可以這樣定位，以使它導(dǎo)引沖擊能，并且另外在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以包含至少一個(gè)而優(yōu)選的是多個(gè)制動(dòng)器，上述制動(dòng)器包括若干缺口、孔或任何階躍變化的其它形式，或者構(gòu)件幾何形狀的變體如構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部部分的變體。車架內(nèi)加強(qiáng)件的位置可以是這樣，以使一個(gè)區(qū)域的加強(qiáng)件可以將沖擊能偏轉(zhuǎn)到另一個(gè)第二區(qū)域上，以致在第二區(qū)域處發(fā)生變形。同樣，在設(shè)置內(nèi)制動(dòng)器處，它們可以有效地將軸向彎曲瞄準(zhǔn)和導(dǎo)引到系統(tǒng)的選定部分上，并能管理通常在正面偏位試驗(yàn)期間遇到的碰撞能。
在汽車縱梁的加強(qiáng)件中，這是尤其有用的，汽車縱梁通常如此固化，以便彎曲結(jié)構(gòu)其中一部分的較大加強(qiáng)件可以將能量轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)的其中一部分上，上述結(jié)構(gòu)的其中一部分較少加強(qiáng)，那樣造成在最少加強(qiáng)的區(qū)域中至少開始變形。這可以用來控制沖擊時(shí)后面或正面的變形，同時(shí)保證例如在門檻處較少變形。加強(qiáng)程度的變化可以通過改變所用的加強(qiáng)材料的強(qiáng)度和厚度，如各種材料如鋼的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和類型，同時(shí)在某些部分中圍繞一個(gè)芯件提供泡沫材料加強(qiáng)件，而在另一些區(qū)域中不提供泡沫材料加強(qiáng)件，或者通過在一個(gè)與另一區(qū)域處非加強(qiáng)件連接的區(qū)域處預(yù)先準(zhǔn)備的加強(qiáng)件完成?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，這當(dāng)加強(qiáng)汽車的前面或后面縱梁的S形分段時(shí)尤其有用，此處可以在一個(gè)一般在S形下面彎曲中用一個(gè)較大的加強(qiáng)件，以便保證在S形的另一個(gè)彎曲處發(fā)生經(jīng)過控制的變形，在上述S形的另一個(gè)彎曲處有較少或者在某些情況下沒有加強(qiáng)件。
可膨脹材料設(shè)置在構(gòu)件的其中至少一部分上，上述可膨脹材料可以在一種預(yù)制裝置如沖壓設(shè)施中，或是在最后裝配操作期間，擠塑、模制、或“微型涂布”接合到構(gòu)件上。構(gòu)件，和選定的接合或可膨脹材料，在e涂裝或油漆操作處理之前安裝在選定的車架或縱梁之中。因此，本發(fā)明在制造過程中提供了靈活性，因?yàn)樗梢员卉嚰芑蚱嚥考?前面縱梁)制造者/供應(yīng)者或者汽車制造者利用，同時(shí)減少了勞動(dòng)量、基本建設(shè)費(fèi)、維護(hù)要求和占地面積要求。一旦可膨脹材料接合和固化到汽車的選定的縱梁或車架部分上，則在對(duì)汽車外部的正面/偏位沖擊事件任何其它施加沖擊能期間，可以防止或管理車架或縱梁如前面或后面縱梁的畸變。通過吸收和/或轉(zhuǎn)移某種沖擊能并給汽車的車架或縱梁部分提供加強(qiáng)件，本發(fā)明給汽車提供一種在正面、偏位或后面沖擊事件中用于管理變形的系統(tǒng)。
附圖簡介在看了下面的詳細(xì)說明，權(quán)利要求書和附圖時(shí)，本發(fā)明的一些特點(diǎn)和發(fā)明方面將變得更顯而易見，下面是各附圖的簡要說明

圖1是示出按照本發(fā)明技術(shù)所述的能量管理加強(qiáng)系統(tǒng)的局部部件分解的車架縱梁的等角視圖。
圖1(a)是通常在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的一種加強(qiáng)系統(tǒng)其中一部分的露出視圖，該圖描繪通常與汽車工業(yè)中正面能量管理結(jié)構(gòu)有關(guān)的3個(gè)壓碎區(qū)，并且還示出使用外部制動(dòng)器設(shè)置在該技術(shù)中已知的一個(gè)構(gòu)件外面部分上。
圖2是在汽車構(gòu)架構(gòu)造或白車身設(shè)計(jì)中所描繪的本發(fā)明其中一部分的露出示圖，該圖示出帶有可膨脹材料的至少一個(gè)構(gòu)件的位置，上述可膨脹材料處于未固化狀態(tài)固定到汽車的一個(gè)縱梁上。
圖3是圖1所示系統(tǒng)的一部分，該圖示出本發(fā)明的至少一個(gè)構(gòu)件帶可膨脹材料的一個(gè)可供選擇的實(shí)施例，上述可膨脹材料在固定到汽車的車架或縱梁上之前處于未固化狀態(tài)，并且還示出本發(fā)明取一個(gè)夾子組件形式的固定裝置。
圖4是圖1所示系統(tǒng)的一部分，該圖示出本發(fā)明的至少一個(gè)構(gòu)件帶可膨脹材料的一個(gè)可供選擇的實(shí)施例，上述可膨脹材料在固定到汽車的車架或縱梁上之前處于未固化狀態(tài)。
圖5是圖1所示系統(tǒng)的一部分，該圖示出本發(fā)明的至少一個(gè)構(gòu)件帶可膨脹材料的一個(gè)可供選擇的實(shí)施例，上述可膨脹材料在固定到汽車的車架或縱梁上之前處于未固化的狀態(tài)。
圖6是圖1所示系統(tǒng)的一部分，該圖示出本發(fā)明的至少一個(gè)構(gòu)件帶可膨脹材料的一個(gè)可供選擇的實(shí)施例，上述可膨脹材料在固定到汽車的車架或縱梁上之前處于未固化的狀態(tài)。
圖7是一個(gè)部件分解透視圖，該圖示出設(shè)置在一種封閉形式內(nèi)的系統(tǒng)的一個(gè)可供選擇的實(shí)施例，其中多個(gè)構(gòu)件相互聯(lián)鎖并通過一個(gè)第三構(gòu)件保持，上述第三構(gòu)件還包括本發(fā)明的一個(gè)自鎖機(jī)構(gòu)和一個(gè)制動(dòng)器，上述制動(dòng)器示出為一個(gè)孔，所述孔貫穿構(gòu)件的內(nèi)部部分。
圖8示出圖7的加強(qiáng)件。
圖9是本發(fā)明的汽車縱梁加強(qiáng)系統(tǒng)在能量沖擊之前的部件分解透視圖，上述能量沖擊通常在汽車的正面沖擊試驗(yàn)中遇到。
圖10是本發(fā)明的汽車縱梁加強(qiáng)系統(tǒng)在能量沖擊之后的部件分解透視圖，上述能量沖擊通常在汽車的正面沖擊試驗(yàn)中遇到，并示出軸向彎曲對(duì)本發(fā)明系統(tǒng)的影響。
本發(fā)明還通過參照附圖11和12示出，其中圖11示出按照本發(fā)明所述的一種加強(qiáng)件，而圖12示出位于汽車前面縱向分段下面一半內(nèi)部的加強(qiáng)件。
圖13是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述加強(qiáng)的汽車前面縱梁的示意圖。
圖14是示出圖13所示系統(tǒng)局部變形的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明涉及用于管理能量和減少汽車沖擊變形特性的一些方法和系統(tǒng)，尤其是涉及減少在對(duì)汽車正面/偏位沖擊事件中的變形。更具體地說，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于增強(qiáng)、導(dǎo)引沖擊能，并把上述沖擊能的管理調(diào)節(jié)到汽車的各部分如車架或縱梁上，上述系統(tǒng)在從別的物體沖擊汽車外部的事件中實(shí)施減少或防止乘客車廂的實(shí)際變形或結(jié)構(gòu)移動(dòng)。系統(tǒng)吸收耗散和/或轉(zhuǎn)移沖擊能，以便減少和防止所產(chǎn)生的汽車變形。汽車沖擊變形的減少可以用來減少乘客傷害，允許在沖擊事件之后連續(xù)的乘客進(jìn)出汽車，并減少修理時(shí)間和降低費(fèi)用。
汽車工業(yè)一般利用兩種主要的汽車正面沖擊試驗(yàn)方式完全正面和偏位。完全正面沖擊試驗(yàn)用于兩種美國聯(lián)邦性能審核和評(píng)價(jià)試驗(yàn)。盡管這些試驗(yàn)通常是在不同的速度(亦即對(duì)性能審核用30mph(英里/小時(shí))，和對(duì)評(píng)價(jià)試驗(yàn)用35mph)下，它們二者涉及利用試驗(yàn)汽車前端結(jié)構(gòu)整個(gè)寬度的一種障壁沖擊。這些試驗(yàn)的主要目的是評(píng)價(jià)乘客響應(yīng)(股骨載荷，頭部傷害度標(biāo)準(zhǔn)、胸部減速度等)，并確認(rèn)汽車保護(hù)系統(tǒng)(座椅安全帶、氣囊等)。偏位沖擊試驗(yàn)在40mph下通常是在只有試驗(yàn)汽車前端的40％沖擊障壁的情況下進(jìn)行。偏位沖擊試驗(yàn)的主要目的之一是評(píng)價(jià)汽車結(jié)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)完整性。
正面碰撞能管理的設(shè)計(jì)是一種多項(xiàng)違章過程。碰撞能管理通常是通過汽車結(jié)構(gòu)和保護(hù)系統(tǒng)的一種組合實(shí)施。許多汽車制造廠都在尋找可以設(shè)計(jì)成吸收能量的汽車結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)效率取決于設(shè)計(jì)的構(gòu)造，上述結(jié)構(gòu)效率定義為隨著汽車結(jié)構(gòu)在沖擊時(shí)變形優(yōu)化能量管理的能力。對(duì)于正面沖擊試驗(yàn)場合，由能量管理結(jié)構(gòu)沖擊所產(chǎn)生的嚴(yán)重壓碎載荷往往會(huì)使乘客車廂減速。能量管理結(jié)構(gòu)把可管理的載荷轉(zhuǎn)移到一個(gè)乘客車廂的能力，與保護(hù)系統(tǒng)有效地耗散這些載荷的能力相結(jié)合，可以幫助指揮乘客車廂如何充分對(duì)極端載荷作出響應(yīng)，以及在某些條件下乘客車廂如何保持最小的變形和干擾。由于這些原因，現(xiàn)有技術(shù)在用于碰撞能管理的汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面集中在至少兩個(gè)主要考慮(1)汔車動(dòng)能的吸收，和(2)為承受試驗(yàn)過程中固有的壓碎過程及保持乘客車廂整體性所必需的耐碰撞性能或強(qiáng)度。
汽車傳統(tǒng)的正面能量管理結(jié)構(gòu)一般包括3個(gè)截然不同的防撞壓損區(qū)。首先，有一個(gè)軟區(qū)，該軟區(qū)通常是保險(xiǎn)杠區(qū)或其它外部儀表板，上述軟區(qū)在兩個(gè)較硬區(qū)之后。如本文所定義和討論的，兩個(gè)較硬區(qū)將稱之為主區(qū)和輔助區(qū)。主防撞壓損區(qū)傳統(tǒng)上是位于軟防撞壓損區(qū)之后或鄰近上述軟防撞壓損區(qū)，如汽車的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，但是在汽車動(dòng)力系室的前面。輔助防撞壓損區(qū)通常定義為將主防撞壓損區(qū)橋接或系緊到汽車乘客車廂的區(qū)域。對(duì)于帶車架式汽車，如卡車和較大型的汽車，輔助防撞壓損區(qū)通常延伸到前車身架，如圖1a所示。對(duì)于較小的汽車，車架可以合并到白車身設(shè)計(jì)中。這種類型設(shè)計(jì)在該技術(shù)中通稱為空間構(gòu)架構(gòu)造，如圖2中所示。在空間構(gòu)架汽車結(jié)構(gòu)情況下，輔助防撞壓損區(qū)向后延伸，同時(shí)將主防撞破損區(qū)橋接或系到汽車防火壁和乘客車廂的踏腳板區(qū)域上。由于輔助防撞壓損區(qū)靠近汽車的乘客車廂，所以必需利用設(shè)計(jì)要求和能量管理控制技術(shù)，以使可能侵入乘客車廂減至最小。
因此，在該技術(shù)中已知的防撞壓損區(qū)技術(shù)的一個(gè)主要目的，是在不損害乘客車廂整體性情況下管理最大量能量。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明通過一個(gè)能量管理系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)說明這些需要，上述能量管理系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)提供一個(gè)用于主防撞壓損區(qū)逐漸破壞的穩(wěn)定平臺(tái)或系統(tǒng)。亦即，如圖8和9所示，本發(fā)明向輔助防撞壓損區(qū)提供穩(wěn)定性，上述輔助防撞破損區(qū)當(dāng)主防撞壓損區(qū)壓碎時(shí)防止翹曲或變形，以便整個(gè)結(jié)構(gòu)按一預(yù)定和管理的方式逐漸破壞。如圖8和9所示，本發(fā)明可以包括多個(gè)制動(dòng)器，以便通過形成相反的或雙彎曲模式實(shí)施轉(zhuǎn)向破壞。如圖10-13所示，本發(fā)明可以通過加強(qiáng)前縱梁的下面部分而不加強(qiáng)上面部分形成局部破壞。本發(fā)明的系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)還可以通過嘗試以這種方式控制主和輔助防撞壓損區(qū)其中之一或二者的變形特性用來管理碰撞能，以便使乘客車廂侵入減至最小。
正如該技術(shù)中眾所周知的，能量管理結(jié)構(gòu)在軸向和彎曲方式的一種組合中變形(破壞)。許多現(xiàn)有的能量管理系統(tǒng)利用彎曲方式，上述彎曲方式產(chǎn)生較低的能量管理能力。例如，因?yàn)閺澢绞綇哪芰抗芾淼挠^點(diǎn)來看較少有效，所以它通常需要重得多的設(shè)計(jì)或加強(qiáng)構(gòu)造，來管理與軸向破壞設(shè)計(jì)相同量和類型的能量。在汽車設(shè)計(jì)和性能中重量是標(biāo)準(zhǔn)的大多數(shù)設(shè)計(jì)中，軸向方式是優(yōu)選的能量管理方法。彎曲方式包括形成局部鉸接機(jī)構(gòu)和聯(lián)動(dòng)型運(yùn)動(dòng)，上述彎曲方式也是一種較低的能量方式。例如，一種結(jié)構(gòu)在彎曲方式中由于較低的能量方式而具有一破壞的趨勢?；谶@種情況，即使為軸向破壞專門設(shè)計(jì)的一種結(jié)構(gòu)也不履行彎曲方式，除非在設(shè)計(jì)中提供其它結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來增加穩(wěn)定性和抗斜載荷性。
軸向折疊也可以認(rèn)為是最有效的能量吸收機(jī)構(gòu)。由于潛在的不穩(wěn)定性和較低的能量不履行彎曲方式，所以它也是最難達(dá)到的。因此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的能量管理系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)通過使用在主和輔助防撞壓損區(qū)的其中之一或二者內(nèi)設(shè)計(jì)的至少一個(gè)，和優(yōu)選的是多個(gè)制動(dòng)器，尋找使汽車各部分的軸向破壞達(dá)到最大，而同時(shí)使彎曲最小。本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)器定義為在形成本發(fā)明結(jié)構(gòu)的主和輔助防撞壓損區(qū)其中之一或二者的一部分幾何形狀中的變化或不連續(xù)性，上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成產(chǎn)生應(yīng)力梯級(jí)，以便引起局部彎曲。優(yōu)選的是在本發(fā)明中利用多個(gè)制動(dòng)器，或者不同幾何形狀設(shè)計(jì)的制動(dòng)器組合，以便在包括圖1和2所示的正面能量管理結(jié)構(gòu)的3個(gè)截然不同防撞壓損區(qū)其中至少一個(gè)的瞄準(zhǔn)部分中軸向破壞的結(jié)構(gòu)中開始折疊。當(dāng)利用本發(fā)明的制動(dòng)器時(shí)，將它們定尺寸并進(jìn)行設(shè)計(jì)，來保證圖1和2所示結(jié)構(gòu)的軸向破壞可以在足夠高的載荷下發(fā)生，以便使結(jié)構(gòu)所管理的能量和在正面沖擊試驗(yàn)中通常遇到的能量達(dá)到最大。
在現(xiàn)有技術(shù)中最近發(fā)現(xiàn)的制動(dòng)器一般已對(duì)所用的金屬結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件或插件的外部各部分作了改動(dòng)，以便加強(qiáng)汽車所選的車身部分或空腔如縱梁、支柱、車架橫梁等，及任何其它緊鄰汽車乘客車廂的區(qū)域。這些現(xiàn)有技術(shù)制動(dòng)器通常包括若干孔或與結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件或插件外面部分形狀相符的部分。然而，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，盡管對(duì)一結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件或插件的內(nèi)部部分作了改動(dòng)，但本發(fā)明提供至少一個(gè)，而優(yōu)選的是多個(gè)內(nèi)部制動(dòng)器供管理能量用，上述能量通常被汽車在正面沖擊試驗(yàn)期間遇到。當(dāng)使用時(shí)，本發(fā)明的內(nèi)部制動(dòng)器有效地使軸向彎曲瞄準(zhǔn)和導(dǎo)引到結(jié)構(gòu)的各選定部分，并可以包括缺口、孔、或任何其它形式階躍變化或結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件或插件其中一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部部分的替代品。例如，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件或插件用于多種目的，并提供一種用于管理沖擊能的方法。首先，構(gòu)件或插件起一種穩(wěn)定器作用，上述穩(wěn)定器加強(qiáng)輔助防撞壓損區(qū)，因而讓主防撞壓損區(qū)能使軸向壓損達(dá)到最大。一旦主防撞壓損區(qū)達(dá)到最大吸收沖擊能的能力，本發(fā)明結(jié)構(gòu)的輔助防撞壓損區(qū)必需設(shè)計(jì)成吸收某種附加的能量，作為減少汽車乘客車廂變形的一種方法。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，利用多個(gè)制動(dòng)器，如構(gòu)件或插件的多個(gè)缺口或一個(gè)切去部分，用來根據(jù)它的現(xiàn)有幾何形狀開始結(jié)構(gòu)的彎曲。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)構(gòu)件12或插件安放在汽車車架或縱梁的至少其中一部分內(nèi)，附著、固定、或粘附到上述汽車車架或縱梁的至少其中一部分上，其中至少一個(gè)構(gòu)件12包括一種可膨脹或發(fā)泡的材料14，上述可膨脹或發(fā)泡的材料14由構(gòu)件12各部分支承或沿著構(gòu)件12的各部分設(shè)置。構(gòu)件12具有一個(gè)內(nèi)部部分和一個(gè)外部部分，并可以用相應(yīng)干汽車選定的車架或縱梁的尺寸的任何形狀、設(shè)計(jì)、或厚度構(gòu)成，并且還可以包括多個(gè)并入構(gòu)件12內(nèi)部部分內(nèi)的制動(dòng)器，上述多個(gè)制動(dòng)器設(shè)計(jì)并安裝成專門調(diào)節(jié)或瞄準(zhǔn)沖擊能，用于吸收或改變方向到汽車的其它部分。可膨脹材料14沿著構(gòu)件12外面部分長度的其中至少一部分延伸，并可以充填限定在車架或縱梁內(nèi)的一個(gè)空腔或空間的其中至少一部分。
系統(tǒng)10一般應(yīng)用至少一個(gè)構(gòu)件12，所述構(gòu)件12適合用于使待加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)變硬，如在汽車中所發(fā)現(xiàn)的車架或前面或后面縱梁，并幫助更好地管理通常在汽車正面/偏位沖擊試驗(yàn)中所遇到的沖擊能量。在使用時(shí)，一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件設(shè)置在選定的車架或前面或后面縱梁內(nèi)，或者機(jī)械式附著、卡扣接合、固定、或用膠粘劑粘合到選定的車架或前面或后面縱梁的其中至少一部分上，同時(shí)用熱激活式可膨脹材料作為一種沿著構(gòu)件至少一個(gè)外表面設(shè)置的載荷轉(zhuǎn)移能量吸收介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件12包括一種注塑聚合物托架，一種注塑聚合物、石墨、碳或一種模制的金屬如鋁、鎂、或鈦及一種由上述材料得到的合金或一種由上述材料得到的泡沫材料或其它金屬泡沫材料，并且在它的兩側(cè)面至少其中之一上，而在某些情況下是在4面或更多側(cè)面上至少部分地涂裝一種可膨脹的材料14。
此外，可以預(yù)料，構(gòu)件可以包括一種尼龍或其它聚合物材料，如在普遍承認(rèn)的美國專利No.6,103,341中所述，上述專利特別包括在本文中作為參考文獻(xiàn)，以及注塑、擠塑、模鑄、或機(jī)加工的構(gòu)件包括一些材料如尼龍、PBI(聚苯并咪唑)、或PEI(聚醚酰亞胺)。一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件也可以從下述材料中選定，這些材料包括擠壓鋁、泡沫鋁、鎂、各種鎂合金、模制鎂合金、鈦、各種鈦合金、模制鈦合金、聚氨酯類、聚氨酯復(fù)合物、低密度固體填料及泡沫SMC(片狀成型料)和BMC(預(yù)制整體模塑料)。更進(jìn)一步，適合于使待加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)變硬的構(gòu)件可以包括一沖壓并成型的冷軋鋼、一種沖壓并成型的高強(qiáng)度低合金鋼、一種輥鍛成型的冷軋銅、或一種輥鍛成型的高強(qiáng)度低合金鋼。
許多結(jié)構(gòu)加強(qiáng)泡沫材料在該技術(shù)中是已知的，并且也可以用來生產(chǎn)本發(fā)明的可膨脹材料。典型的結(jié)構(gòu)泡沫材料包括一種聚合物基材料，如一種環(huán)氧樹脂或乙烯基聚合物，上述聚合物基材料當(dāng)與一些合適的成分(通常是一種發(fā)泡劑，一種固化劑和也許是一種填料)化合時(shí)，通常以一種可靠和可斷定的方式在施加熱或另外的激發(fā)刺激時(shí)膨脹和固化。產(chǎn)生的材料具有低密度和足夠的剛度，以便把所希望的剛度給予一支承的制品。從一種用于熱激活式材料的化學(xué)觀點(diǎn)來看，結(jié)構(gòu)泡沫材料通常是在固化之前開始加工成一種熱塑性材料。在固化之后，結(jié)構(gòu)泡沫材料通常變成固定而不能流動(dòng)的熱固性材料。
可膨脹材料一般是一種熱固性材料，并且優(yōu)選的是一種熱激活式環(huán)氧基樹脂，上述環(huán)氧基樹脂在通過利用熱量激活時(shí)具有發(fā)泡特性，上述熱量通常在一種e涂裝或其它汽車油漆爐操作中遇到。當(dāng)可膨脹的材料加熱時(shí)，它膨脹、交聯(lián)，并在結(jié)構(gòu)上接合到相鄰的表面上。一種優(yōu)選配方的一個(gè)例子是一種環(huán)氧基材料，上述環(huán)氧基材料可以包括一些聚合物改性劑，如一種乙烯共聚物或三元聚合物，上述乙烯共聚物或三元聚合物可以從L & L Products，Inc of Romeo，Michigan購買，牌號(hào)為L-5204、L-5206、L-5207、L-5208、L-5209、L-5214和L-5222。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)泡沫材料優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)材料的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是上述優(yōu)選的材料可以用幾種方式加工。用于優(yōu)選材料的可能加工技術(shù)包括注塑法、吹塑法、熱成型、粒狀材料的直接分解、擠塑或用微型涂布器擠塑機(jī)擠塑。這能夠形成一些部件設(shè)計(jì)，上述部件設(shè)計(jì)超過大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)材料的設(shè)計(jì)靈活性能力。本質(zhì)上，任何具有結(jié)構(gòu)加強(qiáng)特性的泡沫材料都可以與本發(fā)明結(jié)合使用。所用的可膨脹材料的選擇，將通過性能要求及特殊應(yīng)用和要求的經(jīng)濟(jì)性確定。一般說來，這些汽車應(yīng)用可以利用下列專利中所公開的那些技術(shù)和加工美國專利Nos.4,922,596、4,978,562、5,124,186和5,884,960及共有的待批的美國專利申請(qǐng)No.09/923,138，及PCT申請(qǐng)2001年8月8日提交的WO 02/14109、2001年1月18日提交的WO 01/58471、2001年3月1日提交的WO 01/68394、2001年9月26日提交的WO 02/26550、2001年9月26日提交的WO 02/26551、2001年9月26日發(fā)布的WO02/26549，和尤其是，2000年12月7日發(fā)布的WO 01/41950，上述專利全都包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。
結(jié)構(gòu)泡沫材料可以用任何合適的方式涂布到芯件的表面上，而優(yōu)選的方式將取決于芯件材料的性質(zhì)。例如，如果芯件是一種塑料如玻璃增強(qiáng)聚酰亞胺并用注塑法生產(chǎn)，則結(jié)構(gòu)泡沫材料可以通過兩種注射注塑法或重疊注塑法施加。
可供選擇地，如果芯件是例如通過沖壓法生產(chǎn)的金屬，則結(jié)構(gòu)泡沫材料可以通過熔焊法或通過用一種膠粘劑涂布。在另一種不考慮芯件性質(zhì)的可供選擇的方案中，結(jié)構(gòu)泡沫材料可以用機(jī)械方法固定到芯件上。機(jī)械固定方法的一些例子包括如美國專利6,311,452中所述的銷或槽。一種優(yōu)選的固定方法是推銷，上述推銷可以穿過芯件中所形成的孔往里推，以便容納銷釘。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，省去了結(jié)構(gòu)泡沫材料特殊的模制和/或粘合作用。
本發(fā)明提供一種方法來降低成本、改良剛度和增加自始至終利用一種復(fù)合構(gòu)造達(dá)到完全固化結(jié)構(gòu)泡沫材料的可能性。加強(qiáng)件的表面可以用鍵固定，以便這樣涂布未固化的樹脂，使構(gòu)件和涂布的未固化樹脂之間產(chǎn)生機(jī)械互鎖。這種互鎖使樹脂能定位在加強(qiáng)件上，而不需要加熱加強(qiáng)件，利用一種第二膠粘劑，加熱未固化的泡沫結(jié)構(gòu)材料，或利用一種壓敏式未固化的泡沫材料。如果將泡沫結(jié)構(gòu)材料用推銷固定到芯件上，可以得到類似的好處。除了加工方便之外，用鍵固定的表面推銷產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)，上述結(jié)構(gòu)在裝運(yùn)或在裝配廠內(nèi)處理期間很強(qiáng)地抗損壞。在一種情況下，固定到加強(qiáng)件上的主要未固化的加熱可膨脹材料不是壓敏性的。這能夠這樣包裝，以使相鄰的預(yù)成型部件在裝運(yùn)期不相互粘合(亦即，材料不起壓敏粘合劑作用)。
本發(fā)明的構(gòu)造使許多供本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用的不同選擇方案能在機(jī)動(dòng)車的空心結(jié)構(gòu)部分中安裝。一種可能性是將端蓋(未示出)固定到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)上。這些端蓋可以具有一個(gè)整體緊固件或者是彈簧加載；以便能安裝和定位在汽車中。另一個(gè)選擇方案是形成一種具有打算加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)接近網(wǎng)形形狀的部件，以便當(dāng)安裝在空心的空腔中時(shí)它變成錐形，并因而定位。這通常是需要加強(qiáng)的汽車區(qū)，上述加強(qiáng)不是線性，并包括將一部分鋪放到一個(gè)局部空腔中，上述局部空腔用另一塊薄金屬板蓋住。一種附加的安裝方法是將一種壓敏膠粘劑涂布到復(fù)合加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的某個(gè)表面上。視加強(qiáng)的目標(biāo)而定，壓敏膠粘劑可以或者也不可以具有固化之后的結(jié)構(gòu)特性。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件來增加汽車副車架的前面縱向分段。一種汽車形式的前面縱向分段是結(jié)構(gòu)件，上述結(jié)構(gòu)件幫助支承發(fā)動(dòng)機(jī)，并且還架設(shè)燃料管道到發(fā)動(dòng)機(jī)上。汽車的前面縱向分段通常是一種彎曲的盒形管，并且加強(qiáng)件是裝配到盒形管中和在汽車正面沖擊期間通過在最后碰撞到這個(gè)分段上時(shí)彎曲減少這個(gè)分段的變形。在這個(gè)實(shí)施例中，加強(qiáng)件優(yōu)選的是貫穿多半未經(jīng)受正面碰撞時(shí)變形的加強(qiáng)件長度延伸至少某種范圍。在這種情況下加強(qiáng)件優(yōu)選的是U或D形，同時(shí)沿著構(gòu)件壁部分的主要長度具有結(jié)構(gòu)泡沫材料帶?？晒┻x擇地，結(jié)構(gòu)泡沫材料可以點(diǎn)焊到加強(qiáng)芯件上。
通常前面縱梁包含至少兩個(gè)彎曲部分，上述彎曲部分有時(shí)形成S形。常常希望在沖擊時(shí)前面縱梁的開始變形是在最靠近汽車前面的縱梁彎曲部分處發(fā)生。這可以通過在兩個(gè)彎曲部分處具有不同的加強(qiáng)程度完成，同時(shí)在遠(yuǎn)離汽車前面的彎曲部分處具有較大的加強(qiáng)程度。這可以利用一個(gè)加強(qiáng)件在兩個(gè)彎曲部分處具有不同的加強(qiáng)能力完成，這可以通過利用不同強(qiáng)度和剛度的材料完成，給最靠近汽車前面的彎曲部分提供較少加強(qiáng)泡沫材料或沒有任何泡沫材料?？晒┻x擇地，它可以通過加強(qiáng)第一彎曲部分而不加強(qiáng)第二彎曲部分完成。
樹脂不管它是作為條還是點(diǎn)通常都是可膨脹的。也就是說，在施加熱時(shí)，它們將膨脹，上述膨脹通常是通過發(fā)泡反應(yīng)，并且優(yōu)選的是膨脹到至少為未膨脹狀態(tài)的體積的150％，而更優(yōu)選的是體積膨脹一倍。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用來形成樹脂條或點(diǎn)的樹脂是環(huán)氧樹脂基材料。
樹脂優(yōu)選的是形成組成的約5wt％-約75wt％，而更優(yōu)選的是約15wt％-65wt％。填料優(yōu)選的是形成組成的約0wt％-約70wt％，而更優(yōu)選的是約20wt％-約50wt％。發(fā)泡劑優(yōu)選的是形成組成的約0wt％-約10wt％，而更優(yōu)選的是約0.2wt％-5wt％。固化劑優(yōu)選的是形成組成的約0wt％-約10wt％，而更優(yōu)選的是約0.5wt％-5wt％。加速劑優(yōu)選的是形成組成的約0wt％-約10wt％，而更優(yōu)選的是0.3wt％-5wt％。一種優(yōu)選的配方在下面表1中示出。
如上所述，熱膨脹材料最優(yōu)選的是一種熱激活式、基本上是環(huán)氧樹脂基材料。然而，其它合適的材料也可以用。這些材料包括聚烯烴材料類、共聚物類、和具有至少一種單體型α-烯烴的三元聚合物類、酚醛樹脂材料類、苯氧基材料類、具有高玻璃轉(zhuǎn)變溫度的聚氨酯材料類及其它材料。一般，這種熱膨脹材料的所希望特性是高剛度、高強(qiáng)度、高玻璃轉(zhuǎn)變溫度、良好耐腐蝕性、粘合到受玷污的金屬和聚合物表面上的能力、在激活時(shí)快速固化、良好的處理特性、低固化密度、低成本、及長使用壽命。
加強(qiáng)件的芯件可以是任何合適的材料，所述材料具有強(qiáng)度/重量平衡，以便在最小重量下提供所希望的加強(qiáng)程度。芯件可以是塑料材料，在塑料情況下它可以利用注塑法或擠塑生產(chǎn)。在使用塑料的地方，填充玻璃的聚酰亞胺(尼龍)是一種優(yōu)選的材料?？晒┻x擇地，芯件可以是一種金屬，此處鋼或鋁是優(yōu)選的。在芯件是可以通過擠壓、沖擊壓鑄形成的金屬的地方，擠壓和沖擊是優(yōu)選的。
在利用本發(fā)明提供汽車中結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件的優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)泡材料是這樣的，即它在一個(gè)高于抗腐蝕涂裝法(通稱為e涂裝)中所用溫度的溫度下形成泡沫材料。發(fā)泡材料優(yōu)選的在用來烘烤涂層材料的溫度下激活，上述溫度通常為149℃或更高，不過有利用較低溫度的趨向。另一方面，芯件材料應(yīng)當(dāng)是這樣，即它很大程度上不受在制造過程中汽車所經(jīng)受的一些條件，尤其是溫度的影響。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，利用本發(fā)明來加強(qiáng)汽車的格式縱向分段。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，加強(qiáng)件應(yīng)當(dāng)是這樣，即在發(fā)泡之前，可以將管道和金屬線和尤其是燃料管道推動(dòng)穿過包括加強(qiáng)件的縱向分段。因此優(yōu)選的是加強(qiáng)件是溝道形并且沒有內(nèi)部凸起部分如肋，上述凸起部分可能會(huì)阻止這些金屬線和管道的通道。
在本發(fā)明中可以利用的另外一些發(fā)泡材料和膨脹材料包括另一些材料，上述另一些材料適合于作為接合、能量吸收、或隔離媒介，并且可以是熱激活式泡沫材料，上述熱激活式泡沫材料當(dāng)曝露于通常在自動(dòng)e涂裝固化爐或其它油漆操作爐中遇到的溫度下時(shí)，一般激活并膨脹，以便充填所希望的空腔或占據(jù)所希望的空間或起作用。盡管其它的熱激活式材料可用，但一種優(yōu)選的熱激活材料是可膨脹或發(fā)泡的聚合物配方，而優(yōu)選的是當(dāng)曝露于一典型的汽車組裝油漆操作的加熱操作之下時(shí)，可以激活到發(fā)泡、流動(dòng)、粘合、或別的變化狀態(tài)的一種配方。例如，在不限制情況下，在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物發(fā)泡材料可以包括一種乙烯共聚物或者可以具有一種α-烯烴的三元聚合物。作為一種共聚物或三元聚合物，聚合物包括兩種或三種不同的單體，亦即具有高化學(xué)反應(yīng)性的小分子，上述小分子能與類似的分子交聯(lián)。一些特別優(yōu)選的聚合物例子包括乙烯醋酸乙烯酯、EPDM(乙烯丙烯二烯共聚物)，或它們的混合物。在不限制情況下，市售的另一些優(yōu)選發(fā)泡配方的例子包括可從L & L Products，Inc.of Romeo，Michigan購買的聚合物基材料，上述聚合物基材料牌號(hào)為L-2018、L-2105、L-2100、L-7005、L-7101、L-7102、L-2411、L-2420、L-4141等，并可以包括開路或閉合單元聚合物基底材料。
另外，可以預(yù)料，本發(fā)明的可膨脹材料可以包括消聲性能，當(dāng)通過加熱激活時(shí)，上述消聲性能也可以幫助減少整個(gè)車架、縱梁、和/或車身的振動(dòng)和噪音。在這方面，現(xiàn)在經(jīng)過加強(qiáng)和減振的車架或前面縱梁將增加降低自然頻率的剛度，上述自然頻率通過汽車底盤諧振，因而通過利用共軛吸聲制品減少傳輸、阻止或吸收噪音。通過增加車架或前面縱梁的勁度和剛度，可以減少由汽車運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生并通過汽車傳輸?shù)恼麄€(gè)噪音/振動(dòng)的振幅和頻率。
還有另外，可以理解，本發(fā)明中所用的加強(qiáng)件托架，及在本發(fā)明托架或構(gòu)件中發(fā)現(xiàn)的形成幾何形階躍變化的材料，可以包括一種反應(yīng)性或非反應(yīng)性材料，上述材料產(chǎn)生高壓縮強(qiáng)度和模量，并可以形成托架或構(gòu)件本身，或者能充填或涂裝托架或構(gòu)件。一般說來，顯示這種較高壓縮強(qiáng)度和模量的材料可以從一組材料中選定，上述這組材料包括一種合成泡沫材料、合成類型的泡沫材料、或一些低密度填料，如球體、空心球、陶瓷球，其中包括它們?cè)炝：蛿D壓配方。此外，托架或構(gòu)件可以包括一種混凝土泡沫材料、合成泡沫材料、泡沫鋁、泡沫鋁球、或其它金屬泡沫材料，及它們的合金。這些材料的一個(gè)例子包括普遍已知的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)系列No.60/398,411，于2002年7月25提交的“復(fù)合金屬泡沫材料衰減/加強(qiáng)結(jié)構(gòu)”，并包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。其它適合用作本發(fā)明中托架或構(gòu)件的材料包括聚砜、鋁和其它金屬泡沫材料、混凝土、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、尼龍、酚樹脂、熱塑性塑料、PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、SMC、碳填料，上述碳纖維包括用商標(biāo)KEVLAR銷售的材料。此外，還可以預(yù)料，本發(fā)明的托架或構(gòu)件，或者本發(fā)明托架或構(gòu)件的其中一部分，可以利用或包括一種用商標(biāo)ISOTRUSS銷售的材料，如在1999年7月13日頒布的美國專利No.5,921,048“三維等桁架結(jié)構(gòu)”，2002年2月7日由世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織公開的WO/0210535“等桁架結(jié)構(gòu)”，及美國專利商標(biāo)局待批美國臨時(shí)專利申請(qǐng)“用于由連續(xù)纖維制造復(fù)雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)的方法和裝置”中所說明和陳述的，它們?nèi)脊餐谧尳oBrigham YoungUniversity，并因此包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。
還可以預(yù)料，在本文中用作本發(fā)明托架或構(gòu)件所公開和陳述的任何數(shù)量合適的材料，都可以通過該技術(shù)中已知的各種輸送機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)形成、輸送，或放置到一個(gè)運(yùn)輸車輛(亦即，陸地、鐵路、海上、或航天汽車)的瞄準(zhǔn)或選定部分中。例如，根據(jù)選定的應(yīng)用或待加強(qiáng)的區(qū)域，材料可以澆注、泵送、擠壓、鑄造、或模制成任何數(shù)量所希望的形狀或幾何體。另外，材料可以是反應(yīng)性的、非反應(yīng)性的、可膨脹，或不能膨脹的，并且可以進(jìn)一步利用，安裝，或充填到一個(gè)空心件、外殼、或吹塑的托架中，用于在預(yù)制或制造過程任何狀態(tài)期間將上述托架放在車輛的一個(gè)選定部分之內(nèi)。
盡管利用這種沖擊吸收材料和構(gòu)件是針對(duì)一種車架，但可以預(yù)料，本發(fā)明可以在汽車的其它區(qū)域中應(yīng)用，上述其它區(qū)域用來保證乘客和貨物二者進(jìn)出汽車的能力，如隔板、防護(hù)板、車頂系統(tǒng)、及該技術(shù)中已知的白車身(BIW)應(yīng)用。
除了沿著構(gòu)件利用減聲材料之外，根據(jù)所希望的應(yīng)用要求，本發(fā)明可以沿著構(gòu)件的不同部分或區(qū)域采用一種減聲材料和一種結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)可膨脹材料的組合。利用吸聲可膨脹材料與結(jié)構(gòu)材料共軛，可以提供額外的結(jié)構(gòu)改良，但主要是安裝成改良NVH(噪聲、振動(dòng)、顛振)特性。
盡管已經(jīng)公開了某些用于制造吸收沖擊或可膨脹材料的材料，但材料可以用其它材料制成，只要所選定的材料是熱激活或者通過環(huán)境條件(比如導(dǎo)電材料，焊接應(yīng)用，水分，壓力，時(shí)間等)另外激活，并且在選定應(yīng)用的合適條件下以一種可斷定和可靠的方式膨脹。一種這樣的材料是在美國專利申請(qǐng)No.09/268,810中所公開的環(huán)氧基樹脂，上述專利申請(qǐng)由本申請(qǐng)授讓人于1999年3月8日提交美國專利商標(biāo)局，其說明包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。某些其它可能的材料包括，但不限于，聚烯烴材料類、具有至少一種單體類型α-烯烴的共聚物類和三元聚合物類、酚醛材料類、苯氧基材料類、具有高玻璃轉(zhuǎn)變溫度的聚氨酯材料類，及可以包括甚至泡沫金屬如泡沫鋁組成的混合物或復(fù)合材料類。也見美國專利Nos.5,766,719；5,755,486；5,575,526；5,932,680(包括在本文中作為參考文獻(xiàn))。一般，可膨脹材料的一些所希望的特性包括高剛度，高強(qiáng)度，高玻璃轉(zhuǎn)變溫度(通常大于70℃)，及良好的粘著保持力，尤其是在存在腐蝕性或高溫度環(huán)境中也是如此。
在一些熱激活的應(yīng)用中，應(yīng)有熱膨脹材料，涉及包括結(jié)構(gòu)泡沫材料的材料選擇和配方的一種重要考慮是在材料反應(yīng)或膨脹、及可能固化，將發(fā)生的溫度。在大多數(shù)應(yīng)用中，不希望材料在室溫或生產(chǎn)線環(huán)境的周圍溫度下激活。更典型的是，當(dāng)泡沫材料與汽車元件一起在高溫下加工時(shí)，結(jié)構(gòu)泡沫材料在較高的加工溫度下，如在汽車裝配廠內(nèi)所遇到的那些溫度下變成反應(yīng)性的。當(dāng)在汽車裝配車身車間爐中所遇到的溫度可以在148.89℃-204.44℃(300°F-400°F)范圍內(nèi)時(shí)，而油漆車間爐溫度通常為約93.33℃(215°F)或更高。如果需要，可以將各種發(fā)泡劑活化劑加到組成中，以便在上述范圍之外的不同溫度下產(chǎn)生膨脹。
一般，現(xiàn)有技術(shù)可膨脹吸聲泡沫材料具有一膨脹范圍在大約100％-超過1000％。材料的膨脹水平可以增加到高達(dá)1500％或更高，但通常是在0％和300％之間。一般，較高的膨脹將使材料產(chǎn)生具有較低的強(qiáng)度和剛度性能。
還可以預(yù)料，可發(fā)泡或可膨脹的材料可以通過各種輸送系統(tǒng)輸送并安放成與構(gòu)件接觸，上述輸送裝置包括但不限于，一種機(jī)械卡扣接合組件，在該技術(shù)中普遍已知的擠壓技術(shù)，及像按照共有的美國專利No.5,358,397(“用于擠塑發(fā)泡材料的技術(shù)”)所述的微型涂布機(jī)技術(shù)，此處包括在本文中作為參考文獻(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可膨脹材料以密封或部分密封的形式提供，上述可膨脹材料包括一種小球，上述小球包括一種可膨脹的可發(fā)泡材料，上述可膨脹的發(fā)泡材料密封或部分密封在一種膠粘劑外殼中，然后可以將可膨脹的發(fā)泡材料以一種所希望的構(gòu)造附著到構(gòu)件上。一個(gè)這種系統(tǒng)的例子已在共有的待批的美國專利No.09/524,298(“可膨脹的預(yù)成型插頭”)中公開，本文包括作為參考文獻(xiàn)。此外，預(yù)成形的圖形也可以應(yīng)用，如通過擠塑片材(具有一個(gè)平的或成形的表面)，和然后按照預(yù)定的構(gòu)形沖切。
如上所述，本發(fā)明的各加強(qiáng)部分尤其適用于空心的汽車空腔結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件的場合。當(dāng)汽車加熱時(shí)，熱膨脹材料(結(jié)構(gòu)泡沫材料)膨脹到接觸預(yù)定加強(qiáng)的空心空腔的表面。不需要在構(gòu)件和空心空腔的內(nèi)表面或其它加強(qiáng)表面之間的空間充填經(jīng)過膨脹的熱膨脹材料用于產(chǎn)生顯著加強(qiáng)。常常優(yōu)選的是，空心腔體不完全充填，以便讓通道供流動(dòng)冷凝得到的水分用。
本發(fā)明一個(gè)特別額外的好處是，它能很有把握地加強(qiáng)各個(gè)大的分段，以使結(jié)構(gòu)泡沫材料完全固化。由于材料必需加熱到固化，所以重要的是產(chǎn)生完全固化，以便得到最佳性能。如果各很大的分段只充填結(jié)構(gòu)泡沫材料，則難以通過材料得到足夠的熱傳遞。利用一種復(fù)合加強(qiáng)件大大增加了產(chǎn)生完全固化的可能性。由于它允許利用較少熱激活泡沫材料的可能性和剛性加強(qiáng)件向熱激活材料的內(nèi)表面提供一個(gè)熱傳遞管道二者，這是可能的。一個(gè)額外的好處是對(duì)某些設(shè)計(jì)類型可以提供一種具有較小重量和較低成本的加強(qiáng)件。另一個(gè)額外的好處是它允許產(chǎn)生一個(gè)部分的可能性，上述一個(gè)部分在運(yùn)輸期間高度抗損壞，因?yàn)殒I合的加強(qiáng)件的支承件設(shè)置到熱可膨脹材料上。
復(fù)合加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以通過用一種擠塑機(jī)將熱激活可膨脹材料分配到加強(qiáng)件上構(gòu)成，上述擠塑機(jī)包括一種通過自動(dòng)控制裝置鉸接的擠塑機(jī)。這種方法依靠擠塑機(jī)這樣定位，以使熔化的熱可膨脹材料分配到加強(qiáng)件中。在冷卻時(shí)，熱可膨脹材料變硬，并且在運(yùn)輸時(shí)抗變形。在足夠的重新加熱時(shí)(溫度必需高于用來成型熱可膨脹材料的溫度)，熱膨脹材料將被激活，以致它將在空心的汽車腔體中膨脹和固化，并因而提供所希望的加強(qiáng)件。尤其是將材料分配到加強(qiáng)件上的優(yōu)選方式是利用自動(dòng)控制裝置鉸接擠壓機(jī)，以便將熔化的熱可膨脹材料壓入各分段中。一種另外的方法是將注塑的這種材料插到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)上。構(gòu)成這種加強(qiáng)件的另一種方法是分開將熱膨脹材料擠塑成一種形狀，上述形狀模仿一個(gè)鍵合位置的分段，和然后將熱膨脹材料滑入或卡扣入一個(gè)鍵合加強(qiáng)件的鍵合分段中。制造復(fù)合構(gòu)造的另一種額外的方法是將可變形熱可膨脹材料的熔體壓入加強(qiáng)件的鍵合分段中。
可供選擇地，發(fā)泡材料可以通過例如銷釘緊固到加強(qiáng)件上。
本發(fā)明在圖1中用圖表示，并包括一個(gè)車架或縱梁能量管理加強(qiáng)件系統(tǒng)10，上述加強(qiáng)件系統(tǒng)10按照本發(fā)明的說明形成。系統(tǒng)10將一種使所加載荷和沖擊能改變方向增加的能力賦予一輛汽車的優(yōu)選部分，并因此可以應(yīng)用于一輛汽車或其它運(yùn)動(dòng)車輛的各種應(yīng)用和區(qū)域。例如，能量管理加強(qiáng)件系統(tǒng)10可以用于在萬一被外部物體沖擊汽車外部時(shí)防止汽車的各個(gè)目標(biāo)部分變形和畸變，上述各目標(biāo)部分包括車架、縱梁、門、或汽車中所用的其它結(jié)構(gòu)件。系統(tǒng)10用來瞄準(zhǔn)、調(diào)節(jié)、或管理能量，用于吸收和/或轉(zhuǎn)移到汽車的其它部分上。如圖1和2所示，本發(fā)明包括至少一個(gè)構(gòu)件12，上述構(gòu)件12具有一個(gè)內(nèi)部和一個(gè)外部部分，該構(gòu)件12包括一個(gè)注塑的托架，上述托架具有合適量的可膨脹材料14，上述可膨脹材料14模制在它的各側(cè)面上，它可以通過一個(gè)固定裝置18(未示出)安放、幾何上限定、固定、或粘合到汽車結(jié)構(gòu)縱梁或車架16的至少一部分上，上述固定裝置18用來將構(gòu)件12安放在縱梁或車架16內(nèi)。固定裝置18可以包括一個(gè)自互鎖組件、重力/幾何限制的位移，膠粘劑、一種模制在金屬緊固件中的組件如夾子、推銷或卡扣，整體模制的緊固件如一種夾子、推銷、或卡扣及卡扣接合組件，上述卡扣接合組件在該技術(shù)中是已知的。如圖3和4所示，固定裝置18可以包括一個(gè)夾子。車架或縱梁16使汽車具有結(jié)構(gòu)整體性，并可以用作汽車某些車身面板的托架，上述托架從汽車外部可以見到，并能接收沖擊能。通過將具有膨脹材料14的構(gòu)件12固定到車架或縱梁16上，使構(gòu)件12固定于該處的車架或縱梁16的目標(biāo)部分具有附加的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件。
本發(fā)明用來將這種目標(biāo)加強(qiáng)件安放在一個(gè)車架或縱梁16的選定區(qū)域中，并提供吸收、導(dǎo)引、或管理沖擊能的能力，上述沖擊能通常是在來自外部來源或物體的沖擊事件過程中遇到，如通常在一正面/偏位沖擊或碰撞過程中遇到的那種?？梢灶A(yù)料，構(gòu)件12和可膨脹材料14，在膨脹之后，產(chǎn)生一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，因而整個(gè)系統(tǒng)10的強(qiáng)度和剛度大于各個(gè)元件之和。萬一沖擊到汽車外部，沖擊能就通過能量吸收/耗散或能量朝向汽車特定區(qū)域的目標(biāo)方向進(jìn)行管理。
本發(fā)明的能量管理特點(diǎn)也可以利用多個(gè)制動(dòng)器20沿著車架或縱梁16的目標(biāo)位移，上述多個(gè)制動(dòng)器20安裝在構(gòu)件12的內(nèi)部部分內(nèi)或安裝在構(gòu)件12的外部，如圖1所示。各制動(dòng)器20瞄準(zhǔn)或另外調(diào)節(jié)，用于車架或縱梁16和/或多個(gè)構(gòu)件12的選定區(qū)域其中之一或二者放置，以便使能量的布局在沖擊期間朝向汽車的瞄準(zhǔn)的區(qū)域，并在感生軸向破壞的結(jié)構(gòu)中開始折疊。如圖2-6中所示，本發(fā)明的系統(tǒng)10可以利用多個(gè)構(gòu)件12集合在汽車空腔內(nèi)，上述多個(gè)構(gòu)件12成各種不同的預(yù)定形狀、形式和厚度，它們對(duì)應(yīng)于選定用于能量管理的特殊汽車應(yīng)用的空腔尺寸、形狀和形式，而不損害目視外觀、功能性、或汽車外部部分和可油漆表面的美學(xué)質(zhì)量。將一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)器20安裝并集合在構(gòu)件12的內(nèi)部部分內(nèi)并設(shè)計(jì)為缺口、孔、或構(gòu)件內(nèi)部部分幾何形狀的任何其它階躍變化。在某些情況下，各制動(dòng)器20可以簡單地包括一段構(gòu)件的內(nèi)部部分，上述一段構(gòu)件的內(nèi)部部分不專門涂裝如圖2所示的可膨脹材料。在另一些應(yīng)用中，多個(gè)制動(dòng)器20可以利用如圖1中所示的缺口，或者構(gòu)件12其中一部分的切開孔，也如圖1所示。正如圖3和4中所圖示的，本發(fā)明制動(dòng)器20也包括一個(gè)孔或構(gòu)件12幾何形狀中的其它階躍變化，上述階躍變化包括改變制動(dòng)器20的壁厚。
可膨脹材料14包括一個(gè)沖擊能吸收、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)材料，上述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)材料形成剛性或半剛性固定到至少一個(gè)構(gòu)件12上，上述構(gòu)件12具有至少一個(gè)制動(dòng)器20?？梢灶A(yù)料，材料14可以應(yīng)用到至少一個(gè)成各種不同圖形、形狀和厚度的構(gòu)件12上，以便適應(yīng)空腔特定的大小、形狀和尺寸，上述空腔用激活后的可膨脹材料充填。構(gòu)件12沿著選定車架或縱梁16的布局及材料14沿著構(gòu)件12本身表面的布局，及尤其是構(gòu)件12的內(nèi)部部分和外部部分其中之一或二者的布局，可以應(yīng)用于各種圖形和厚度中，以便瞄準(zhǔn)或調(diào)節(jié)汽車選定區(qū)域中的能量管理加強(qiáng)件和變形減少，此處沖擊能的減少或改變方向用來限制損壞汽車乘客車廂，并允許乘客進(jìn)出汽車。將材料14激活，以便通過施加熱量完成膨脹，上述熱量通常在一汽車e涂裝爐或限定在構(gòu)件12之間的空間內(nèi)的其它加熱操作中遇到，上述構(gòu)件12現(xiàn)在固定到二者擇一的預(yù)生產(chǎn)設(shè)施或最終汽車組件操作中的車架或縱梁16上。所形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一個(gè)由縱梁或車架16所形成的壁結(jié)構(gòu)，上述縱梁或車架16借助于材料14接合到至少一個(gè)構(gòu)件12上?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)材料14是從L & L Products，Inc of Romeo，Michigan銷售的，如以產(chǎn)品牌號(hào)為L-5204、L-5205、L-5206、L-5207、L-5208、L-5209、L-5214、和L-5222所提供的那些材料中選定時(shí)，通過利用構(gòu)件12和材料14的結(jié)構(gòu)固定達(dá)到最佳。對(duì)于通過利用構(gòu)件12和材料14的車架或縱梁16的半結(jié)構(gòu)固定，當(dāng)材料14是從L & L Products，Inc of Romeo，Michigan銷售的，如以產(chǎn)品牌號(hào)為L-4100、L-4200、L-4000、L-2100、L-1066、L-2106、和L-2108所提供的那些材料中選定時(shí)，得到最佳結(jié)果。
可膨脹材料的性能包括結(jié)構(gòu)泡沫材料特性，上述泡沫材料特性優(yōu)選的是在加熱時(shí)熱激活以便膨脹和固化，上述泡沫材料特性通常是通過釋放氣體與交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合形成泡沫完成。材料14一般是以一種固態(tài)或半固態(tài)涂布到構(gòu)件12上。利用普遍已知的制造技術(shù)，可以成一種流體狀態(tài)將材料14涂布到構(gòu)件12的外表面上，其中將材料14加熱到一個(gè)溫度，該溫度使發(fā)泡材料能稍微流動(dòng)，以便幫助襯底潤濕。在固化時(shí)，材料14變硬并粘附到構(gòu)件12的外表面上?？晒┻x擇地，材料14可以作為預(yù)先澆鑄的小球涂布到構(gòu)件12上，上述小球稍微加熱，以便使這些小丸接合到構(gòu)件12上的外表面。在這個(gè)階段，將材料14加熱到剛好足夠稍微流動(dòng)，但不足以使材料14熱膨脹。此外，材料14還可以通過熱粘合/熱成型或通過共擠塑施加。應(yīng)該注意，其它刺激激活的能接合的材料可以使用，如，在不限制情況下，一種若干材料的密封式混合物，上述混合物當(dāng)通過溫度、壓力、化學(xué)方法，或一個(gè)接一個(gè)的其它環(huán)境條件激活時(shí)，將變成化學(xué)活性的。為此，本發(fā)明的一方面是方便一種流水線式制造方法，因而材料14可以按一所希望的構(gòu)造沿著構(gòu)件12放置，其中構(gòu)件12然后通過固定裝置18固定到車架或縱梁16上，或者在沒有固定裝置的情況下在汽車最后總裝之前的一點(diǎn)處幾何式限制到車架或縱梁16上。如圖3和4所示，本發(fā)明的固定裝置18可以包括一個(gè)夾子，上述夾子在該技術(shù)中是眾所周知的。在這方面，本發(fā)明的系統(tǒng)10提供至少一個(gè)，但可能是多個(gè)構(gòu)件12，上述一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件12這樣沿著所選的車架或縱梁16安放并固定于其上，以便保持足夠的間隙用于現(xiàn)有的和必需的硬件，上述硬件可以安放在傳統(tǒng)的汽車車身空腔內(nèi)部，以便提供車窗移動(dòng)，車門內(nèi)裝飾等。如圖7所示，系統(tǒng)10還可以在液壓成形應(yīng)用中使用，其中多個(gè)聯(lián)鎖件12加工成一定形狀，用于放置在一個(gè)閉合的固定裝置18內(nèi)，和然后被固定裝置18限制，上述固定裝置18包括一個(gè)自聯(lián)鎖保持件。在圖7所示的特定液壓成形實(shí)施例中，本發(fā)明的制動(dòng)器20包括一個(gè)孔或變形部分，上述孔或變形部分貫穿聯(lián)鎖件12內(nèi)部部分，制動(dòng)器20還可以包括聯(lián)鎖件12壁厚幾何形狀的階躍變化。
本發(fā)明中所公開的能量管理加強(qiáng)系統(tǒng)10可以在各種應(yīng)用中使用，在上述應(yīng)用處希望加強(qiáng)件緊固、導(dǎo)引、和/或吸收沖擊能，上述沖擊能可以通過外部來源或?qū)ζ嚨呐鲎布拥狡嚨慕Y(jié)構(gòu)件上。如處于沖擊前狀態(tài)的圖9中所示，系統(tǒng)10可以用來通過以一種漸進(jìn)的方式瞄準(zhǔn)的系統(tǒng)彎曲、翹曲、和破壞控制和指導(dǎo)汽車正面沖擊試驗(yàn)中的能量管理，而同時(shí)還提供在彎曲過程中的某種加強(qiáng)件穩(wěn)定性，上述彎曲過程在圖10中以沖擊后狀態(tài)示出的系統(tǒng)中產(chǎn)生。也就是說，如圖9和10中所示，軸向破壞可以通過用多個(gè)制動(dòng)器20相對(duì)或雙彎曲方式產(chǎn)生。系統(tǒng)10在車架或縱梁應(yīng)用中具有特殊的應(yīng)用，此處結(jié)構(gòu)的總體重量加強(qiáng)是一個(gè)關(guān)鍵因素，并且有一對(duì)于加強(qiáng)和/或防止由對(duì)汽車沖擊所產(chǎn)生的變形和畸變的需要。例如，系統(tǒng)10可以用來減少或防止汽車、飛機(jī)、船用汽車、建筑物結(jié)構(gòu)或其它類似物體等各部分的結(jié)構(gòu)畸變，上述各部分可以通過自然的或人造的方式經(jīng)受沖擊或其它施加的結(jié)構(gòu)力。在所公開的實(shí)施例中，系統(tǒng)10用作車架或縱梁組件的一部分，以便防止汽車在所選定的區(qū)域通過所加能量的轉(zhuǎn)移和/或吸收畸變，并且可以和汽車中的搖臂、十字梁、底盤發(fā)動(dòng)機(jī)托架、車頂系統(tǒng)、車頂弧拱、升降閘門、車頂頭部、車頂縱梁、防護(hù)板組件、立柱組件、散熱器/rad支承件、保險(xiǎn)杠、各種車身面板如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱、倉門、貨箱門、前端結(jié)構(gòu)、門撞栓、及可以靠近汽車外部的汽車中的其它部分等一起應(yīng)用。有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員應(yīng)該理解，系統(tǒng)可以與常規(guī)隔音板一個(gè)元件或一種汽車結(jié)構(gòu)加強(qiáng)系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用，或者作為常規(guī)隔音板的一個(gè)元件用，如在普遍承認(rèn)的共有的美國專利申請(qǐng)Nos.09/524,961或09/502,686中所公開的，本文包括它們作為參考文獻(xiàn)。
圖11示出U形金屬加強(qiáng)芯件21，結(jié)構(gòu)泡沫材料帶22、23、24固定到芯件21的推銷25的外壁上。另外提供的是推銷26，上述推銷26可用來將加強(qiáng)件固定到待加強(qiáng)的通道內(nèi)表面上。
圖12示出位于前面縱向分段27下面部件中的圖11所示部分。當(dāng)前面縱向分段27的上面部件設(shè)置并焊接到分段27上時(shí)，銷26將把加強(qiáng)件固定到上面部件上，而同時(shí)在金屬22和結(jié)構(gòu)泡沫材料24與上面部件的內(nèi)表面之間提供一個(gè)空間，以便能有效流動(dòng)抗腐蝕的e涂裝流體。在涂布e涂裝流體之后，將分段烘烤以便使涂層固化，并且結(jié)構(gòu)泡沫材料在涂裝期間膨脹，以便將芯件接合到前面縱向分段的內(nèi)表面上。
圖13是圖12所示前面縱梁縱向分段的示意圖，圖13同時(shí)示出帶有兩個(gè)彎曲分段28和29的縱梁27。第一彎曲分段是離汽車前面最遠(yuǎn)的彎曲分段。在這個(gè)實(shí)施例中，在前面縱梁的第二彎曲分段中沒有提供加強(qiáng)件，第二彎曲分段是離汽車前面最近的彎曲分段。加強(qiáng)芯件21示出加強(qiáng)彎曲分段28，而彎曲分段29沒有加強(qiáng)件。圖14示出在沖擊時(shí)在分段28處的加強(qiáng)件如何導(dǎo)引能量，以便在彎曲點(diǎn)29處產(chǎn)生變形而不是也在點(diǎn)28處產(chǎn)生變形。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)公開。然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，某些修改包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。因此，應(yīng)該研究下面權(quán)利要求書，以便確定本發(fā)明的實(shí)際范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.用于減少或防止在來自外力的沖擊事件中汽車特性畸變的能量管理系統(tǒng)，包括a)至少一個(gè)構(gòu)件，所述構(gòu)件具有一個(gè)內(nèi)部和一個(gè)外部部分，上述外部部分適合于放置在一個(gè)空腔中，上述空腔設(shè)置在車架組件內(nèi)；和至少一個(gè)制動(dòng)器，上述制動(dòng)器適合于沿著上述構(gòu)件的上述內(nèi)部部分放置；及b)一種可膨脹材料，上述可膨脹材料設(shè)置在上述構(gòu)件其中至少一部分的上方。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中上述構(gòu)件包括多個(gè)制動(dòng)器，上述多個(gè)制動(dòng)器適合于導(dǎo)引來自外力的沖擊能。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中上述構(gòu)件包括多個(gè)制動(dòng)器，上述多個(gè)制動(dòng)器適合于吸收來自外力的沖擊能。
4.如上述權(quán)利要求其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述車架組件包括多個(gè)制動(dòng)器，上述多個(gè)制動(dòng)器適合于導(dǎo)引來自外力的沖擊能。
5.如上述權(quán)利要求其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述車架組件包括多個(gè)制動(dòng)器，上述多個(gè)制動(dòng)器適合于吸收來自外力的能量。
6.如上述權(quán)利要求其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述構(gòu)件適合于加強(qiáng)汽車的若干部分，上述若干部分從下面一組中選定，所述這組包括一個(gè)縱梁構(gòu)件，一個(gè)車架構(gòu)件，一個(gè)門組件，一個(gè)搖臂，和一個(gè)車架十字梁構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求1-5其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述構(gòu)件適合于加強(qiáng)汽車的若干部分，上述若干部分從下面一組中選定，所述這組包括一個(gè)車窗框架，一個(gè)汽車艙面蓋，一個(gè)升降閘門，一個(gè)汽車立柱組件，及一個(gè)汽車窗口。
8.如權(quán)利要求1-5其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述構(gòu)件適合于加強(qiáng)汽車的若干部分，上述若干部分從下面一組中選定，所述這組包括一個(gè)車頂系統(tǒng)，一個(gè)車頂弧拱，一個(gè)車頂縱梁，及一個(gè)車頂頭部。
9.如權(quán)利要求1-5其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述構(gòu)件適合于減少汽車其中若干部分的沖擊能變形，上述若干部分從下面一組中選定，所述這組包括一個(gè)保護(hù)板組件，一個(gè)保險(xiǎn)杠和一個(gè)前頭結(jié)構(gòu)。
10.如上述權(quán)利要求其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述構(gòu)件包括一種材料，所述材料從一組材料中選定，上述這組材料包括一種擠壓鋁，一種鋁泡沫材料，一種低密度固體填料，一種模制的鎂合金，一種鎂泡沫材料，一種鈦合金，一種模制的鈦合金，及一種鈦泡沫材料。
11.如上述權(quán)利要求其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述構(gòu)件包括一種材料，所述材料從一組材料中選定，上述這組材料包括一種沖壓成形冷軋鋼，一種沖壓成形的高強(qiáng)度低合金鋼，一種輥鍛成形的冷軋鋼，及一種輥鍛成形的高強(qiáng)度低合金鋼。
12.供在一種系統(tǒng)中用的構(gòu)件，用于根據(jù)外部載荷管理沖擊能的吸收和分布，上述構(gòu)件包括a)一個(gè)第一部分，所述第一部分適合于放置在汽車的一個(gè)限定部分內(nèi)；及b)一個(gè)第二部分，所述第二部分與上述第一部分連接，上述第二部分具有一個(gè)適合于安裝一種可膨脹材料的表面，上述可膨脹材料在膨脹時(shí)根據(jù)上述載荷幫助吸收和分配沖擊能在上述表面上。
13.如權(quán)利要求12所述的構(gòu)件，還包括一個(gè)第三部分，所述第三部分與上述第一部分和第二部分的其中之一連接，上述第三部分具有多個(gè)制動(dòng)器，上述多個(gè)制動(dòng)器適合于導(dǎo)引來自一個(gè)外力的沖擊能。
14.如權(quán)利要求12或13所述的構(gòu)件，還包括一個(gè)第三部分，所述第三部分與上述第一部分和第二部分的其中之一連接，上述第三部分具有多個(gè)制動(dòng)器，上述多個(gè)制動(dòng)器適合于吸收來自一個(gè)外力的沖擊能。
15.如權(quán)利要求12-14其中之一所述的構(gòu)件，其中上述構(gòu)件適合于加強(qiáng)汽車的若干部分，上述汽車的若干部分從一組中選定，所述這組包括一個(gè)縱梁構(gòu)件，一個(gè)車架構(gòu)件，一個(gè)門組件，一個(gè)搖臂，及一個(gè)車架十字梁構(gòu)件。
16.如權(quán)利要求12-14其中之一所述的構(gòu)件，其中上述構(gòu)件適合于加強(qiáng)汽車的若干部分，上述汽車的若干部分從一組中選定，所述這組包括一個(gè)車窗框架，一個(gè)汽車活動(dòng)車頂，一個(gè)升降閘門，一個(gè)汽車主柱組件，及一個(gè)汽車窗口。
17.如權(quán)利要求12-14其中之一所述的構(gòu)件，其中上述構(gòu)件適合于加強(qiáng)汽車的若干部分，上述汽車的若干部分從一組中選定，所述這組包括一個(gè)車頂系統(tǒng)，一個(gè)車頂弧拱，一個(gè)車頂縱梁和一個(gè)車頂頭部。
18.如權(quán)利要求12-14其中之一所述的構(gòu)件，其中上述構(gòu)件適合于減少汽車若干部分的沖擊能變形，上述汽車若干部分從一組中選定，所述這組包括一個(gè)防護(hù)板組件，一個(gè)保險(xiǎn)杠和一個(gè)前端結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求12-18其中之一所述的構(gòu)件，其中上述構(gòu)件包括一種材料，所述材料從一組材料中選定，所述這組材料包括擠壓鋁，一種鋁泡沫材料，一種低密度固體填料，一種鎂合金，一種模制鎂合金，一種鎂泡沫材料，一種鈦合金，一種模制的鈦合金，及一種鈦泡沫料料。
20.如權(quán)利要求12-18其中之一所述的構(gòu)件，其中上述構(gòu)件包括一種材料，所述材料從一組材料中選定，上述這組材料包括一種沖壓成形冷軋鋼，一種沖壓成形高強(qiáng)度低合金鋼，一種輥鍛成形冷軋鋼，和一種輥鍛成形高強(qiáng)度低合金鋼。
21.如權(quán)利要求12-20其中之一所述的構(gòu)件，其中上述可膨脹材料是一種具有發(fā)泡特性的聚合物材料。
22.如權(quán)利要求12-21其中之一所述的構(gòu)件，其中上述可膨脹材料是一種具有發(fā)泡性能的環(huán)氧樹脂基聚合物材料。
23.如權(quán)利要求12-22其中之一所述的構(gòu)件，其中上述可膨脹材料是一種熱激活的可膨脹聚合物材料。
24.如權(quán)利要求12-23其中之一所述的構(gòu)件，其中上述可膨脹材料是一種一般對(duì)接觸不剝落的可膨脹塑料。
25.如權(quán)利要求12-24其中之一所述的構(gòu)件，其中上述可膨脹材料是一種在汽車油漆操作中所遇到的溫度下可以激活的可膨脹塑料。
26.沖擊畸變減少系統(tǒng)，包括a)一個(gè)車架縱梁，所述車架縱梁供作為汽車中一個(gè)結(jié)構(gòu)件用，上述車架縱梁具有一露出的表面部分；b)至少一個(gè)構(gòu)件，所述構(gòu)件安裝式接合到上述車架縱梁的露出的表面部分上；及c)一種用于管理沖擊能可膨脹材料，上述可膨脹材料設(shè)置在上述構(gòu)件其中至少一部分的上方。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中上述可膨脹材料是一種乙烯聚合物基聚合物泡沫材料。
28.如權(quán)利要求26或27所述的系統(tǒng)，其中上述可膨脹材料是一種熱激活式可膨脹聚合物泡沫材料。
29.如權(quán)利要求26-28其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述可膨脹材料是一種一般對(duì)接觸不剝落的可膨脹聚合物泡沫材料。
30.如權(quán)利要求26-29其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述可膨脹材料是一種在汽車油漆操作中遇到的溫度下可激活的可膨脹乙烯基泡沫材料。
31.如權(quán)利要求26-30其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述可膨脹材料是一種熱激活式熱塑性發(fā)泡材料。
32.如權(quán)利要求26-31其中之一所述的系統(tǒng)，其中上述可膨脹材料是一種一般對(duì)接觸不脫落的可膨脹乙烯基泡沫材料。
33.用于汽車的能量管理加強(qiáng)裝置，包括a)一個(gè)車架縱梁，所述車架縱梁適合于放置在汽車的若干部分內(nèi)，上述若干部分具有一個(gè)里面部分和一個(gè)外面部分，在上述里面部分和外面部分中限定一個(gè)空腔；b)至少一個(gè)構(gòu)件，所述構(gòu)件安放在上述車架構(gòu)件內(nèi)和設(shè)置在上述空腔內(nèi)，上述構(gòu)件具有一種可膨脹材料，所述可膨脹材料與上述構(gòu)件成密封接觸，上述可膨脹材料適合于在暴露于熱中時(shí)膨脹，因而將上述構(gòu)件接合到上述車架縱梁的上述內(nèi)部部分和外部部分的至少其中之一上；c)上述至少一個(gè)構(gòu)件還包括多個(gè)用于管理沖擊能的制動(dòng)器，上述沖擊能由外力施加到汽車上。
34.結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，所述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件包括一種芯件，在上述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件表面的一部分上將一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)泡沫材料部件固定到上述芯件上，加強(qiáng)件具有用于固定到待加強(qiáng)的構(gòu)件上的裝置，其中用于固定的裝置是這樣，即在形成泡沫材料之前，在芯件、結(jié)構(gòu)泡沫材料和待加強(qiáng)的構(gòu)件內(nèi)表面之間提供一個(gè)空間，和形成泡沫材料過程能使結(jié)構(gòu)泡沫材料膨脹跨過上述空間，并使芯件接合到待加強(qiáng)的構(gòu)件內(nèi)表面上，而同時(shí)在芯材和結(jié)構(gòu)件之間留下通道。
35.按照權(quán)利要求34所述的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)件，其中結(jié)構(gòu)泡沫材料覆蓋芯件表面的20％-45％。
36.按照權(quán)利要求34或35所述的結(jié)構(gòu)件，用于加強(qiáng)汽車的前面縱向分段。
全文摘要
供在汽車的一個(gè)車架、縱梁、或其它結(jié)構(gòu)元件中使用的能量管理系統(tǒng)或裝置(10)。車架或縱梁(16)具有一個(gè)空腔或露出的表面，上述空腔或露出的表面能支承至少一個(gè)構(gòu)件。構(gòu)件(12)具有一個(gè)內(nèi)部部分和一個(gè)外部部分，上述外部部分和內(nèi)部部分一起被至少一個(gè)制動(dòng)器或階躍變化(20)限定到內(nèi)部部分的幾何形狀，以便瞄準(zhǔn)和導(dǎo)引系統(tǒng)的軸向彎曲。一種可膨脹材料(14)如一種聚合物基發(fā)泡材料，在汽車制造者最終組裝之前沿著構(gòu)件的外部部分設(shè)置。當(dāng)汽車經(jīng)受汽車最終組裝過程和油漆操作時(shí)，系統(tǒng)起動(dòng)，上述系統(tǒng)使可膨脹材料激活并變換成膨脹、接合和結(jié)構(gòu)上粘合車架縱梁，以便在對(duì)汽車沖擊的事件中管理、導(dǎo)引，和/或吸收施加負(fù)載或外力的能量。
文檔編號(hào)B62D29/00GK1608014SQ02826059
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者埃里克·勒加爾, 讓-菲利普·盧茨, 塞爾日·比耶貝, 弗蘭克·布雷芒, 讓-菲利普·布爾丹, 讓·曼迪布爾, 容·里雷, 米夏埃爾·J·恰普利基 申請(qǐng)人:L&L產(chǎn)品公司