隔断、加强或密封部件的制作方法

专利名称：隔断、加强或密封部件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种为制造例如运输车辆的产品提供密封、隔断或加强及其组合的部件。
背景技术：
多年来，工业，尤其是运输工业一直关注能为制造例如运输车辆的产品提供隔断、密封、结构加强或类似功能的部件。例如，美国专利№5755486、4901500和4751249描述了现有技术中的装置。但是，这样的部件设计是存在问题的。作为一个例子，这样结构的形状和配置会使得将部件组装成该结构存在问题。作为另一个例子，所制造的产品且特别是运输车辆在工作过程中会承受很多外力，并且会产生很多意外的噪音。反过来，削弱这些外力和/或噪音需要发明新的且独特的加强件、密封件或隔断件，这是非常难设计的。因此，本发明的一个目的是提供一种部件，其可以克服上述一种问题或困难，或克服从下面描述中显而易见的其它问题或困难。

发明内容
本发明涉及一种能为制造产品的结构提供密封、隔断、加强功能或它们组合功能的部件，所制造的产品例如汽车或相对较大的运输车辆。该部件包括一个承重构件，其通常具有、但不是必须具有至少一个连接件。承重构件上设置有一种活性材料，该活性材料可以被活化成能流动、弯曲、膨胀或这些功能的组合，以便更好地将部件粘接到制造产品的结构上。在一个优选实施例中，在运输车辆的一个封闭物(例如，车门)中使用了加强件。


本发明的特征和发明点将通过阅读下面的详细说明、权利要求和附图而变得更加清楚，下面是对附图的简要说明
附图1是根据本发明一个方面的示范性部件的第一侧的侧面透视图；附图2是附图1中的示范性部件的第二侧的侧面透视图；附图3是图1和2中的示范性部件组装成根据本发明一个方面的运输车辆的一个结构的透视图；具体实施方式
本发明基于提供一种能为制造产品的一个或多个结构提供密封、隔断、加强功能或它们组合功能的部件。由于该部件提供的功能特性(例如，降低噪音、密封、加强、这些功能的组合或类似功能)，该一个或多个结构和该部件一起构成一个能适用于生产产品的系统或组件。可以设想的是，该部件可以用于各种制造产品的各种不同结构，例如轮船、火车、建筑、器具、住宅、家具等等。但是，可以看出，该部件特别适用于运输车辆的结构或组件。一般来说，可以设想的是，该部件可以用于运输车辆的各种结构，例如车体、车架、发动机、车篷、车门、后备箱、保险杠、或这些部件的组合等等。
该部件一般包括下列部件的一个或多个i)一个承重构件，其一般包括一个外表面和一个或多个的加强筋或加强筋结构，但是加强筋结构不是必须的；ii)一种活性材料，位于承重构件的外表面上或附近；iii)可选地，一个或多个连接件，用来将该部件连接或组装到制造产品的一个结构上；及iv)可选地，一个或多个开口(例如，空腔、通孔或类似部件)，用来允许物体穿过其中。
在本发明中，术语活性材料是指一种能被活化成弯曲、膨胀(例如，发泡)、软化、流动或这些功能组合的材料。这样，可以设想的是，对于本发明来说，活性材料可以被活化成提供上述功能中的一种，或除非有说明，来提供上述功能的任意组合。
一般来说，可以设想的是，本发明的部件可以为一种制造产品的结构提供密封、隔断、加强、或这些功能的组合或类似功能。但是，已经发现，该部件特别适用于给制造产品、特别是运输车辆的结构提供加强。该部件可以用来加强结构，来抵抗由很多来源所产生的很多外力，例如车辆与其它物体碰撞所产生的力、车辆行驶的路况所产生的外力和震动等。在一个特殊的实施例中，该部件用来抵抗在车辆移动或操作过程中空气阻力在车辆的部件上产生的反作用力。通常，这样的部件是向车外突出的，虽然这并不是必须的。一个示范性的部件是反光镜组件，其在车辆使用过程中会给运输车辆(例如，卡车)的车门施加这样的力。
下面参照附图1-2，表示了一个根据本发明的部件10，能为制造产品的一个或多个结构、特别是运输车辆的一个结构提供密封、隔断、加强功能或它们组合功能等。该部件10包括一个承重构件12和一种活性材料14。
通常，承重构件可以具有很多不同的外形。在所示的实施例中，承重构件12包括一个第一或底座部分18和一个从中伸出的第二或颈部20。所示的底座部分18通常为矩形，颈部20从底座部分18的一个角部区域向外(例如，向上)伸出。
通常，承重构件12(例如，包括底座部分和颈部)具有一个壳形外壁22，壳形外壁22带有一个大致凸起的外表面24与一个大致凹陷的内表面26相对。该内部凹面26大体上形成了一个腔30和多个交叉筋34，交叉筋34位于底座部分18的腔30、颈部20中或两者中。如图所示，该筋34可以认为是横向地和纵向地延伸交叉，水平地和垂直地交叉或组合形成。
活性或膨胀性材料14可以位于各种结构的承重构件12上。它可以位于一个连接到承重构件的部件上或者可以直接位于承重构件12上。在所示的实施例中，活性材料直接位于，且通常粘附到承重构件12的外表面24上，并且，如图所示，活性材料覆盖了外表面24的很大一部分表面面积(例如，至少40％、60％、80％或更多)。
部件10通常包括在承重构件12、活性材料14或两者中形成的一个或多个开口(例如，空腔或通孔)。在所示的特别实施例中，承重构件12包括六个开口38、40、42，它们是穿过承重构件12的各个区域的通孔。
在一个优选实施例中，该承重构件12包括至少一个(例如，一个、两个、三个或更多)连接到至少一个(例如一个、两个、三个或更多)连接件46上的通孔38。在所示的特别实施例中，那些通孔38中的一个贯穿承重构件12、膨胀性材料14或位于承重构件12的颈部20处的二者，并且那些通孔38的至少一个(例如两个)贯穿承重构件12、膨胀性材料14或在底座部分18处的二者。
可以预料的是，连接件46可以具有各种结构，例如紧配合紧固件(例如，用塑料、聚酯树脂、金属或其它材料制成的箭头型或灯泡型紧固件或图钉)、粘接紧固件、磁性紧固件、或这些部件的组合。在所示的实施例中，连接件46是金属{例如、铝、钢[例如，G60镀锌钢(galavanized steel)]、镁、铁或它们的组合等}部件，该部件至少部分位于开口38中或直接邻近开口。连接件46大体上为平面的且为圆形的或盘形的。连接件46还大体上跨过整个通孔38或者邻近整个通孔38，并且连接件46从承重构件12的两边接近。另外可以预料的是，可以去掉一个或多个连接件46，这样其对应的开口38就可以作为出砂孔或其它开口(例如，用来容纳和/或接收制造产品的部件)保持开放。
同样在所示的实施例中，通孔40中的至少一个贯穿一个加长部分50，加长部分50从承重构件12的颈部20的一个末端52向外伸出。而且，另两个通孔42(一般地适用于穿过其中的化合物的通道)是贯穿承重构件12的底座部分18。
在一个实施例中，一个可以用任何所述的膨胀性材料制成的隔断膨胀性材料可以位于该加长部分50上或附近或承重构件的另一个位置上。在该实施例中，该隔断膨胀性材料一般如下所述地展开，跨过一个结构的空腔以便防止声音或材料穿过那些空腔。
在所示的实施例中，包括外壁22、加强筋34和加长部分50的承重构件12全部整体模制或由不同于膨胀性材料14的单种材料形成。合适的材料包括例如但不限于，金属或聚合材料(例如，尼龙、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、模塑料或其它)，其可以加填料或不加填料(例如，填充玻璃或凯夫拉尔加固纤维)。
应该理解，图1-2中部件的特殊形状、结构、材料和其它特性可以在本发明的范围内变化，除非另作说明，部件包括但不限于活性材料、承重构件、连接件和开口或通孔。熟练的技术人员将能得出本发明的其它形状、结构和材料，它们仍然处于本发明的范围内。
多种活性材料都可以用于本发明的部件。在一个实施例中活性或膨胀性材料可以由热活化物质形成，并可以在加热时流动、固化(例如，是热固性的)、发泡或具有这些功能的组合。活性材料可以通常摸起来是干的，并且基本上是非粘性的或可以是粘性的，并且在每种情况下，都可以加工成所需的任意图案、配置或者厚度，但最好大体上厚度相等。示范性的膨胀性材料包括密歇根州，Romeo的L&L制造公司的L-5200、L-5220、L-7102和L-7220发泡材料。另一个示范的膨胀性材料是在2004年6月15日申请的、申请号为10/867835、名为″膨胀性材料″的美国专利申请中公开的材料，其在这里作为参考文献。
虽然可以使用其它热活化材料，但是一种优选的热活化材料是发泡聚合物或塑料，并且最好为可发泡的。特别优选的材料是弹性体基、环氧基、丙烯酸脂基或醋酸酯基泡沫材料，其可以是结构件、密封件、隔断件、声学件或它们的组合。例如、但非限定，泡沫材料可以是环氧基材料，包括乙烯共聚物或可以具有α-烯烃的三元共聚物。作为共聚物或三元共聚物，聚合体由两个或三个不同的单体组成，也就是说带有高化学反应性的小分子，这些小分子能够连接类似的分子。
许多环氧基或其它基的密封、隔断或泡沫吸声材料是现有技术中公知的，并且可以用于本发明。一种典型的泡沫材料包括聚合基材料、例如环氧树脂或乙烯基聚合物，当与适当成分(一般地为发泡剂和固化剂)合成的时候，由于加热或具有特殊的环境条件其膨胀并且以可靠且预定方式固化。从化学的角度来看加热活化材料，该结构泡沫材料通常是在固化之前作为一种流动的热塑性材料进行加工的。由于固化而交联，使得材料不会进一步流动。
与现有技术中材料相比优选结构泡沫材料的一个优点是该优选材料可以以几种方式加工。该优选材料可以通过注塑、挤出、压塑或使用小敷料器进行处理。这就能够形成和产生能超过现有技术中大多数材料性能的部分设计。
虽然已经公开了优选材料，但是也可以采用其它材料，特别是热活化或其他通过环境条件(例如湿度、压力、时间、化学反应等等)活化，并且能在特定应用的条件下以预定和可靠方式膨胀和/或固化。当然，材料也可以是由非活性材料、非膨胀性材料等形成的。这样，关于活化，材料可以被软化、固化和膨胀；仅仅软化并固化；仅仅固化；仅仅软化；或可以不活化。
膨胀性材料的一个例子是在美国专利№6131897中公开的环氧基树脂，其在这里作为参考文献。其它合适的材料包括、但不被限制为聚烯烃材料、共聚物和三元共聚物，带有至少一个单体型α-烯烃、苯酚/甲醛材料、苯氧基材料、热塑性材料、和聚氨基甲酸酯材料。参见美国专利№5766719；5755486；5575526；和5932680，(全部在这里作为参考文献)。通常，材料所需的特征包括比较高的玻璃态转化温度(一般地大于70摄氏度)、和持久粘着性特性。这样，该材料通常不与汽车制造厂所使用的材料体系干涉。
其它示范的膨胀性材料可以包括下列两个或更多材料的组合环氧树脂、聚苯乙烯、苯乙烯丁二烯-苯乙烯(SBS)块状共聚物、丁二烯丙烯腈橡胶、非定晶硅、玻璃微球体、偶氮甲酰胺、尿素、双氰胺。这样材料的例子是商业名称为SIKAELASTOMER、SIKAREINFORCER和SIKABAFFLE的产品，它们是由迈阿密州Madison Heights的Sika公司供应的。
在应用的材料是一种热活化的、热膨胀的材料时，选择和配制包括泡沫材料在内的材料的一个重要因素是材料发生反应或膨胀、以及可能的固化时的温度。一般地，当泡沫材料随着汽车元件在高温或较高的能级下进行处理的时候，例如，在喷漆、初级或e表面(e-coat)烘干或固化工序期间，泡沫材料在较高的加工温度，例如材料在汽车装配厂经受的温度下变得可产生反应或具有活性。虽然在汽车装配操作中经受的温度会处于大约148.89℃到204.44℃(大约300华氏度到400华氏度)，但是车体和油漆车间通常是大约93.33℃(大约200华氏度)或更高。如果需要的话，可以在合成物中加入起泡剂活化剂用来使合成物能在上述范围之外的不同温度下膨胀。通常，合适的可膨胀泡沫材料的膨胀体积范围从大约0％到1000％(例如，体积膨胀大于材料原始未膨胀体积的50％、100％、200％或500％)。
该材料或介质可以至少部分地覆有具有阻尼特性的活化聚合物或其加热活化聚合物，(例如，可成形的热熔胶基聚合物或可膨胀的结构泡沫材料，例如包括烯族的聚合物、乙烯基聚合物、包含热塑性橡胶的聚合物、环氧、氨基甲酸乙酯等等)，通过使用挡板技术，聚合物沿着模布置；根据公知技术的压铸装置；可以使用挡板和气囊系统的泵送应用系统；和可喷射装置。
构成根据制造承重构件12的材料，可以采用几种不同的成形技术来成型部件12。例如，可以使用压模、挤出、模制或其它方法。这样，当具有连接件46的时候，其可以是以几种不同的方式形成或与承重构件12形成一体。例如，连接件46可以整体地模制或用与承重构件12相同或不同的材料制成。
在所示实施例中，承重构件12是模制(例如，注射模制)的，这样一部分就基本上被包裹在承重构件12的材料中，该部分例如是一个表面、一个加长部分或，如图所示，连接件46的一个周围边缘。在该实施例中，可以理解的是，连接件46处于模制机(例如，注塑机)的模具中，且承重构件12的材料可以是模制成型的，同时也包住连接件46的该部分(例如，周围边缘)。
所讨论的活性材料14还可以是以多种不同的方式加工的。这样，可以使用各种形成部件10的方法，使用活性材料14制造承重构件12。在一个示范的优选实施例中，活性材料作为插件置于注塑机的模具中，且活性材料是模塑到位的插件，这样它就可以粘着在该承重构件12上。在另一个优选的示范实施例中，部件10是由两次注塑形成的，其中注塑第一种材料形成承重构件12并注塑第二种材料形成和/或提供活性材料14并相对于货架12定位活性材料14。可以理解的是，连接件46可以模制在合适位置或与活性材料14形成一体。
应用根据本发明的部件可以用于各种制品的各种位置。通常，一个根据本发明的部件非常适用于一个形成内部空腔的结构。在这样的环境中，部件可以位于结构的空腔内部，以提供对结构的密封、隔断或加固。
本发明的连接件在使用的时候可以用来至少暂时将部件连接到结构上，并且这样的连接将取决于于部件所要应用的结构和/或所使用的连接件的类型。例如，许多紧配合型连接件包括一个部分(例如，一个大的或球状部分或箭头形端部)，其可以插入结构的一个开口(例如，通孔)，这样该连接件就连接到结构上，用来至少暂时将部件连接到结构的一个空腔中。
在所示的实施例中，部件10处于一个制品的结构62的空腔60中，制品被表示为运输车辆的一个闭合板或门70的一个主体68的第一或前柱部分或结构64和上面的前部66。在部件10位于空腔60的位置上，连接件46最好靠近该结构62的一个面或与之接触。然后，金属连接件46通过例如焊接枪或其它工具焊接(例如，电阻、加热、振动或其它焊接方法)到结构62上。
一旦相对于结构正确地定位以便被加强，活性材料14就被活化以进行流动、膨胀、固化或这些功能的组合。在这种活化过程中，活性材料一般附着于形成空腔60的结构62的一个或多个外壁或表面74上。而部件10可以给结构62提供隔断、密封、加固或组合功能。如同上面建议的那样，这样的加固、隔断或密封可以位于各种位置，并且可以减少多种不同的噪音，提供能抵抗多种不同力的稳定性，并提供能阻止多种不同液体的密封。
在所示的实施例中，部件10特别适合给运输车辆的门70的前部结构62提供加固。可以看出，门70包括一个支架结构80，一个元件例如一个反光镜组件82和/或大灯组件(例如、聚光灯安装架)可以连接到支架结构上。如图所示，部件10位于支架结构80附近，并且特别位于支架结构80的正前方。在运输车辆使用期间，空气会向反光镜组件82施加一个力，反过来反光镜组件82会向支架结构80、加固结构62或它们二者施加一个力。这样的力就可能偏压结构62，特别是门70的结构62的前沿88，使其远离车辆，反过来就会引起不良的噪音(例如由于流过前沿88的风)、疲劳(例如，车门金属弯曲引起的疲劳)或其它不良的后果。然而，有利的是，部件10向结构62、支架结构80或两者提供加固，来抵抗这样的力并且可以至少部分地抵抗结构62前沿88的向外偏置。
除非另有说明，在这里描绘的各种结构尺寸和几何形状并不是要限制本发明，其它尺寸或几何形状也是合适的。多个结构零件可以通过单个集成结构来提供。或者，单个集成结构可以被分成单独的多个元件。另外，虽然本发明的一个特征已经在实施例的内容中介绍了，但是这样的特征可以与其它实施例的一个或多个特征结合，用于任何特定应用。从上可知独特结构的安装和操作也构成根据本发明的方法。
已经公开了本发明的优选实施例。但是，本领域的普通技术人员还可以在本发明的范围内实现改型。所以，下列权利要求可以用来确定本发明的真实范围和内容。
权利要求
1.一种运输车辆的车门组件，该组件包括运输车辆的侧门结构，该结构是车门的前部，形成一内部空腔；在该结构的空腔中的加强件，该加强件包括i)承重构件；ii)粘着在承重构件和形成空腔的结构的壁上的材料。
2.根据权利要求1的车门组件，还包括从车辆向外伸出的运输车辆的部件，在车辆使用过程中，加强件加强所述结构以抵抗空气推动该部件所产生的一个或多个力。
3.根据权利要求2的车门组件，其特征在于该部件是反光镜组件或聚光灯安装支架。
4.根据权利要求1、2或3的车门组件，其特征在于承重构件包括底座部分和从底座部分延伸的颈部。
5.根据权利要求1、2、3或4的车门组件，其特征在于承重构件包括加强筋，该加强筋横向地和纵向地延伸交叉，水平地和垂直地延伸交叉或组合形成。
6.根据权利要求1、2、3、4或5的车门组件，其特征在于承重构件具有至少一个开口，并且一个或多个金属连接件连接到承重构件上，连接件基本上是平面的，并至少部分位于至少一个开口中。
7.根据权利要求6的车门组件，其特征在于一个或多个连接件中每一个的一部分都基本上被承重构件的材料所包裹。
8.根据权利要求7的车门组件，其特征在于一个或多个连接件中每一个的所述部分是其周边。
9.根据权利要求1-8之一所述的车门组件，其特征在于承重构件是由聚合材料形成，且该材料粘着在承重构件上，且结构是热固性泡沫材料。
10.根据权利要求1-9之一所述的车门组件，其特征在于运输车辆是大卡车。
全文摘要
本发明公开了一个用来隔断、加固或密封的部件(10)。一般地，部件(10)包括一个承重构件(12)和一个位于承重构件(12)上的活性材料(14)。
文档编号B62D25/04GK1912330SQ20061012123
公开日2007年2月14日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月28日
发明者D·斯托拉尔斯基, D·C·拉尔森, J·理查德森 申请人:L&L产品公司