用于踏脚板的支架及其制造方法与流程

本公开涉及一种用于踏脚板的支架及其制造方法。

背景技术

运动型多用途车(suv)、卡车和诸如四轮驱动(4wd)车辆的其他车辆具有相对较高的离地间隙，这意味着底板位于地面以上相对较高的高度。增加的离地间隙使一些使用者难以进出车辆。

踏脚板是已知的，并且用于在进入和离开具有高离地间隙的车辆时向用户提供帮助。踏脚板通常通过金属支架连接到车辆车身。

技术实现要素：

根据本公开的示例性方面，形成用于车辆的部件的方法包括：形成超高分子量聚乙烯(uhmwpe)和硬化填料的部件。

在前述方法的进一步非限制性实施例中，形成步骤包括使用液压油缸挤出部件。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，形成步骤包括将uhmwpe粉末与硬化填料混合并将混合物填入挤出机中。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，形成步骤包括在液压油缸对混合物施加压力以挤出部件时在挤出机内加热混合物。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，挤出的部件加热至约280°f和300°f之间(约138℃和约149℃之间)、成形并冷却。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，挤出的部件成形为用于将踏脚板连接至车辆车身的支架。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，形成步骤包括模压成型部件。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，形成步骤包括将uhmwpe粉末与硬化填料混合并将混合物放置在模腔中。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，硬化填料包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，硬化填料包括玄武岩纤维和碳纤维的组合，玄武岩纤维和碳纤维中的每个具有在约12mm和约25mm之间(在约0.5英寸和约1.0英寸之间)的长度。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，部件进一步由偶联剂、色母料和紫外(uv)光稳定剂形成。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，偶联剂为官能基硅烷，色母料为炭黑，并且uv光稳定剂为受阻胺光稳定剂。

在前述任一方法的进一步非限制性实施例中，部件为用于将踏脚板连接至车辆车身的支架。

根据本公开的另一示例性方面，用于将踏脚板连接至车辆车身的支架包括超高分子量聚乙烯(uhmwpe)和硬化填料。

在前述支架的进一步非限制性实施例中，硬化填料包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种。

在任一前述支架的进一步非限制性实施例中，纤维具有在约12mm和约25mm之间(在约0.5英寸和约1.0英寸之间)的长度。

在任一前述支架的进一步非限制性实施例中，硬化填料包括玄武岩纤维和碳纤维的组合，玄武岩纤维和碳纤维中的每个具有在约12mm和约25mm之间(在约0.5英寸和约1.0英寸之间)的长度。

在任一前述支架的进一步非限制性实施例中，支架包括踏脚板附接部、以及趋于基本上垂直于踏脚板附接部的车辆车身附接部，并且支架包括在踏脚板附接部与车辆车身附接部之间的弯曲部。

根据本公开的另一示例性方面，踏脚板组件包括踏脚板、以及连接至踏脚板的支架。支架由超高分子量聚乙烯(uhmwpe)和硬化填料形成。

在前述踏脚板组件的进一步非限制性实施例中，硬化填料包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种，并且其中，纤维具有在约12mm和约25mm之间(在约0.5英寸和约1.0英寸之间)的长度。

附图说明

图1是具有示例性踏脚板组件的车辆的后立体图。

图2是沿图1中线2-2截取的截面图并且更详细示出了示例性踏脚板组件。

图3是示例性支架的立体图。

图4是制造图3所示支架的示例性方法的流程图。具体地，图4示出了示例性挤压工艺。

图5示意性示出了示例性挤出机和相关部件。

图6是制造图3所示支架的示例性方法的流程图。具体地，图6示出了示例性模压成型工艺。

图7示意性示出了示例性模具和相关部件。

具体实施方式

本公开涉及一种用于踏脚板的支架及其制造方法。通常在卡车、运动型多用途车(suv)以及具有相对较高的离地高度的其他车辆上可以找到踏脚板以及踏脚板支架。所公开的支架由超高分子量聚乙烯(uhmwpe)和硬化填料制成。所得支架展现出了高抗冲击性和高硬度，同时在低温下也表现良好。

参考附图，图1是机动车辆10的后视立体图。车辆10具有相对较高的地面间隙c，这是地面与车辆10的底板之间的距离。如图所示，车辆10为卡车。虽然附图示出了卡车，但本公开也适用于运动型多用途车(suv)和其他具有较高地面间隙的车辆类型。

车辆10具有踏脚板组件12，该踏脚板组件包括踏脚板14以及将踏脚板14连接至车辆车身20的第一和第二支架16、18，车辆车身包括车辆10的车架和镶板。在一个示例中，踏脚板14具有的长度对应于车辆10的车门21的宽度。第一和第二支架16、18支撑踏脚板14，用户可在进出车辆10时踏上踏脚板14。在该示例中，存在连接至踏脚板14的两个支架，但是应了解，本公开不限于设置两个支架。本公开延伸至设置一个或多个支架。

图2是沿图1中线2-2截取的截面图，其示出了与一个踏脚板支架18相关的踏脚板14的布置。图3示出了踏脚板支架18的立体图，而为了便于参考未示出踏脚板14。虽然图2和图3示出了踏脚板支架18，应了解，图2和图3也是踏脚板支架16的布置视图。

共同参考图2和图3，踏脚板支架18在该示例中基本为l形。特别地，踏脚板支架18包括踏脚板附接部22以及趋于基本垂直于踏脚板附接部22的车辆车身附接部24。踏脚板支架18包括踏脚板附接部22和车辆车身附接部24之间的弯曲部26。如图3所示，踏脚板支架18包括在踏脚板附接部22和车辆车身附接部24中的孔28。孔28接纳紧固件，该紧固件将踏脚板支架18连接至踏脚板14和车辆车身20。在其他示例中，不存在孔，并且踏脚板支架18以另一种方式附接至踏脚板14和车辆车身20。

在该示例中，踏脚板支架18包括多个肋30，作为挤压工艺的结果。肋30增加踏脚板支架18的整体硬度。踏脚板支架18可设置不同形状，且本公开不限于具有所示形状的踏脚板支架。

图4是形成用于车辆的部件的第一示例性方法的流程图。在本公开中，该部件为踏脚板支架，比如踏脚板支架16、18。本公开不限于踏脚板支架，并且可延伸至其他车辆部件，这些部件将从增加的抗碰撞性、增加的硬度和增加的低温性能中获益。

在图4中，部件由包括超高分子量聚乙烯(uhmwpe)和硬化填料的混合物形成。uhmwpe材料具有相对长的聚合物链，分子量通常在3.5和7.5百万统一的原子质量单位(amu)之间。相对长的聚合物链用来有效传递载荷，导致具有高冲击强度的坚韧材料。当与硬化填料结合时，所得混合物展现出了增加的硬度，且因此可用来形成坚韧、耐冲击和足够硬的部件以用作用于车辆的部件，例如踏脚板支架。

图4所示方法32包括使用液压油缸挤出部件。本公开不限于挤压法，且可延伸至诸如模压成型(图6)的制造方法。挤压成型和模压成型法都可允许人员使用uhmwpe形成组件，而无需折衷加工期间uhmwpe的有益材料特性。换句话说，这些制造方法较少可能地破坏uhmwpe材料中的相对长的聚合物链。

图5示意性示出了一种示例性挤压装置。该装置包括挤出机34，其具有连接至框架38的液压油缸36。保持在混合器40中的材料混合物选择性地通过滑道42和料斗44投入挤出机34中。在一个示例中，混合器40被构造成持续向挤出机34中投入材料。挤出机34进一步包括加热罩46和模具48。在激活液压油缸36时，挤出机34产生工件50。

结合参考图4和图5，在方法32中，在52处，至少uhmwpe粉末54和硬化填料56的混合物被混合并保持在混合器40中。在该示例中，硬化填料56由玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种提供。换句话说，硬化填料56可包括玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的一种或多种。若使用碳纤维，则碳纤维可以是可回收的碳纤维，或者可为新的碳纤维和可回收的碳纤维的组合。在一个示例中，硬化填料56由具有长度在约12mm和25mm之间(在约0.5英寸和1.0英寸之间)的纤维制成。在一个特别的示例中，硬化填料56包括玄武岩纤维和碳纤维的组合，且玄武岩纤维和碳纤维中的每个都具有在约12mm和25mm之间的长度。

除了uhmwpe粉末54和硬化填料56之外，混合器40内的混合物还可包括偶联剂58、色母料(coloringconcentrate)60和紫外(uv)光稳定剂62。示例性偶联剂包括官能基硅烷(organofunctionalsilane)，比如硅氧烷或马来酸酐接枝聚丙烯。偶联剂58用来将有机聚合物偶联至无机材料，这增加了uhmwpe粉末54和硬化填料56之间的结合。在大多数示例中，由于大多数部件为黑色，因此色母料60为炭黑，然而其他着色剂也在本公开的范围内。最后，uv光稳定剂62可为受阻胺光稳定剂，且用来保护所产部件不会由于uv光暴露而降解。

在本公开的一个示例中，混合物包括67％以质量计的uhmwpe粉末以及提供混合物中30％以质量计的硬化填料。硬化填料本身具有提供混合物中15％以质量计的碳纤维以及提供混合物中15％以质量计的玄武岩纤维。此外，混合物的1.5％由偶联剂提供，且1.5％由色母料和uv光稳定剂提供(都以质量百分比计)。

继续方法32，在64处，来自混合器40的混合物继续在挤压工艺中通过滑道42和料斗44投入挤出机34中。在64处，混合物通过加热罩46加热并通过模具48在液压油缸36的压力下挤出。例如，所得工件50为直的并需要进一步加工以类似于支架16、18中的一个。因此，在66处，在一个示例中，工件50加热到约280°f和300°f(约138℃和约149℃之间)之间，并弯曲以提供基本上的l形，如图2至图3所示。随后使该部件冷却。

图6是形成用于车辆的部件的第二示例性方法70的流程图。图7示意性示出了一种示例性模具72。参考图7，模具72包括上模具半部74和下模具半部76。下模具半部76成形为包括模腔78，该模腔被构造成接纳粉末混合物80，比如上述混合物。下模具半部76还可包括顶出销82以有助于工件的移除。

在方法70中，在步骤84处，粉末混合物80设在模腔78中。另外，粉末混合物80可为上述相同粉末混合物，包括uhmwpe粉末、硬化填料、偶联剂、色母料和uv光稳定剂。在步骤86处，模压成型工艺将粉末混合物80形成为部件，比如支架16、18。在一个示例性工艺中，上和下模具半部74、76压在一起并在粉末混合物上施加约2mpa和10mpa之间(约290psi和1,450psi之间)的压力，同时将模具72保持在约200℃和230℃之间(约392°f和446°f之间)的温度下。

从上述工艺的任一中产出的部件提供了增加的耐久性和增加的耐温性。特别地，产出的部件展现出了增加的延展性并可在诸如-40℃(-40°f)的低温下保持其延展性。产出的部件还具有相对低的密度，这使重量可显著降低。在一个示例中，产出的部件展现出了为钢的约13％的密度，并相对于钢而使重量下降了约50％。

应该理解，诸如“大约”、“基本上”和“大致上”的术语不旨在成为无界限的术语，并且应当被解释为与本领域技术人员将解释这些术语的方式一致。

尽管不同示例具有图示中示出的特定部件，但是本公开的实施例不限于这些特定组合。可以使用来自其中一个示例的一些部件或构件与来自另一示例的构件或部件的组合。

本领域技术人员将理解，上述实施例是示例性的而非限制性的。即，本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究以下权利要求以确定其真实范围和内容。