用于車輛沖擊系統(tǒng)的輕質(zhì)能量吸收組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于車輛沖擊系統(tǒng)的輕質(zhì)能量吸收組件。提供一種輕質(zhì)、高強度能量吸收組件。加強復(fù)合網(wǎng)狀體的開口式單元填充有在能量吸收材料，以在網(wǎng)狀體內(nèi)限定能量吸收單元從而提供復(fù)合結(jié)構(gòu)。將前部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上并且將背部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上，以提供具有預(yù)定分布輪廓的能量吸收組件。輕質(zhì)、高強度能量吸收組件可以用于多種應(yīng)用中，包括車輛或汽車部件，諸如保險杠組件的一部分。
【專利說明】
用于車輛沖擊系統(tǒng)的輕質(zhì)能量吸收組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開涉及沖擊負載的預(yù)定分布，特別是沖擊負載在車輛中的預(yù)定分布。【背景技術(shù)】
[0002]此段提供與本公開有關(guān)的背景信息，其并不必是現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]不斷地需要減少車輛部件的質(zhì)量以提高燃料效率。然而，相應(yīng)地需要汽車或其他車輛的部件能夠管理在正常車輛服務(wù)期間和在異常情況下(諸如碰撞)施加的負載。因此， 需要能夠管理在正常車輛服務(wù)期間和在異常情況下(諸如碰撞)施加的負載的輕質(zhì)車輛部件。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]此部分提供本公開的一般概述而并非是其全部范圍或所有其特征的全面披露。
[0005]在某些方面中，本公開預(yù)期一種制造能量吸收組件的方法。該方法包括將能量吸收材料引入到由網(wǎng)狀體限定的多個開口式單元中，以形成包括網(wǎng)狀體和保持在其中的多個能量吸收單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)。隨后，將前部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上。隨后將背部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。復(fù)合結(jié)構(gòu)與前部部件和背部部件一起形成能量吸收組件。
[0006]在其他方面中，本公開預(yù)期一種輕質(zhì)能量吸收組件。該輕質(zhì)能量吸收組件包括限定多個單元的網(wǎng)狀體，所述單元填充有輕質(zhì)能量吸收材料。網(wǎng)狀體和填充的多個單元一起限定復(fù)合結(jié)構(gòu)。將前部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上。將背部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。復(fù)合結(jié)構(gòu)與前部部件和背部部件一起形成輕質(zhì)能量吸收組件。輕質(zhì)能量吸收組件具有使得施加到前板的力沿預(yù)定分布輪廓跨輕質(zhì)復(fù)合能量吸收組件分布的性質(zhì)。
[0007]在其他方面中，本公開預(yù)期一種制造能量吸收組件的方法。該方法包括將能量吸收材料引入到由網(wǎng)狀體限定的多個開口式單元中，以形成包括網(wǎng)狀體和保持在其中的多個能量吸收單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)。隨后，將前部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上。隨后將背部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。能量吸收組件具有使得施加到前板的力沿預(yù)定分布輪廓跨輕質(zhì)復(fù)合能量吸收組件分布的性質(zhì)。
[0008]本發(fā)明包括以下方案:1.一種制造能量吸收組件的方法，所述方法包括:將能量吸收材料引入到由網(wǎng)狀體限定的多個開口式單元中，以形成包括所述網(wǎng)狀體和保持在其中的多個能量吸收單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)；將前部部件安置在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上；以及將背部部件安置在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上，以形成所述能量吸收組件。[〇〇〇9] 2.如方案1所述的方法，其中所述能量吸收組件形成用于車輛的保險杠組件的一部分，并且所述方法進一步包括將所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的所述背部部件附接到與所述車輛相關(guān)的多個擠壓構(gòu)件。
[0010]3.如方案1所述的方法，其中所述網(wǎng)狀體是加強復(fù)合網(wǎng)狀體，所述加強復(fù)合網(wǎng)狀體包括具有分布在其中的加強材料的聚合物基體，其中所述加強材料選自由以下各項構(gòu)成的群組:碳纖維、玻璃纖維、芳綸、玄武巖、包括黃麻、麻和韌皮纖維的天然纖維，以及其混合物。
[0011]4.如方案1所述的方法，其中所述能量吸收材料選自由以下各項構(gòu)成的群組:發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡鋁、雜化聚乙烯/聚烯烴樹脂、輕木和其組合。
[0012]5.如方案1所述的方法，其中所述多個開口式單元的每個各別開口式單元具有統(tǒng)一的形狀和統(tǒng)一的體積。
[0013]6.如方案1所述的方法，其中所述引入包括用所述能量吸收材料的前體填充所述多個開口式單元。
[0014]7.如方案1所述的方法，其中在所述引入之前，將所述能量吸收材料預(yù)成型以形成尺寸確定成配合在所述多個開口式單元內(nèi)的多個預(yù)成型的單元。
[0015]8.如方案1所述的方法，其中施加到所述前部部件的力沿預(yù)定分布輪廓跨所述能量吸收組件分布。
[0016]9.—種輕質(zhì)能量吸收組件，包括:限定多個單元的網(wǎng)狀體，所述單元中的至少一個填充有輕質(zhì)能量吸收材料，以限定復(fù)合結(jié)構(gòu)；附接到所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)的前部部件；以及附接到所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)的背部部件，從而形成所述輕質(zhì)能量吸收組件，其中施加到所述前部部件的力沿預(yù)定分布輪廓跨所述輕質(zhì)能量吸收組件分布。
[0017]10.根據(jù)方案9所述的輕質(zhì)能量吸收組件，其中所述網(wǎng)狀體是加強復(fù)合網(wǎng)狀體，所述加強復(fù)合網(wǎng)狀體包括具有分布在其中的加強材料的聚合物基體，其中所述加強材料選自由以下各項構(gòu)成的群組:碳纖維、玻璃纖維、芳綸、玄武巖、包括黃麻、麻和韌皮纖維的天然纖維，以及其混合物。
[0018]11.根據(jù)方案9所述的輕質(zhì)能量吸收組件，其中所述輕質(zhì)能量吸收材料選自由以下各項構(gòu)成的群組:發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡鋁、雜化聚乙烯/聚烯烴樹脂、輕木和其組合。
[0019]12.根據(jù)方案9所述的輕質(zhì)能量吸收組件，其中所述多個單元的每個各別單元具有統(tǒng)一的形狀和統(tǒng)一的體積。
[0020]13.根據(jù)方案9所述的輕質(zhì)能量吸收組件，其中所述輕質(zhì)能量吸收組件形成用于車輛的保險杠組件的一部分，其中所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的所述背部部件附接到與所述車輛相關(guān)的多個擠壓構(gòu)件。[〇〇21]14.根據(jù)方案9所述的輕質(zhì)能量吸收組件，其中所述多個單元布置成至少兩排并且有限定所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的大于或等于10個單元并小于或等于20個的單元。
[0022]15.—種制造復(fù)合能量吸收組件的方法，所述方法包括:用能量吸收材料填充由網(wǎng)狀體限定的多個開口式單元中的至少一個單元，以形成包括所述網(wǎng)狀體和至少一個能量吸收單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)；將前部部件安置在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上；以及將背部部件安置在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上，以形成所述能量吸收組件，其中施加到所述前部部件的力沿預(yù)定分布輪廓跨所述復(fù)合能量吸收組件分布。
[0023]16.如方案15所述的方法，其中所述網(wǎng)狀體是加強復(fù)合網(wǎng)狀體，所述加強復(fù)合網(wǎng)狀體包括具有分布在其中的加強材料的聚合物基體，其中所述加強材料選自由以下各項構(gòu)成的群組:碳纖維、玻璃纖維、芳綸、玄武巖、包括黃麻、麻和韌皮纖維的天然纖維，以及其混合物。
[0024]17.如方案16所述的方法，其中所述加強復(fù)合網(wǎng)狀體通過擠壓成型形成。
[0025]18.如方案17所述的方法，其中所述加強復(fù)合網(wǎng)狀體包括分開地形成并且接合在一起的平坦部和鏈。
[0026]19.如方案17所述的方法，其中所述加強復(fù)合網(wǎng)狀體包括整體地形成為單個結(jié)構(gòu)的平坦部和鏈。
[0027]20.如方案15所述的方法，其中所述多個開口式單元中的至少一個填充有所述能量吸收材料的前體以形成所述至少一個能量吸收單元。
[0028]其他適用領(lǐng)域?qū)谋疚奶峁┑拿枋鲎兊蔑@而易見。此概要中的描述和特定實例僅意欲用于說明目的而并非意欲限制本公開的范圍?！靖綀D說明】
[0029]本文描述的圖式僅用于說明選定實施例而并非所有可能實施，并且并不意欲限制本公開的范圍。
[0030]圖1示出根據(jù)本公開的具有用于車輛的能量吸收組件的保險杠組件。
[0031]圖2是根據(jù)本公開的某些方面的能量吸收組件的分解視圖的透視圖，該能量吸收組件具有與復(fù)合結(jié)構(gòu)分開的前部部件和背部部件。
[0032]圖3是分解的加強復(fù)合網(wǎng)狀體的透視圖。
[0033]圖4是根據(jù)本公開的某些方面的具有多個開口式單元的加強復(fù)合網(wǎng)狀體的前視圖，其中開口式單元中的一個填充有能量吸收單元。
[0034]對應(yīng)參考數(shù)字在圖式中的幾個視圖中指示對應(yīng)部分?！揪唧w實施方式】
[0035]現(xiàn)在將參照附圖來更完整地描述示例性實施例。[〇〇36]示例性實施例是提供以使得本公開將更全面，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員更完整地傳達范圍。闡述若干具體細節(jié)，諸如特定成分、部件、設(shè)備和方法的實例，以提供本公開的實施例的全面理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見，不需要使用具體細節(jié)，示例性實施例可以許多不同的形式來實施，并且具體細節(jié)也不應(yīng)構(gòu)造以限制本公開的范圍。在一些示例性實施例中，并未詳細描述熟知過程、熟知設(shè)備結(jié)構(gòu)以及熟知技術(shù)。
[0037]本文使用的術(shù)語是僅用于描述特定示例性實施例的目的而并非用于限制。如本文所使用，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”可以意欲也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。術(shù)語“包括”、“含有”、“包含”和“具有”是包括性的，且因此指定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組的存在或添加。本文描述的方法步驟、過程和操作并不必解釋為需要其以所論述或說明的特定次序執(zhí)行，除非明確識別為一種執(zhí)行次序。還應(yīng)理解，除非另有指示，否則可以使用額外或替代步驟。
[0038]當(dāng)部件、元件或?qū)颖环Q為在另一個元件或?qū)印吧稀?、“接合到其”、“連接到其”或者“聯(lián)接到其”，則部件、元件或?qū)涌梢灾苯拥卦诹硪粋€部件、元件或?qū)由?、接合到其、連接到其或者聯(lián)接到其或可以存在中間元件或?qū)印Ｏ啾戎?，?dāng)元件被稱為“直接在另一個元件或?qū)由稀薄ⅰ爸苯咏雍系狡洹?、“直接連接到其”或者“直接聯(lián)接到其”，則可能不存在中間元件或?qū)印?用來描述元件之間的關(guān)系的其他詞應(yīng)以類似方式解釋(例如，“在之間”對“直接在之間”、 “相鄰”對“直接相鄰”等)。如本文所使用，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)的列出項目中的一個或多個的任一個和所有組合。
[0039]盡管本文可以使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各個步驟、元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些步驟、元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語的限制，除非另有指示。這些術(shù)語可以僅用來將一個步驟、元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一個步驟、元件、 部件、區(qū)域、層或部分進行區(qū)別。諸如“第一”、“第二”和其他數(shù)字術(shù)語的術(shù)語在本文中使用時并不暗示序列或次序，除非上下文明確指示。因此，在不脫離示例性實施例的教示的情況下，以下論述的第一步驟、第一元件、第一部件、第一區(qū)域、第一層或第一部分可以稱為第二步驟、第二元件、第二部件、第二區(qū)域、第二層或第二部分。
[0040]本文可以使用空間或時間上的相對術(shù)語，諸如“前部”、“背部”、“之前”、“之后”、 “內(nèi)”、“外”、“下方”、“下”、“較低”、“上方”、“上”等，以便于描述如圖中所示的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系的描述?？臻g上或時間上的相對術(shù)語可以意欲涵蓋除了圖中所描述的定向之外在使用或操作中設(shè)備或系統(tǒng)的不同定向。
[0041]應(yīng)理解，對于方法、成分、設(shè)備或系統(tǒng)的任何敘述而言，“包括”某些步驟、組成部分或特征在某些替代變體中也預(yù)期此方法、成分、設(shè)備或系統(tǒng)也可以基本上由所列舉的步驟、 組成部分或特征構(gòu)成，從而使得從其排出可能實質(zhì)上改變本發(fā)明的基本和新穎特征的任何其他步驟、組成部分或特征。
[0042]在本公開中，數(shù)值表示對范圍的近似測量或限制以包含與給定值的較小偏差和具有大約所提及值的實施例以及具有精確地所提及值的實施例。除了在詳細描述結(jié)尾處提供的工作實例中之外，在此說明書(包括附隨權(quán)利要求)中的參數(shù)(例如，數(shù)量或條件的參數(shù)) 的所有數(shù)值應(yīng)理解為在所有情況下由術(shù)語“約”修飾，無論“約”實際上是否出現(xiàn)在該數(shù)值之前?！凹s”指示所述數(shù)值允許一些稍微不精確(值稍微接近精確；大約或相當(dāng)靠近值；差不多)。如果由“約”提供的不精確在本領(lǐng)域中不在其普通意義情況下另作解釋，則如本文所使用的“約”指示可以從測量和使用這些參數(shù)的普通方法產(chǎn)生的至少一些變體。如果鑒于一些原因由“約”提供的不精確在本領(lǐng)域中不在其普通意義情況下另作解釋，則如本文所使用的 “約”指示可以指示與所指示的值的高達5%的可能變化或者與一般測量方法的5%的偏差。 [〇〇43]如本文所指示，術(shù)語“成分”廣泛地指代含有至少優(yōu)選金屬元素或化合物但是可選地包括額外物質(zhì)或化合物(包括添加劑和雜質(zhì))的物質(zhì)。術(shù)語“材料”也廣泛地指代含有優(yōu)選化合物或成分的物質(zhì)。
[0044]此外，范圍的披露包括整個范圍內(nèi)的所有值和進一步劃分的范圍的披露，包括關(guān)于這些范圍提供的端點和子范圍。
[0045]本公開提供制造輕質(zhì)高強度復(fù)合能量吸收組件和復(fù)合能量吸收組件產(chǎn)品的方法。 參照圖1，在各個實施例中，方法和產(chǎn)品是針對用于車輛的保險杠組件10。顯然，復(fù)合能量吸收組件特別適用于汽車或其他車輛(例如，摩托車、船)的部件中，但是也可以用于各種其他工業(yè)和應(yīng)用中，包括航空部件、工業(yè)設(shè)備和機器、農(nóng)場設(shè)備、重型機器(通過非限制性實例)。雖然本文將參照汽車保險杠組件，但是應(yīng)注意，雖然本公開所提供的輕質(zhì)高強度復(fù)合能量吸收組件特別很好地適于這些應(yīng)用，但是它們也可以用來形成其他汽車結(jié)構(gòu)部件。非限制性實例包括柱(諸如鉸鏈柱)、面板(包括結(jié)構(gòu)面板、門面板以及門部件)、內(nèi)部地板、淺盤形地板、車頂、外表面、車身底部護罩、車輪、儲存區(qū)域(包括手套箱、落地式控制臺、行李箱、行李箱地板、載重車車廂、燈罩以及其他部件)、避震塔帽、控制臂以及其他懸掛系統(tǒng)、底架或傳動系部件等。具體來說，本公開特別適于經(jīng)受負載或沖擊(例如，承重)的任何件硬件。
[0046]關(guān)于汽車保險杠組件，所披露的方法和產(chǎn)品可以同等地用于前或后保險杠?？梢园惭b擠壓構(gòu)件8和9(例如，擠壓罐)安裝作為保險杠組件10的一部分。保險杠組件10進一步包括框架結(jié)構(gòu)，諸如車輛護欄4和5。在這些保險杠組件中，擠壓構(gòu)件8和9分別將具有能量吸收組件7的保險杠6連接到車輛護欄4和5。車輛護欄4和5中的每一個可以包括例如鋁或其他金屬。雖然未示出，但是保險杠組件10是示例性的并且可以進一步包括其他部件，諸如裝飾帶。
[0047]如本文進一步詳細論述，根據(jù)本公開的某些變體的能量吸收組件7是能夠沿預(yù)定輪廓分布力的整體的單一部件。作為非限制性實例，如保險杠組件10中所使用，能量吸收組件7通常橫跨足以在沖擊的情況下跨能量吸收組件7分布能量的寬度。在某些變體中，能量吸收組件的寬度至少與車輛護欄4與5之間的距離一樣長。[〇〇48] 參照圖2和3,能量吸收組件7由加強復(fù)合網(wǎng)狀體11和多個開口式單元12構(gòu)成，所述開口式單元中的至少一個填充有能量吸收材料以形成一個或多個能量吸收單元14,所述能量吸收單元與加強復(fù)合網(wǎng)狀體11 一起形成復(fù)合結(jié)構(gòu)13。能量吸收組件進一步包括前部部件 16和背部部件18。能量可以跨能量吸收組件的加強復(fù)合網(wǎng)狀體11分布。在各個方面中，能量可以沿寬度(由線20表示)20、沿高度(由線22表示)22或者沿后到前方向(由線24表示)24沿長度方向分布。理想地，能量以預(yù)定方式沿寬度20、沿高度22并且沿后到前方向24分布。在某些方面中，最大能量輸入可以是在后到前方向24上。在其他方面中，能量可以跨能量吸收組件7到擠壓構(gòu)件8和9分布。
[0049]網(wǎng)狀體可以包括鋁或鋼，或者在各個優(yōu)選方面中，網(wǎng)狀體是包括具有分布在其中的加強材料的聚合物基體的加強復(fù)合網(wǎng)狀體。分布在其中的特別適合的加強材料由無皺褶織物(“NCF”)碳或玻璃纖維形成，這樣由于壓縮路徑上的較高強度而允許在沖擊發(fā)生的情況下的較好分布輪廓。用于形成加強復(fù)合網(wǎng)狀體的加強材料的其他非限制性實例包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維(諸如可從杜邦購得的KEVLAR?對位芳綸纖維)、玄武巖纖維、由天然產(chǎn)品(諸如麻、黃麻或其他韌皮纖維)制成的纖維、高強度聚合物纖維(諸如高強度聚乙烯或高強度聚丙烯)。加強材料可以被制造為編織織物、連續(xù)隨機織物、短切隨機織物、連續(xù)原絲單向?qū)印⒍ㄏ蚨糖性z層、編織物和其任何組合。
[0050]加強復(fù)合網(wǎng)狀體可以通過擠壓成型形成。在這些情況中，將連續(xù)纖維拉到樹脂浸濕浴中，其中纖維用液體樹脂浸透。樹脂通常是選自熱固性材料或熱塑性材料。適合的熱固性材料包括熱固性聚酯、聚氨酯或環(huán)氧樹脂，而適合的熱塑性材料包括熱塑性聚酯、聚氨酯或聚烯烴。優(yōu)選地，樹脂是乙烯基酯。因此，樹脂可以選自由以下各項構(gòu)成的群組:聚酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯、聚烯烴和其組合。隨后通過控制纖維樹脂比的擠出模來從浴中拉出纖維，并且將其拉到加熱的最終成型模中，在所述加熱的最終成型模中熱固性樹脂硬化并固化。通過成一直線的拉動單元將固體復(fù)合物拉出最終成型模，所述拉動單元抓住復(fù)合物并且一前一后地工作以拉動材料通過整個連續(xù)過程。根據(jù)需要將復(fù)合物剪成預(yù)定形式或長度。當(dāng)使用熱塑性和/或熱固性樹脂時，可以將樹脂注入到加熱的最終成型模中。因此， 也可以將樹脂注入到特別用于熱塑性擠壓成型但是有時用于基于熱固性材料的擠壓成型的成型模中。
[0051]擠壓成型可以是特別有利的，因為其允許在一個擠壓成型處理步驟中整體地形成加強復(fù)合網(wǎng)狀體。替代地，可以將包括加強復(fù)合網(wǎng)狀體的單個部分擠壓成型并且隨后將其融合在一起。參照圖3,可以分別形成平坦部30、32和34以及鏈36和38。在此之后，將平坦部 30和32接合到鏈36,并且將平坦部32和34接合到鏈38。在這些實施例中，構(gòu)成加強復(fù)合網(wǎng)狀體的平坦部和鏈可以通過粘合劑粘合、機械緊固(例如，通過機械附接，諸如鉚釘)或者在加強復(fù)合網(wǎng)狀體包括熱塑性材料的情況下通過超聲波或振動焊接來接合。[〇〇52]替代地，構(gòu)成加強復(fù)合網(wǎng)狀體的平坦部和鏈可以通過壓縮模塑來形成，并且通過粘合劑粘合、機械緊固或者在平坦部和鏈包括熱塑性材料的情況下通過超聲波或振動焊接來接合。在其他實施例中，構(gòu)成加強復(fù)合網(wǎng)狀體的平坦部和鏈可以通過高壓罐模塑、真空模塑、樹脂傳遞模塑、結(jié)構(gòu)樹脂傳遞模式或者其他復(fù)合物模塑技術(shù)來形成。平坦部和鏈通過機械緊固、粘合劑粘合或者在適當(dāng)?shù)那闆r下通過超聲波或振動焊接來連續(xù)地接合。這些形成步驟(包括擠壓成型)可以產(chǎn)生彎曲的加強復(fù)合網(wǎng)狀體輪廓，特別是在零件以大量單元制造的情況下，所述大量單元可以被接合(如果未擠壓成型為整體)并且隨后切割成彎曲或其他輪廓，如從高度22的長度方向軸線看出。
[0053]參照圖4,將能量吸收材料引入到加強復(fù)合網(wǎng)狀體11的多個開口式單元12的至少一個單元中，以形成至少一個能量吸收單元14。能量吸收材料可以通過現(xiàn)場形成或者通過將能量吸收材料插入到相應(yīng)開口式單元中來引入。每個開口式單元12可以填充有能量吸收材料，從而形成多個能量吸收單元。在一些實施例中，僅選定的開口式單元12填充有能量吸收材料。在一些實施例中，多個單元具有統(tǒng)一的形狀。在其他方面中，多個單元具有統(tǒng)一的體積。在其他實施例中，多個單元具有統(tǒng)一的形狀和體積。統(tǒng)一的形狀可以具有由梯形、三角形、正方形、矩形、平行四邊形、六邊形等構(gòu)成的形狀。在其他方面中，可以在同一加強復(fù)合網(wǎng)狀體內(nèi)存在不同形狀和體積的單元。優(yōu)選地，加強復(fù)合網(wǎng)狀體11具有小于或等于約20 個單元并且大于或等于10個單元，然而也可以預(yù)期更多單元。[〇〇54]在其他方面中，單元包括具有第一體積的第一單元和具有第二體積的第二單元， 其中第一體積與第二體積不同。作為非限制性實例，在一些實施例中，加強復(fù)合網(wǎng)狀體可以在選定區(qū)域(例如，在朝向加強復(fù)合網(wǎng)狀體的中心的區(qū)域內(nèi))具有更大或更長的單元，并且在加強復(fù)合網(wǎng)狀體的橫向終端區(qū)域中具有更短或更小的單元。在其他變體中，在加強復(fù)合網(wǎng)狀體的中心內(nèi)的單元較小(且因此單元密度較大)，以便在前側(cè)事故的情況下提供較好的能量吸收。在其他變體中，第一單元可以填充有第一能量吸收材料，并且第二單元可以填充有與第一能量吸收材料不同的第二能量吸收材料。
[0055]再次參照圖4，開口式單元中的至少一個填充有能量吸收材料，以形成對應(yīng)的能量吸收單元14。適合的能量吸收材料可以選自由發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡鋁(例如，燒結(jié)鋁或鋁蜂巢)、雜化聚乙烯/聚烯烴樹脂、輕木和其混合物(通過非限制性實例)構(gòu)成的群組。能量吸收材料可以選自具有沖擊損壞保護應(yīng)用的任何其他材料。能量吸收材料通常是輕質(zhì)的。
[0056]能量吸收材料可以通過將能量吸收材料的前體引入到加強復(fù)合網(wǎng)狀體11的開口式單元12中來現(xiàn)場形成。舉例而言，能量吸收材料的前體可以與發(fā)泡劑組合地引入。作為一個實例，可以將非發(fā)泡的聚乙烯珠放置在所形成的加強復(fù)合網(wǎng)狀體11的一個或多個開口式單元12中。可以將加強復(fù)合網(wǎng)狀體11放置在蒸汽壓模中，高壓蒸汽將被引入到該蒸汽壓模中，從而使得聚乙烯珠發(fā)泡從而填充一個或多個開口式單元12,這樣使得加強復(fù)合網(wǎng)狀體具有由泡沫形成的至少一個能量吸收單元。
[0057]在其他方面中，能量吸收材料可以被預(yù)成型為具有適于配合在多個開口式單元的一個單元內(nèi)的尺寸的形狀，并且隨后被插入到加強復(fù)合網(wǎng)狀體的對應(yīng)單元中。在所有方面中，可以控制能量吸收材料的密度以提供預(yù)定分布輪廓?？刂颇芰课詹牧系拿芏韧ㄟ^控制能量吸收材料的鎊每立方英尺(PCF)來提供預(yù)定分布輪廓。當(dāng)能量吸收材料包括EPP時， 能量吸收材料的適合密度提供從約大于或等于1.8到小于或等于約14的范圍內(nèi)的PCF。在汽車應(yīng)用中，通常取決于汽車的類型、預(yù)期沖擊所在的能量吸收組件的區(qū)域和/或符合適用國家或其他規(guī)則來選擇預(yù)定分布輪廓。[〇〇58] 再次參照圖2,前部部件16至少部分地覆蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)13的前側(cè)，并且背部部件18至少部分地覆蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)13的背側(cè)。應(yīng)注意，“前部”指示沖擊力最有可能來自的方向，而“背部”用來指示附接到擠壓罐的側(cè)面，然而這些術(shù)語僅用于主格的非限制性目的。
[0059]前部部件16可以由加強復(fù)合物形成，具有碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維(諸如 KEVLAR?對位芳綸纖維)或者天然纖維以及其混合物中至少一種的加強物。前部部件可以通過擠壓成型、壓縮模塑等來制備。
[0060]背部部件18可以由碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維(諸如KEVLAR?對位芳綸纖維)或者天然纖維以及其混合物中的至少一個形成。背部部件可以通過擠壓成型、壓縮模塑等來制備。背部部件18可以進一步附接到擠壓構(gòu)件8和9。附接可以被構(gòu)造以避免復(fù)合結(jié)構(gòu)13與背部部件18之間的剝落。為了促進此，與后到前方向24的軸線成90°的唇緣將被模塑或者以其他方式緊固到加強復(fù)合網(wǎng)狀體11的前部或背部或者前部部件16或背部部件18的頂部或底部，以允許前部部件16或背部部件18到加強復(fù)合網(wǎng)狀體11的更牢固附接。雖然未示出，但是附接可以是機械剝落止擋器，并且可以包括穿通復(fù)合結(jié)構(gòu)13和背部部件18的至少一部分的鉚釘。附接也可以通過粘合劑粘合或者在附接表面包括熱塑性材料的情況下通過超聲波焊接或振動焊接來接合到加強復(fù)合網(wǎng)狀體11。附接可以緊固在有可能剝落的區(qū)域周圍，諸如在擠壓構(gòu)件周圍。在其他實施例中，擠壓構(gòu)件(例如，8和/或9)可以從車輛護欄4和5延伸到多個單元的一個中，從而允許通過加強復(fù)合網(wǎng)狀體11的單元壁接合。具有其較高延伸率的可從杜邦購得的KEVLAR?對位芳綸纖維可以促進背部部件18在沖擊時保持附接到擠壓構(gòu)件 8和9以及加強復(fù)合網(wǎng)狀體11。在其他變體中，碳或玻璃纖維的較高模量或強度將是優(yōu)選的。 [〇〇61]在其他實施例中，能量吸收組件包括彼此附接的多個復(fù)合結(jié)構(gòu)。更具體來說，組件中可能存在至少兩種不同的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中第一復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)與第二復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)接觸。在一些方面中，第一復(fù)合結(jié)構(gòu)中的單元的迭代與第二復(fù)合結(jié)構(gòu)中的單元的迭代不同。另夕卜，第一復(fù)合結(jié)構(gòu)可以重疊在第二復(fù)合結(jié)構(gòu)上或與第二復(fù)合結(jié)構(gòu)交錯，從而使得每個復(fù)合結(jié)構(gòu)的單元彼此重疊或彼此交錯。
[0062]根據(jù)一個實施例，如下形成能量吸收組件。通過擠壓成型制備加強復(fù)合網(wǎng)狀體。將 NCF碳纖維拉動通過乙烯基酯的樹脂浸濕浴，隨后形成結(jié)構(gòu)并且固化樹脂，隨后剪切固化的結(jié)構(gòu)以形成具有多個開口式單元的所需加強復(fù)合網(wǎng)狀體。隨后將發(fā)泡聚乙烯在多個開口式單元中現(xiàn)場發(fā)泡，以形成保持在其中的多個能量吸收單元，所述多個能量吸收單元和加強復(fù)合網(wǎng)狀體構(gòu)成復(fù)合結(jié)構(gòu)?？刂瓢l(fā)泡聚乙烯泡沫的密度以得出預(yù)定分布輪廓。將前部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上。將背部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上?？梢詫D壓構(gòu)件接合到背部部件，或者穿過背部部件接合到加強復(fù)合網(wǎng)狀體中，其中一些單元可以被配置成用作用于擠壓構(gòu)件的定位設(shè)備和接合凸緣。
[0063]在某些方面中，本公開預(yù)期一種制造能量吸收組件的方法。方法包括將能量吸收材料引入或填充由加強復(fù)合網(wǎng)狀體限定的多個開口式單元，以形成包括加強復(fù)合網(wǎng)狀體和保持在其中的多個能量吸收單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)。隨后將前部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上。 隨后將背部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。復(fù)合結(jié)構(gòu)與前部部件和背部部件一起形成能量吸收組件。在某些變體中，能量吸收組件形成用于車輛的保險杠組件的一部分。在這些變體中，背部部件附接到與車輛相關(guān)的多個擠壓構(gòu)件。加強復(fù)合網(wǎng)狀體通常包括具有分布在其中的加強材料的聚合物基體。加強材料將通常包括碳纖維、玻璃纖維以及其混合物，但是也可以包括芳綸、玄武巖或天然纖維，諸如黃麻或麻。加強復(fù)合網(wǎng)狀體可以通過擠壓成型來整體地或部分地形成，但是也可以通過壓縮模塑、高壓罐模塑、真空模塑、樹脂傳遞模塑、結(jié)構(gòu)樹脂傳遞模塑或者其他復(fù)合物模塑技術(shù)來形成。能量吸收材料可以選自由發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡鋁、雜化聚乙烯/聚烯烴樹脂、輕木和其混合物構(gòu)成的群組。能量吸收材料可以在多個開口式單元中現(xiàn)場形成，并且可以使用聚乙烯珠的發(fā)泡來形成。替代地，能量吸收材料可以被形成為配合到多個開口式單元的每一個中并且插入到適當(dāng)?shù)拈_口式單元中。在一些變體中，多個單元各自具有統(tǒng)一的形狀和統(tǒng)一的體積。在其他變體中，統(tǒng)一的形狀是由梯形、三角形、正方形、矩形、平行四邊形、六邊形等構(gòu)成的形狀。在其他變體中，多個單元不具有統(tǒng)一的形狀和統(tǒng)一的體積。多個單元可以類似于例如網(wǎng)狀體狀結(jié)構(gòu)。在其他變體中，多個單元的厚度可能不統(tǒng)一。因此，在一些變體中，多個單元包括具有第一體積的第一單元和具有第二體積的第二單元，其中第一體積與第二體積不同。在其他變體中，第一單元可以填充有第一能量吸收材料，并且第二單元可以填充有與第一能量吸收材料不同的第二能量吸收材料。因此，能量吸收材料可以在單元與單元之間具有不同的能量吸收特征。這可以通過泡沫或輕木的不同密度或者通過改變單元與單元之間使用的材料或者通過改變方向型材料(諸如蜂巢)的定向來實現(xiàn)。在許多這些變體中，當(dāng)對能量吸收組件的前側(cè)施加力時，力沿預(yù)定分布輪廓跨能量吸收組件分布。在其他變體中，存在至少一個在其中沒有安置能量吸收材料的開口式單元。
[0064]在其他方面中，本發(fā)明預(yù)期一種輕質(zhì)能量吸收組件。該輕質(zhì)能量吸收組件包括限定多個開口式單元的加強復(fù)合網(wǎng)狀體，所述開口式單元中的至少一個填充有輕質(zhì)能量吸收材料。加強復(fù)合網(wǎng)狀體和填充的多個單元一起限定復(fù)合結(jié)構(gòu)。將前部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上。將背部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。復(fù)合結(jié)構(gòu)與前部部件和背部部件一起形成輕質(zhì)復(fù)合能量吸收組件。輕質(zhì)能量吸收組件具有使得施加到前板的力沿預(yù)定分布輪廓跨輕質(zhì)復(fù)合能量吸收組件分布的性質(zhì)。在某些變體中，能量吸收組件形成用于車輛的保險杠組件的一部分。在這些變體中，背部部件附接到與車輛相關(guān)的多個擠壓構(gòu)件。加強復(fù)合網(wǎng)狀體通常包括具有分布在其中的加強材料的聚合物基體。加強材料將通常包括碳纖維、玻璃纖維以及其混合物，但是也可以包括芳綸、玄武巖或天然纖維，諸如黃麻或麻。加強復(fù)合網(wǎng)狀體可以通過擠壓成型來整體地或部分地形成，但是也可以通過壓縮模塑、高壓罐模塑、真空模塑、樹脂傳遞模塑、結(jié)構(gòu)樹脂傳遞模塑或者其他復(fù)合物模塑技術(shù)來形成。能量吸收材料可以選自由發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡鋁、雜化聚乙烯/聚烯烴樹脂、輕木和其混合物構(gòu)成的群組。能量吸收材料可以在多個開口式單元中現(xiàn)場形成，以及可以使用聚乙烯珠的發(fā)泡來形成。替代地，能量吸收材料可以被形成為配合到多個開口式單元的每一個中并且插入到適當(dāng)?shù)拈_口式單元中。在一些變體中，多個單元各自具有統(tǒng)一的形狀和統(tǒng)一的體積。在其他變體中， 統(tǒng)一的形狀是由梯形、三角形、正方形、矩形、平行四邊形、六邊形等構(gòu)成的形狀。在其他變體中，多個單元不具有統(tǒng)一的形狀和統(tǒng)一的體積。多個單元可以類似于例如網(wǎng)狀體狀結(jié)構(gòu)。 在其他變體中，多個單元的厚度可能不統(tǒng)一。因此，在一些變體中，多個單元包括具有第一體積的第一單元和具有第二體積的第二單元，其中第一體積與第二體積不同。在其他變體中，第一單元可以填充有第一能量吸收材料，并且第二單元可以填充有與第一能量吸收材料不同的第二能量吸收材料。因此，能量吸收材料可以在單元與單元之間具有不同的能量吸收特征。這可以通過泡沫或輕木的不同密度或者通過改變單元與單元之間使用的材料或者通過改變方向型材料(諸如蜂巢)的定向來實現(xiàn)。
[0065]在其他方面中，本公開預(yù)期一種制造能量吸收組件的方法。方法包括將能量吸收材料引入或填充多個開口式單元，以形成包括加強復(fù)合網(wǎng)狀體和多個能量吸收單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)。隨后將前部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上。隨后將背部部件安置在復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上。能量吸收組件具有使得施加到前板的力沿預(yù)定分布輪廓跨能量吸收組件分布的性質(zhì)。 在某些變體中，能量吸收組件形成用于車輛的保險杠組件的一部分。在這些變體中，背部部件附接到與車輛相關(guān)的多個擠壓構(gòu)件。加強復(fù)合網(wǎng)狀體通常包括具有分布在其中的加強材料的聚合物基體。加強材料將通常包括碳纖維、玻璃纖維以及其混合物，但是也可以包括芳綸、玄武巖或天然纖維，諸如黃麻或麻。加強復(fù)合網(wǎng)狀體可以通過擠壓成型來整體地或部分地形成，但是也可以通過壓縮模塑、高壓罐模塑、真空模塑、樹脂傳遞模塑、結(jié)構(gòu)樹脂傳遞模塑或者其他復(fù)合物模塑技術(shù)來形成。能量吸收材料可以選自由發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡鋁、雜化聚乙烯/聚烯烴樹脂、輕木和其混合物構(gòu)成的群組。能量吸收材料可以在多個開口式單元中現(xiàn)場形成，以及可以使用聚乙烯珠的發(fā)泡來形成。替代地，能量吸收材料可以被形成為配合到多個開口式單元的每一個中并且插入到適當(dāng)?shù)拈_口式單元中。在一些變體中，多個單元各自具有統(tǒng)一的形狀和統(tǒng)一的體積。在其他變體中，統(tǒng)一的形狀是由梯形、三角形、正方形、矩形、平行四邊形、六邊形等構(gòu)成的形狀。在其他變體中，多個單元不具有統(tǒng)一的形狀和統(tǒng)一的體積。在其他變體中，第一單元可以填充有第一能量吸收材料，并且第二單元可以填充有與第一能量吸收材料不同的第二能量吸收材料。因此，能量吸收材料可以在單元與單元之間具有不同的能量吸收特征。這可以通過泡沫或輕木的不同密度或者通過改變單元與單元之間使用的材料或者通過改變方向型材料(諸如蜂巢)的定向來實現(xiàn)。多個單元可以類似于例如網(wǎng)狀體狀結(jié)構(gòu)。在其他變體中，多個單元的厚度可能不統(tǒng)一。因此，在一些變體中，多個單元包括具有第一體積的第一單元和具有第二體積的第二單元，其中第一體積與第二體積不同。在其他變體中，存在至少一個在其中沒有安置能量吸收材料的開口式單元。
[0066]為了說明和描述目的，提供了實施例的以上描述。以上描述并不意欲是排他性的或者限制本發(fā)明。特定實施例的個別元件或特征通常并不限于那個特定實施例，但是在適當(dāng)?shù)那闆r下是可互換的并且可以用于選定實施例中，即使并未具體展示或描述。這些元件或特征也可以許多方式進行變化。這些變化并不被認為脫離本公開，并且所有這些修改意欲包括在本公開的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種制造能量吸收組件的方法，所述方法包括:將能量吸收材料引入到由網(wǎng)狀體限定的多個開口式單元中，以形成包括所述網(wǎng)狀體和 保持在其中的多個能量吸收單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)；將前部部件安置在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上；以及將背部部件安置在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上，以形成所述能量吸收組件。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述能量吸收組件形成用于車輛的保險杠組件的一 部分，并且所述方法進一步包括將所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的所述背部部件附接到與所述車輛相關(guān)的 多個擠壓構(gòu)件。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述網(wǎng)狀體是加強復(fù)合網(wǎng)狀體，所述加強復(fù)合網(wǎng)狀體 包括具有分布在其中的加強材料的聚合物基體，其中所述加強材料選自由以下各項構(gòu)成的 群組:碳纖維、玻璃纖維、芳綸、玄武巖、包括黃麻、麻和韌皮纖維的天然纖維，以及其混合 物。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述能量吸收材料選自由以下各項構(gòu)成的群組:發(fā)泡 聚乙烯、發(fā)泡鋁、雜化聚乙烯/聚烯烴樹脂、輕木和其組合。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個開口式單元的每個各別開口式單元具有統(tǒng) 一的形狀和統(tǒng)一的體積。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述引入包括用所述能量吸收材料的前體填充所述 多個開口式單元。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述引入之前，將所述能量吸收材料預(yù)成型以形成 尺寸確定成配合在所述多個開口式單元內(nèi)的多個預(yù)成型的單元。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中施加到所述前部部件的力沿預(yù)定分布輪廓跨所述能 量吸收組件分布。9.一種輕質(zhì)能量吸收組件，包括:限定多個單元的網(wǎng)狀體，所述單元中的至少一個填充有輕質(zhì)能量吸收材料，以限定復(fù) 合結(jié)構(gòu)；附接到所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)的前部部件；以及附接到所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)的背部部件，從而形成所述輕質(zhì)能量吸收組件，其中施加 到所述前部部件的力沿預(yù)定分布輪廓跨所述輕質(zhì)能量吸收組件分布。10.—種制造復(fù)合能量吸收組件的方法，所述方法包括:用能量吸收材料填充由網(wǎng)狀體限定的多個開口式單元中的至少一個單元，以形成包括 所述網(wǎng)狀體和至少一個能量吸收單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)；將前部部件安置在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的前側(cè)上；以及將背部部件安置在所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的背側(cè)上，以形成所述能量吸收組件，其中施加到所 述前部部件的力沿預(yù)定分布輪廓跨所述復(fù)合能量吸收組件分布。
【文檔編號】B60R19/18GK105966336SQ201610138358
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】E.J.伯格, V.L.維魯帕沙, J.C.波蘭
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司