波纹状中空结构和波纹状中空结构的两步骤模制的制作方法

文档序号:25436290发布日期:2021-06-11 21:53阅读:213来源:国知局
波纹状中空结构和波纹状中空结构的两步骤模制的制作方法

引言

本章节提供与本公开相关的背景信息,其不一定是现有技术。

本公开涉及波纹状中空结构,如能量吸收组件,以及经由两步骤模制制造波纹状中空结构的方法。

有利的是改善车辆组件的压溃性能(crushperformance)。但是,同样有利的是使汽车或其它车辆的组件轻量化以改善燃料效率。由此,在尽量降低组件重量的同时,在正常使用过程中表现出足够的强度和在诸如碰撞的异常条件下表现出能量吸收特性的车辆组件是有利的。

发明概述

本部分提供本公开的概括性总结,并且并非全面披露其全部范围或其所有特征。

本申请涉及以下内容:

[1].制造能量吸收结构的方法,其包括:

通过部分固化第一热固性树脂以使第一热固性树脂具有小于1的第一固化度且第一热固性树脂处于凝胶化玻璃状态来模制包含第一热固性树脂的第一部分前体;所述第一部分前体包括一对第一凸缘部分和设置在所述一对第一凸缘部分之间的第一壁部分;

通过部分固化第二热固性树脂以使第二热固性树脂具有小于1的第二固化度且第二热固性树脂处于凝胶化玻璃状态来模制包含第二热固性树脂的第二部分前体;所述第二部分前体包括一对第二凸缘部分和设置在所述一对第二凸缘部分之间的第二壁部分;和

通过以下步骤形成所述能量吸收结构:

在模具中布置所述第一部分前体与所述第二部分前体,使得所述一对第一凸缘部分在相应的一对接合区域与所述一对第二凸缘部分接触,和

通过对所述一对接合区域施加热和压力以使第一热固性树脂具有第三固化度且第二热固性树脂具有第四固化度,由此接合所述第一部分前体与所述第二部分前体,第三固化度大于第一固化度且第四固化度大于第二固化度,其中所述能量吸收结构包括一对凸缘和池室,所述一对凸缘分别设置在所述一对接合区域处,并且所述池室包括池室壁和至少部分由所述池室壁限定的内部区域,所述池室壁包括第一壁部分和第二壁部分。

[2].上述[1]所述的方法,其中:

所述布置包括使所述一对第一凸缘部分与所述一对第二凸缘部分在相应的接合区域直接接触;且

所述接合进一步包括在所述接合区域交联第一热固性树脂与第二热固性树脂。

[3].上述[1]所述的方法,其中所述形成进一步包括在接合前在第一壁部分与第二壁部分之间放置心轴(mandrel)。

[4].上述[1]所述的方法,其中:

所述布置进一步包括在所述第一部分前体与所述第二部分前体之间放置第三部分前体,以使所述第三部分前体与所述一对第一凸缘部分和所述一对第二凸缘部分在相应的接合区域直接接触,所述第三部分前体包含第三热固性树脂;和

所述接合进一步包括在相应的接合区域交联所述第三热固性树脂与所述第一热固性树脂和所述第二热固性树脂。

[5].上述[4]所述的方法,进一步包括在所述形成之前模制所述第三部分前体,所述第三部分前体包含第三热固性树脂,所述模制包括部分固化所述第三热固性树脂,使得所述第三热固性树脂具有小于1的第五固化度,其中所述接合使得所述第三热固性树脂具有大于第五固化度的第六固化度。

[6].上述[4]所述的方法,其中:

所述第三部分前体包含第三热固性树脂;

在所述形成之前,所述第三部分前体具有预定粘度和第五固化度,所述第五固化度为大约0;和

所述接合使得所述第三热固性树脂具有大于第五固化度的第六固化度。

[7].上述[4]所述的方法,其中所述第三部分前体包含多个增强纤维,至少一部分所述多个增强纤维基本平行于所述凸缘的厚度取向。

[8].上述[4]所述的方法,其中所述第三部分前体包含大于或等于大约0.1µm的平均粗糙度、表面纹理、多个肋(rib)或其任意组合。

[9].上述[4]所述的方法,其中所述凸缘各自具有大于或等于大约10mm的宽度,在池室壁与相应的凸缘远端之间限定所述宽度。

[10].上述[1]所述的方法,其中:

模制第一部分前体包括基于来自第一电介质固化传感器(dielectriccuresensor)的输出来确定所述第一热固性树脂具有第一固化度;

模制第二部分前体包括基于来自第二电介质固化传感器的输出来确定所述第二热固性树脂具有第二固化度;和

所述接合包括基于来自第三电介质固化传感器的输出来确定所述第一热固性树脂具有第三固化度且所述第二热固性树脂具有第四固化度。

[11].上述[1]所述的方法,其中:

模制第一部分前体包括基于第一平均模具温度来确定所述第一热固性树脂具有第一固化度;

模制第二部分前体包括基于第二平均模具温度来确定所述第二热固性树脂具有第二固化度;和

所述接合包括基于第三平均模具温度来确定所述第一热固性树脂具有第三固化度且所述第二热固性树脂具有第四固化度。

[12].上述[1]所述的方法,进一步包括在池室壁中形成排液开口(weepopening)。

[13].能量吸收结构,其包括:

第一部分,其包括一对第一凸缘部分和设置在所述一对第一凸缘部分之间的第一壁部分,所述第一部分包含第一热固性聚合物;

第二部分,其包括第二对凸缘部分和设置在所述第二对凸缘部分之间的第二壁部分,所述第二部分包含第二热固性聚合物;

池室,其包括池室壁和至少部分由所述池室壁限定的第一内部区域,所述池室壁包括第一壁部分与第二壁部分;

一对凸缘,其分别包括所述一对第一凸缘部分和所述一对第二凸缘部分,其中所述第一热固性聚合物在所述一对凸缘处与所述第二热固性聚合物交联。

[14].上述[13]所述的能量吸收结构,其中:

所述池室在具有第一壁厚度和第一最大尺寸的第一末端与具有第二壁厚度和第二最大尺寸的第二末端之间沿池室轴延伸;

所述第二末端配置为响应对池室的冲击在第一末端之前破损(fail);和

(i)第二厚度小于第一厚度,(ii)第二最大尺寸小于第一最大尺寸,或(iii)第二厚度小于第一厚度且第二最大尺寸小于第一最大尺寸。

[15].上述[13]所述的能量吸收结构,其中:

所述池室包括第一池室和第二池室,所述第一池室具有第一刚度并沿第一池室轴延伸,和所述第二池室具有大于第一刚度的第二刚度并沿第二池室轴延伸;

所述第一池室限定了基本平行于所述第一池室轴的第一长度和基本垂直于所述第一池室轴的第一最大尺寸;

所述第二池室限定了基本平行于所述第二池室轴的第二长度和基本垂直于所述第二池室轴的第二最大尺寸;和

(i)第二长度大于第一长度,(ii)第二最大尺寸大于第一最大尺寸,或(iii)第二长度大于第一长度且第二最大尺寸大于第一最大尺寸。

[16].上述[13]所述的能量吸收结构,进一步包括外壳,所述外壳包括外壳壁和第二内部区域,所述能量吸收结构设置在第二内部区域中,并连接到外壳壁上。

[17].能量吸收结构,其包括:

第一部分,其包括第一对凸缘部分和设置在所述第一对凸缘部分之间的第一壁部分,所述第一部分包含第一热固性聚合物;

第二部分,其包括第二对凸缘部分和设置在所述第二对凸缘部分之间的第二壁部分,所述第二部分包含第二热固性聚合物;

第三部分,其包含第三热固性聚合物;

池室,其包括池室壁和至少部分由所述池室壁限定的第一内部区域,所述池室壁包括第一壁部分和第二壁部分;

一对凸缘,其分别包括所述第一对凸缘部分和所述第二对凸缘部分,其中所述第三热固性聚合物在所述一对凸缘处与所述第一热固性聚合物和所述第二热固性聚合物交联。

[18].上述[17]所述的能量吸收结构,其中:

所述池室在具有第一壁厚度和第一最大尺寸的第一末端与具有第二壁厚度和第二最大尺寸的第二末端之间沿池室轴延伸;

所述第二末端配置为响应对池室的冲击在第一末端之前破损;和

(i)第二厚度小于第一厚度,(ii)第二最大尺寸小于第一最大尺寸,或(iii)第二厚度小于第一厚度且第二最大尺寸小于第一最大尺寸。

[19].上述[17]所述的能量吸收结构,其中:

所述池室包括第一池室和第二池室,所述第一池室具有第一刚度并沿第一池室轴延伸,和所述第二池室具有大于第一刚度的第二刚度并沿第二池室轴延伸;

所述第一池室限定了基本平行于所述第一池室轴的第一长度和基本垂直于所述第一池室轴的第一最大尺寸;

所述第二池室限定了基本平行于所述第二池室轴的第二长度和基本垂直于所述第二池室轴的第二最大尺寸;和

(i)第二长度大于第一长度,(ii)第二最大尺寸大于第一最大尺寸,或(iii)第二长度大于第一长度且第二最大尺寸大于第一最大尺寸。

[20].上述[17]所述的能量吸收结构,进一步包括外壳,所述外壳包括外壳壁和第二内部区域,所述能量吸收结构设置在第二内部区域中并连接到外壳壁上。

在各个方面,本公开提供了制造能量吸收结构的方法。该方法包括模制第一部分前体。该第一部分前体包含第一热固性树脂。模制包括部分固化第一热固性树脂,使得第一热固性树脂具有小于1的第一固化度,且第一热固性树脂处于凝胶化玻璃状态。该第一部分前体包括一对第一凸缘部分和设置在所述一对第一凸缘部分之间的第一壁部分。该方法进一步包括模制第二部分前体。该第二部分前体包含第二热固性树脂。该模制包括部分固化第二热固性树脂,使得第二热固性树脂具有小于1的第二固化度,且第二热固性树脂处于凝胶化玻璃状态。该第二部分前体包括一对第二凸缘部分和设置在所述一对第二凸缘部分之间的第二壁部分。该方法进一步包括形成该能量吸收结构。该形成包括在模具中布置该第一部分前体与该第二部分前体,使得所述一对第一凸缘部分在相应的一对接合区域与所述一对第二凸缘部分接触。该形成进一步包括通过对所述一对接合区域施加热和压力以使第一热固性树脂具有第三固化度且第二热固性树脂具有第四固化度,由此接合该第一部分前体与该第二部分前体。第三固化度大于第一固化度且第四固化度大于第二固化度。该能量吸收结构包括一对凸缘和池室(cell)。所述一对凸缘分别设置在所述一对接合区域处。该池室包括池室壁和至少部分由该池室壁限定的内部区域。该池室壁包括第一壁部分和第二壁部分。

在一个方面,该布置包括在相应的接合区域使所述一对第一凸缘部分与所述一对第二凸缘部分直接接触。该接合进一步包括在该接合区域交联第一热固性树脂与第二热固性树脂。

在一个方面,该形成进一步包括在接合前在第一壁部分与第二壁部分之间放置心轴(mandrel)。

在一个方面,该布置进一步包括在该第一部分前体与该第二部分前体之间放置第三部分前体,以使该第三部分前体与所述一对第一凸缘部分和所述一对第二凸缘部分在相应的接合区域直接接触。该第三部分前体包含第三热固性树脂。该接合进一步包括在相应的接合区域交联该第三热固性树脂与该第一热固性树脂和该第二热固性树脂。

在一个方面,该方法进一步包括在所述形成之前模制该第三部分前体。该第三部分前体包含第三热固性树脂。该模制包括部分固化该第三热固性树脂,使得该第三热固性树脂具有小于1的第五固化度。该接合使得该第三热固性树脂具有大于第五固化度的第六固化度。

在一个方面,该第三部分前体包含第三热固性树脂。在所述形成之前,该第三部分前体具有预定粘度和第五固化度,该第五固化度为大约0。该接合使得该第三热固性树脂具有大于第五固化度的第六固化度。

在一个方面,该第三部分前体包含第三多个增强纤维。至少一部分所述第三多个增强纤维基本平行于该凸缘的厚度取向。

在一个方面,该第三部分前体包含大于或等于大约0.1µm的平均粗糙度、表面纹理、多个肋或其任意组合。

在一个方面,该凸缘各自具有大于或等于大约10mm的宽度。在池室壁与相应的凸缘远端之间限定该宽度。

在一个方面,模制第一部分前体包括基于来自第一电介质固化传感器的输出来确定该第一热固性树脂具有第一固化度。模制第二部分前体包括基于来自第二电介质固化传感器的输出来确定该第二热固性树脂具有第二固化度。该接合包括基于来自第三电介质固化传感器的输出来确定该第一热固性树脂具有第三固化度且该第二热固性树脂具有第四固化度。

在一个方面,该方法进一步包括在池室壁中形成排液开口。

在各个方面,本公开提供了一种能量吸收结构,其包括第一部分、第二部分、池室和一对凸缘。该第一部分包括一对第一凸缘部分和设置在所述一对第一凸缘部分之间的第一壁部分。该第一部分包含第一热固性聚合物。该第二部分包括第二对凸缘部分和设置在所述第二对凸缘部分之间的第二壁部分。该第二部分包含第二热固性聚合物。该池室包括池室壁和至少部分由该池室壁限定的第一内部区域。该池室壁包括第一壁部分和第二壁部分。所述一对凸缘分别包括所述一对第一凸缘部分和所述一对第二凸缘部分。该第一热固性聚合物在所述一对凸缘处与该第二热固性聚合物交联。

在一个方面,该池室在具有第一壁厚度和第一最大尺寸的第一末端与具有第二壁厚度和第二最大尺寸的第二末端之间沿池室轴延伸。该第二末端配置为响应对池室的冲击在第一末端之前破损。至少以下的一种:(i)第二厚度小于第一厚度,(ii)第二最大尺寸小于第一最大尺寸,或(iii)第二厚度小于第一厚度且第二最大尺寸小于第一最大尺寸。

在一个方面,该池室包括第一池室和第二池室。该第一池室具有第一刚度并沿第一池室轴延伸。该第二池室具有大于第一刚度的第二刚度并沿第二池室轴延伸。该第一池室限定了基本平行于该第一池室轴的第一长度和基本垂直于该第一池室轴的第一最大尺寸。该第二池室限定了基本平行于该第二池室轴的第二长度和基本垂直于该第二池室轴的第二最大尺寸。至少以下的一种:(i)第二长度大于第一长度,(ii)第二最大尺寸大于第一最大尺寸,或(iii)第二长度大于第一长度且第二最大尺寸大于第一最大尺寸。

在一个方面,该能量吸收结构进一步包括外壳,该外壳包括外壳壁和第二内部区域,该能量吸收结构设置在第二内部区域中,并连接到外壳壁上。

在各个方面,本公开提供了一种能量吸收结构,其包括第一部分、第二部分、第三部分、池室和一对凸缘。该第一部分包括第一对凸缘部分和设置在所述第一对凸缘部分之间的第一壁部分。该第一部分包含第一热固性聚合物。该第二部分包括第二对凸缘部分和设置在所述第二对凸缘部分之间的第二壁部分。该第二部分包含第二热固性聚合物。该第三部分包含第三热固性聚合物。该池室包括池室壁和至少部分由该池室壁限定的第一内部区域。该池室壁包括第一壁部分和第二壁部分。所述一对凸缘分别包括所述第一对凸缘部分和所述第二对凸缘部分。该第三热固性聚合物在所述一对凸缘处与该第一热固性聚合物和该第二热固性聚合物交联。

在一个方面,该池室在具有第一壁厚度和第一最大尺寸的第一末端与具有第二壁厚度和第二最大尺寸的第二末端之间沿池室轴延伸。该第二末端配置为响应对池室的冲击在第一末端之前破损。至少以下的一种:(i)第二厚度小于第一厚度,(ii)第二最大尺寸小于第一最大尺寸,或(iii)第二厚度小于第一厚度且第二最大尺寸小于第一最大尺寸。

在一个方面,该池室包括第一池室和第二池室。该第一池室具有第一刚度并沿第一池室轴延伸。该第二池室具有大于第一刚度的第二刚度并沿第二池室轴延伸。该第一池室限定了基本平行于该第一池室轴的第一长度和基本垂直于该第一池室轴的第一最大尺寸。该第二池室限定了基本平行于该第二池室轴的第二长度和基本垂直于该第二池室轴的第二最大尺寸。至少以下的一种:(i)第二长度大于第一长度,(ii)第二最大尺寸大于第一最大尺寸,或(iii)第二长度大于第一长度且第二最大尺寸大于第一最大尺寸。

在一个方面,该能量吸收结构进一步包括外壳,所述外壳包括外壳壁和第二内部区域,该能量吸收结构设置在第二内部区域中并连接到外壳壁上。

由本文中提供的描述容易看出其它适用领域。概述中的描述和具体实例仅意在举例说明而无意限制本公开的范围。

附图概述

本文中描述的附图仅用于说明所选实施方案而非所有可能的实施方式,并且无意限制本公开的范围。

图1是根据本公开的各个方面的能量吸收组装件的第一截面图;

图2是图1的能量吸收组装件的外壳的透视图;

图3是图1的能量吸收组装件的能量吸收组件的透视图;

图4是在图1的线4-4处截取的图1的能量吸收组装件的第二截面图;

图5是在图1的线5-5处截取的图1的能量吸收组装件的第三截面图;

图6是根据本公开的各个方面的另一能量吸收组装件的截面图;

图7是根据本公开的各个方面的能量吸收组装件的板的截面图;

图8是根据本公开的各个方面的另一能量吸收组装件的截面图;

图9是根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件的截面图;

图10是根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件的截面图;

图11是根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件的截面图;

图12是根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件的截面图;

图13是根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件的截面图;

图14是根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件的截面图;

图15是根据本公开的各个方面的能量吸收组件的透视图;

图16是根据本公开的各个方面的另一能量吸收组件的透视图;

图17是描绘根据本公开的各个方面形成能量吸收组件的第一和第二模制步骤的图;

图18是描绘根据本公开的各个方面制造能量吸收组装件的方法的流程图;

图19是根据本公开的各个方面用于形成波纹状组件前体的模制方法的示意图;

图20是根据本公开的各个方面用于形成横向组件前体的模制方法的示意图;

图21-22涉及定制粘度横向组件前体;图21是该前体的透视图;图22是描绘粘度随温度而变的图;

图23-24描绘了根据本公开的各个方面用于形成能量吸收组件的布置过程;图23是示意图;图24是透视图;

图25是根据本公开的各个方面用于形成另一能量吸收组件的布置过程的示意图;

图26是根据本公开的各个方面用于形成能量吸收组件的心轴放置过程的示意图;

图27是根据本公开的各个方面用于形成能量吸收组件的另一心轴放置过程的示意图;

图28是根据本公开的各个方面的能量吸收组件的截面图;和

图29是根据本公开的各个方面的另一能量吸收组装件的截面图。

在附图的几个视图中,相应的标号指示相应的部件。

发明详述

提供示例性实施方案以使本公开彻底并向本领域技术人员充分传达其范围。阐述了许多具体细节,例如具体组成、组分、装置和方法的实例,以提供本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员显而易见的是,不需要使用具体细节,示例性实施方案可以具体体现为许多不同的形式,它们都不应被视为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中,没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。

本文所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案而无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明,本文所用的单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式。术语“包含”、“包括”、“含有”和“具有”是可兼的,因此规定了所述特征、要素、组合物、步骤、整数、操作和/或其集合的存在,但不排除一种或更多种其它特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或其集合的存在或加入。尽管开放式术语“包括”应被理解为用于描述和要求保护本文中所述的各种实施方案的非限制性术语,但在某些方面,该术语可替代地理解为更具限制性和局限性的术语,如“由……组成”或“基本由……组成”。由此,对叙述组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤的任意给定实施方案,本公开还具体包括由或基本由此类所述组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤组成的实施方案。在“由……组成”的情况下,替代实施方案排除任何附加的组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤,而在“基本由……组成”的情况下,从此类实施方案中排除实质上影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤,但是实质上不影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤可以包括在该实施方案中。

本文中描述的任何方法步骤、工艺和操作不应解释为必定要求它们以所论述或例示的特定次序实施,除非明确确定为一定的实施次序。还要理解的是,除非另行说明,可以使用附加或替代的步骤。

当组件、元件或层被提到在另一元件或层“上”、“啮合”、“连接”或“耦合”到另一元件或层上,其可以直接在另一组件、元件或层上、啮合、连接或耦合到另一组件、元件或层上,或可能存在中间元件或层。相反,当一种元件被提到直接在另一元件或层上、“直接啮合”、“直接连接”或“直接耦合”到另一元件或层上,可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似方式解释(例如“之间”vs“直接在...之间”,“相邻”vs“直接相邻”等)。本文所用的术语“和/或”包括一个或多个相关罗列项的任何和所有组合。

尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种步骤、元件、组件、区域、层和/或区段,但这些步骤、元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制,除非另外指出。这些术语仅用于将一个步骤、元件、组件、区域、层或区段区分于另一步骤、元件、组件、区域、层或区段。除非文中清楚明示,术语如“第一”、“第二”和其它数值术语在本文中使用时并不暗示次序或顺序。因此,下文论述的第一步骤、元件、组件、区域、层或区段可以被称作第二步骤、元件、组件、区域、层或区段而不背离示例性实施方案的教导。

为了容易描述,在本文中可以使用空间或时间上相对的术语,如“之前”、“之后”、“内”、“外”、“下”、“下方”、“下部”、“上”、“上部”等描述如附图中所示的一种元件或特征与另一元件或特征的关系。空间或时间上相对的术语旨在包括除附图中所示的取向外该装置或系统在使用或操作中的不同取向。

在本公开通篇中,数值代表近似测量值或范围界限以包括与给定值的轻微偏差和大致具有所列值的实施方案以及确切具有所列值的实施方案。除了在详述最后提供的实施例中之外,本说明书(包括所附权利要求)中的参数(例如量或条件)的所有数值应被理解为在所有情况中被术语“大约”修饰,无论在该数值前是否实际出现“大约”。“大约”是指所述数值允许一定的轻微不精确(接近该值的精确性;大致或合理地接近该值;几乎)。如果由“大约”提供的不精确性在本领域中不以这种普通含义理解,本文所用的“大约”至少是指可能由测量和使用此类参数的普通方法造成的变动。例如,“大约”可以包含小于或等于5%、任选小于或等于4%、任选小于或等于3%、任选小于或等于2%、任选小于或等于1%、任选小于或等于0.5%和在某些方面任选小于或等于0.1%的变动。

此外,范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开,包括对这些范围给出的端点和子范围。

现在将参照附图更充分地描述示例性实施方案。

能量吸收组装件(也称为“压溃组装件”)在车辆中用于通过受控变形来吸收碰撞能量。通常,能量吸收组装件可以由金属(如铝或钢)或聚合物材料(如注塑聚合物或纤维增强聚合物复合材料)来构造。金属压溃构件通常吸收能量,因为分子彼此滑过以使该组件变形而不破裂。与复合材料能量吸收组装件相比,金属能量吸收组装件可能沉重且复杂。由于组件数量大,金属能量吸收组装件的组装可能耗费大量时间。例如,单个金属能量吸收组装件可能包括多个隔板(bulkhead),这些隔板是单独制造的(例如通过冲压)并彼此固定(例如通过焊接)。

一些聚合物能量吸收组装件通过注塑来成型。某些几何形状,如波纹状或蜂巢结构,可能需要复杂的工具加工,并因此难以定制成特定的车辆或装载条件。此外,注塑组件可能不含增强纤维,或可能包含非常短的增强纤维。一些聚合物能量吸收组装件通过接合多个组件来形成,这可能需要较不复杂的工具加工。但是,模制后接合操作,如通过紧固件和/或粘合剂,可能提高制造工艺的复杂程度。此外,此类能量吸收组装件在接头处可能具有其它潜在的破损模式,这会导致压溃性能在冲击中降低。

在各个方面,本公开提供了具有整体或连续结构的能量吸收组件和组装件,其基本不具有接头、接缝、粘合剂或机械紧固件。该能量吸收组件可以具有定制的压溃引发(crushinitiation),使得破损(failure)在所需位置处开始。该能量吸收组件可以沿纵轴具有定制的刚度,如适应具有可变刚度的车辆区域,同时保持恒定的总体横向(cross-car)刚度。在各个方面,本公开还提供了经由两步骤模制工艺制造能量吸收组装件的方法,如下文更详细地描述的那样。

能量吸收组装件或结构

参照图1-5,提供了根据本公开的各个方面的能量吸收组装件10。该能量吸收组装件10通常包括能量吸收组件12和外壳14。该短语“能量吸收结构”可用于指单独的能量吸收组件12,或包括该能量吸收组件12的能量吸收组装件10。该能量吸收组装件10可以设置在包括第一轴16、第二轴18和第三轴20的正交坐标系中。

在某些方面,该能量吸收组装件10可以是车辆边梁(rocker)。当该能量吸收组装件10是车辆边梁时,该第一轴16可以基本与该车辆的纵轴或前后轴(fore-aft)平行来取向。该第二轴18可以在基本横向方向上取向。该第三轴20可以垂直于该车辆构造成在其上行进的表面来取向(例如第三轴20可以基本垂直)。

能量吸收组件12可以通常包括一个或多个池室30,其中池室30通过凸缘32彼此间隔开。每个池室30包括池室壁34。该池室壁34至少部分限定了池室内部区域36。每个池室30沿池室轴38延伸。在某些方面,该池室轴38可以基本彼此平行且基本平行于该第二轴18。在一个实例中,该能量吸收组件12包括多个池室30。在另一实例中,该能量吸收组件12包括设置在一对凸缘32之间或与单个凸缘32相邻的单个池室30。

该能量吸收组件12包括第一波纹状组件部分40和第二波纹状组件部分42。在某些方面,该第一和第二组件部分40、42可以具有基本相同的几何形状(例如形状与尺寸),以使该第二组件部分42是该第一组件部分40关于中心平面(未显示)的镜像。该第一和第二组件部分40、42可以配合以形成具有整体结构的能量吸收组件12。因此,该能量吸收组件12可以基本不具有接头或接缝。

如图3中最佳显示的那样,该第一组件部分40包括一个或多个第一壁部分44和一个或多个第一凸缘部分46。该第一壁部分44相对于第一凸缘部分46交替设置。该第一壁部分44可以至少部分限定脊或峰。该第二组件部分42包括一个或多个第二壁部分48和一个或多个第二凸缘部分50。该第二壁部分48相对于第二凸缘部分50交替设置。该第二壁部分48可以至少部分限定槽或谷。

如图2中最佳显示的那样,该外壳14包括外壳壁60和至少部分由该外壳壁60限定的外壳内部区域62。该外壳壁60可以沿纵向外壳轴64延伸。在某些方面,该纵向外壳轴64可以基本平行于该第一轴16。

该外壳壁60可以包括第一或内侧外壳部分66和第二或外侧外壳部分68。该第一和第二外壳部分66、68彼此连接,如在凸缘70处。该第一外壳部分66可以配置为连接到车辆上,如车辆的底板结构的外侧,或集成在底板结构中(例如位于该底板结构的上方或下方)。因此,该第一外壳部分66可以比第二外壳部分68更靠近车辆(即内侧)设置。

该能量吸收组件12连接到外壳14上并设置在外壳14的外壳内部区域62中。更特别地,该能量吸收组件12的第一末端72(图5)可以连接到第一外壳部分66上。作为实例,该能量吸收组件12可以通过粘合剂、多个紧固件、咬接部件(snap-infeatures)和/或机械互锁装置连接到第一外壳部分66上。该能量吸收组件12的第二末端74(图5)可以与第二外壳部分68间隔开。在各种替代方面,能量吸收组件可以在第一和第二外壳部分(未显示)之间基本跨越外壳的整个宽度延伸。该能量吸收组件可以任选连接到该第一和第二外壳部分二者上。

在一些实施方案中,能量吸收组装件包括单个能量吸收组件。在一些实施方案中,能量吸收组装件包括沿外壳长度(即平行于纵向外壳轴)的多个能量吸收组件。该能量吸收组装件可以包括单排能量吸收组件。在一些实例中,该能量吸收组件沿该外壳的整个长度均匀分布。在其它实例中,根据车辆刚度和所需压溃性能,该能量吸收元件不均匀地分布。在一些实施方案中,能量吸收组装件包括沿垂直轴的多排能量吸收组件。

材料

该能量吸收组装件10由纤维增强复合材料形成。纤维增强复合材料包括具有分布在其中的增强材料的聚合物基质。通常,作为非限制性实例,纤维增强复合材料压溃构件通过碎裂、粉碎、剥离、撕裂、层间剥离、层内剥离、纤维-基质剥离和纤维拉出破损模式(fiberpulloutfailuremode)来吸收能量。

在各个方面,该第一组件部分40包含第一聚合物复合材料,该第一聚合物复合材料包含第一聚合物和第一多个增强纤维。该第二组件部分42包含第二聚合物复合材料,该第二聚合物复合材料包含第二聚合物和第二多个增强纤维。在某些方面,该第一和第二组件部分各自包含热固性聚合物(例如环氧树脂)和碳纤维。

作为非限制性实例,合适的增强材料包括碳纤维、玻璃纤维(例如玻璃纤维、石英)、玄武岩纤维(basaltfiber)、芳族聚酰胺纤维(例如kevlar®、聚亚苯基苯并双噁唑(pbo))、聚乙烯纤维(例如高强度超高分子量(uhmw)聚乙烯)、聚丙烯纤维(例如高强度聚丙烯)、天然纤维(例如棉、亚麻、纤维素、蜘蛛丝)及其组合。增强材料可以被制造为织造织物、连续的无规织物、不连续的无规纤维、短切的无规织物、连续单向绞线(continuousstrandunidirectionalplies)、取向短切绞线(orientedchoppedstrandplies)、编织布及其任意组合。

在某些方面,该第一聚合物由第一聚合物树脂形成,该第二聚合物由第二聚合物树脂形成。该外壳14可以包含第三聚合物、第三聚合物复合材料(包含第三聚合物和第三多个增强纤维)和/或金属(例如钢、铝、镁)。该第三聚合物可以由第三聚合物树脂形成。该第一、第二和第三聚合物可以相同或不同。在一个实例中,该第一、第二和第三聚合物均相同。在另一实例中,该第一和第二聚合物是相同的,该第三聚合物是不同的。在又一实例中,该第一、第二和第三聚合物各不相同。

该第一和第二聚合物可以均为热固性聚合物,或该第一和第二聚合物可以均为热塑性聚合物。该第三聚合物可以是热固性聚合物或热塑性聚合物,无论该第一和第二聚合物是热固性聚合物还是热塑性聚合物。

合适的热固性聚合物包括:苯并噁嗪、双-马来酰亚胺(bmi)、氰酸酯、环氧树脂、酚醛树脂(pf)、聚丙烯酸酯(acrylic)、聚酰亚胺(pi)、不饱和聚酯、聚氨酯(pur)、乙烯基酯、硅氧烷、聚二环戊二烯(pdcpd)、其共聚物、及其组合。当该第一和第二聚合物是热固性聚合物时,该第一和第二聚合物在凸缘32处交联,由此直接连接第一和第二组件部分40、42以形成连续或整体的结构。

合适的热塑性聚合物可以包括:聚乙烯亚胺(pei)、聚酰胺-酰亚胺(pai)、聚酰胺(pa)(例如尼龙6、尼龙66、尼龙12)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮(pek)、聚苯硫醚(pps)、热塑性聚氨酯(tpu)、聚丙烯(pp)、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(pc/abs)、高密度聚乙烯(hdpe)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(pmma)、聚碳酸酯(pc)、聚芳醚酮(paek)、聚醚酮酮(pekk)、其共聚物、及其组合。

尺寸

在某些方面,如图4中所示,各凸缘32可以具有宽度80,所述宽度便于在制造过程中向该凸缘32基本均匀地施加压力,如下文中更详细地描述的那样。该宽度80可以基本平行于第一轴16和纵向外壳轴64来限定。例如,该宽度80可以是池室壁34与凸缘32远端82之间的该凸缘32的最短距离。该宽度80可以为大于或等于大约0.1mm以便于在模制过程中均匀施加压力。在某些方面,该宽度80可以为大于或等于大约1mm、任选大于或等于大约5mm、或任选大于或等于大约10mm。在某些方面,该宽度80可以为小于或等于大约300mm。

该第一和第二壁部分44、48各自限定了厚度。该厚度可以是均一或可变的(参见例如图10)。在某些方面,该第一和第二壁部分44、48限定了大于或等于大约1mm至小于或等于大约10mm、任选大于或等于大约1.5mm至小于或等于大约8mm、或任选大于或等于大约2mm至小于或等于大约6mm的平均厚度86(图1)。

如图5中最佳显示的那样,该能量吸收组件12的第二末端74可以通过间隙90与第二外壳部分68间隔开。在某些方面,该间隙90可以为大于或等于大约1mm至小于或等于大约30mm、任选大于或等于大约2mm至小于或等于大约20mm、或任选大于或等于大约5mm至小于或等于大约10mm。该池室30可以限定基本垂直于池室轴38的最大池室横截面尺寸94。在某些方面,该最大池室横截面尺寸94可以为大于或等于大约20mm至小于或等于大约300mm、任选大于或等于大约25mm至小于或等于大约250mm、或任选大于或等于大约30mm至小于或等于大约200mm。当能量吸收组件包括具有垂直于池室轴的基本圆形的横截面的池室时,最大池室横截面尺寸是直径。

具有横向组件的能量吸收组装件或结构

在各个方面,本公开提供了包括横向板的能量吸收组件,该横向板提高了该能量吸收组件刚度,由此提高了引发破损或压溃所需的冲击力。参照图6,提供了根据本公开的各个方面的另一能量吸收组装件110。除非另行描述,该能量吸收组装件110类似于图1-5的能量吸收组装件10。该能量吸收组装件110包括能量吸收组件112和外壳114。

该能量吸收组件112通常包括一个或多个池室116和一个或多个相对于一个或多个池室116交替设置的凸缘118。各池室116包括至少部分限定池室内部区域122的池室壁120。横向板124延伸穿过该池室内部区域122(例如所有的池室内部区域122)的至少一部分。

该能量吸收组装件110具有由类似于图3的第一组件部分40的第一波纹状组件部分130、类似于图3的第二组件部分42的第二波纹状组件部分132、和第三或横向组件部分134形成的整体结构。该第三组件部分134设置在该第一和第二组件部分130、132之间。

该第一组件部分130包括壁部分和凸缘部分,类似于图3的能量吸收组件12的第一壁部分44和第一凸缘部分46。该第二组件部分132包括壁和凸缘部分,类似于图3的能量吸收组件12的第二壁部分48和第二凸缘部分50。该第三组件部分134包括在该第一和第二组件部分130、132的凸缘部分之间对齐的接合部分136。该第三组件部分134进一步包括在该第一和第二组件部分130、132的壁部分之间对齐的芯部分136。该接合部分与芯部分136、138是第三组件部分134的一体成型区域。该名称“接合部分”和“芯部分”可以描述在能量吸收组装件110内的放置。

该池室壁120包括该第一和第二组件部分130、132的壁部分。该凸缘118包括该第一和第二组件部分130、132的凸缘部分和该第三组件部分134的接合部分136。该横向板124包括第三组件部分134的芯部分138。

该第三组件部分134可以在基本平行于纵轴140的纵向方向和基本平行于横向轴的横向方向(参见例如图3的第二轴18)上延伸。在某些方面,该第三组件部分134以及因此还有横向板124可以延伸穿过池室内部区域122的垂直中心(即沿垂直轴142的中心)。因此,该第三组件部分134和/或横向板124可以被称为中平面组件(mid-planecomponent)。该第三组件部分134可以由板形成(分别参见例如图20、21的横向前体部分610、630),以使其基本是平坦的。

该第三组件部分134可以由类似于上文结合图1-5所述的聚合物和增强纤维的聚合物和多个增强纤维形成。更特别地,该第一组件部分130可以包含第一聚合物和第一多个增强纤维,该第二组件部分132可以包含第二聚合物和第二多个增强纤维,并且该第三组件部分134可以包含第三聚合物和第三多个增强纤维。该第三聚合物可以与第一和/或第二聚合物和/或增强纤维相同或不同。

在第一实例中,该第一、第二和第三聚合物是独立选择的热固性聚合物。在某些方面,该第一和第二聚合物可以是相同的热固性聚合物,且该第三聚合物可以是不同的热固性聚合物(例如具有定制粘度的热固性聚合物,如下文结合图21-22更详细地讨论的那样)。在某些方面,该第三聚合物可以具有不同于该第一和第二聚合物的固化度(doc)。在某些方面,该第一、第二和第三聚合物可以包括相同的热固性聚合物。在第二实例中,该第一和第二聚合物是独立选择的热固性聚合物,且该第三聚合物是热塑性聚合物。在第三实例中,该第一和第二聚合物是独立选择的热塑性聚合物,且该第三聚合物是热塑性聚合物。

在各个方面,横向组件部分可以包括一个或多个特征以便于粘接和/或粘附到第一和第二组件部分上。该横向组件可以包含多个增强纤维。在一些实例中,该第三组件部分的第三多个增强纤维的至少一部分基本平行于凸缘的厚度(即基本平行于垂直轴)取向。

在其它实例中,第三或横向组件可以包含纹理化表面、具有多个脊的粗糙化表面、或其任意组合。作为实例,纹理化表面可以包括交叉阴影线(cross-hatching)、滚花(knurling)、冲窝(dimpling)、涡旋(swirls)、螺旋(spiraling)、或其任意组合。粗糙化表面可以具有至少0.1µm的平均粗糙度。在某些方面,该平均粗糙度可以为大于或等于大约0.2µm至小于或等于大约10µm,任选该粗糙度可以为大于或等于大约0.3µm至小于或等于大约8µm,或任选该粗糙度可以为大于或等于大约0.4µm至小于或等于大约6µm。参照图7,提供了根据本公开的各个方面的另一横向组件部分160。该横向组件部分160包括第一表面162和第二表面164。该第一和第二表面162、164各自包括多个脊166。该脊166可以基本彼此平行地设置。

池室形状

根据本公开的各个方面的能量吸收组件的池室可以具有多种形状与尺寸。池室可以限定基本垂直于相应池室轴的横截面形状。作为实例,横截面形状可以包括空心圆(图8)、三角形、四边形(例如矩形、菱形)、五边形、六边形(图3)、七边形、八边形、九边形或十边形。能量吸收组件可以包括沿其长度的超过一个横截面形状,如用于定制刚度,这在下文结合图14-15更详细地讨论。此外,能量吸收组装件可以包括多个具有横截面形状不同的池室的能量吸收组件。

参照图8,提供了根据本公开的各个方面的另一能量吸收组装件180。除非另行描述,该能量吸收组装件180可以类似于图1-5的能量吸收组装件110。该能量吸收组装件180包括能量吸收组件182和外壳184。该能量吸收组件182包括一个或多个池室186和一个或多个相对于该凸缘188交替设置的凸缘188。该池室186沿相应的池室轴190延伸。该池室186限定了基本垂直于相应的池室轴190的中空圆形横截面形状。

在各个方面,能量吸收组件的表面可以是光滑的,在池室与凸缘之间具有平滑过渡。参照图9,提供了根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件210。该能量吸收组装件210可以包括能量吸收组件212和外壳214。除非另行描述,该能量吸收组装件210可以类似于图1-5的能量吸收组装件10。

该能量吸收组件212包括一个或多个池室216和一个或多个凸缘218。该能量吸收组装件210包括第一组件部分220和第二组件部分222。该第一和第二组件部分220、222限定了波形形状,使得该能量吸收组件212在池室216与凸缘218之间包括平滑的过渡。因此,该能量吸收组件212可以表现出沿其长度224(即基本平行于纵轴)的基本均匀的性能并在破损或压溃方面表现良好。

各凸缘218可以限定半径226。该半径226可以大于或等于大约1mm以促进制造过程中压力的均匀分布。在某些方面,该半径可以为大于或等于大约2mm至小于或等于大约20mm。

定制的压溃引发

在各个方面,能量吸收组件可以构造为用于定制的压溃或破损引发(tailoredcrushorfailureinitiation)。更特别地,能量吸收组件可以配置为在池室的外侧端部上引发压溃,如通过横截面尺寸(例如直径)(图11-13)、池室壁厚度(图10)、相对于池室轴的壁角度、和/或形状方面的差异。参照图10,提供了根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件240。除非另行描述,该能量吸收组装件240可以类似于图1-5的het能量吸收组装件10。

该能量吸收组装件240包括能量吸收组件242和外壳244。该外壳244可以通常包括第一或内侧外壳部分246和连接到第一外壳部分246上的第二或外侧外壳部分248。该能量吸收组件242连接到第一外壳部分246上。

该能量吸收组件242包括一个或多个池室250,各自沿池室轴252在第一末端254与第二末端256之间延伸。每个池室250包括至少部分限定池室内部区域260的池室壁258。该池室壁258限定了在第一末端254处的第一厚度262和在第二末端256处的不同的第二厚度264。该第二厚度264小于该第一厚度262以便促进在第一末端254之前在第二末端256处的压溃引发。

参照图11,提供了根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件280。除非另行描述,该能量吸收组装件280可以类似于图1-5的能量吸收组装件10。该能量吸收组装件280包括能量吸收组件282和外壳284。该外壳284可以通常包括第一或内侧外壳部分286和连接到该第一外壳部分286上的第二或外侧外壳部分288。该能量吸收组件282连接到该第一外壳部分286上。

该能量吸收组件242包括一个或多个池室290,各自沿池室轴292在第一末端294与第二末端296之间延伸。该第一末端294限定了第一最大横截面尺寸298(例如第一直径),且第二末端296限定了不同的第二最大横截面尺寸300(例如第二直径)。该第二最大横截面尺寸300可以小于该第一最大横截面尺寸298,以便促进在第一末端294之前在第二末端296处的压溃引发。

参照图12,提供了根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件320。除非另行描述,该能量吸收组装件320可以类似于图1-5的能量吸收组装件10。该能量吸收组装件320包括能量吸收组件322和外壳324。该外壳324包括第一或内侧外壳部分326和第二或外侧外壳部分328。

该能量吸收组件322包括一个或多个沿相应的池室轴332延伸的池室330。各池室330在第一末端334与第二末端336之间延伸,其中第一末端334连接到第一外壳部分326上。各池室330包括第一池室部分338和第二池室部分340,其中第一池室部分338设置在第二池室部分340的内侧。在某些方面,池室可以包括沿池室轴的超过两个部分。

该第一池室部分338可以具有基本恒定的第一横截面尺寸342。该第二池室部分340可以在与第一池室部分338相邻的第一横截面尺寸342与第二末端336处的第二横截面尺寸344之间逐渐变细(例如截头圆锥形)。该第二横截面尺寸344可以小于该第一横截面尺寸342,以便促进在第一末端334之前在第二末端336处的压溃引发。在某些替代方面,第一部分可以逐渐变细,并且第二部分可以具有基本恒定的直径。

参照图13,提供了根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件360。除非另行描述,该能量吸收组装件360可以类似于图1-5的能量吸收组装件10。该能量吸收组装件360包括能量吸收组件362和外壳364。该外壳364包括第一或内侧外壳部分366和第二或外侧外壳部分368。

该能量吸收组件362包括一个或多个沿相应的池室轴372延伸的池室370。各池室370在第一末端374与第二末端376之间延伸,其中第一末端374连接到第一外壳部分366上。各池室370包括第一池室部分378和第二池室部分380,其中第一池室部分378设置在第二池室部分380的内侧上。在某些方面,池室可以包括沿池室轴的超过两个部分。

该第一池室部分378可以在第一末端374处的第一横截面尺寸382与相邻于第二池室部分380的第二横截面尺寸384之间逐渐变细(例如截头圆锥形)。该第一池室部分378可以包括相对于池室轴372形成第一角度的第一壁部分386。

该第二池室部分380可以在与第一池室部分378相邻的第二横截面尺寸384与第二末端376处的第三横截面尺寸388之间逐渐变细(例如截头圆锥形)。该第三横截面尺寸388可以小于该第二横截面尺寸384,以便促进在第一末端374之前在第二末端376处的压溃引发。该第二池室部分380可以包括相对于池室轴372形成第二角度的第二壁部分390。该第一和第二角度可以具有不同的量级。该第二角度可以具有小于第一角度的量级。在某些替代方面,第二角度可以具有大于第一角度的量级。

定制的刚度

车辆组件的横向刚度,如在车辆底板处,可以沿车辆纵轴而变。例如,车辆底板可以在局部加强件处具有较高的刚度,并在远离局部加强件的区域具有较低的刚度。但是,在一些情况下,可能有利的是对作为整体的车辆在每个冲击位置处吸收相同的能量总量。在一些设计中,能量吸收组件的引发破损并由此吸收冲击能量的局部力低于底板结构及其加强件的引发压溃/压曲破损的力,以促进该能量吸收组件在地板结构之前破损。

结构吸收的总能量是其材料和设计(例如形状和/或尺寸)的函数。可能有利的是,利用遍布能量吸收结构的均匀材料(例如纤维增强复合材料)使能量吸收组件吸收的能量最大化。因此,能量吸收组件的几何形状可以是不均匀的以控制引发破损所需的力。通常,稳定性较差的结构在较低的冲击力下开始破损,而在冲击路径中放置更多的材料,以使吸收的总能量沿能量吸收组装件的整个长度是相同的。

在各个方面,能量吸收组装件和/或组件可以具有定制的刚度。更特别地,刚度在能量吸收组装件或组件的长度(即基本上平行于纵轴)上可以是不均匀的。刚度可以通过池室高度变化(图14)、池室长度变化(图15)和/或能量吸收组件在外壳内的分布来定制。参照图14,提供了根据本公开的各个方面的又一能量吸收组装件410。除非另行描述,该能量吸收组装件410可以类似于图1-5的能量吸收组装件10。

该能量吸收组装件410包括能量吸收组件412和外壳414。该能量吸收组件412包括与多个凸缘交替分布的多个池室。该池室具有不同高度和相应的不同刚度。更特别地,所述多个池室可以包括第一多个池室416、第二多个池室418和第三多个池室420。在各种替代方面,能量吸收组件可以包括少于三组的具有不同刚度的多个池室,或者超过三组的具有不同刚度的多个池室。此外,所述多个可以根据车辆设计按需分布,并且不需要作为重复模式而重复。

该第一、第二和第三多个池室416、418、420具有相应的第一、第二和第三最大尺寸422、424、426和相应的第一、第二和第三刚度。在某些方面,该最大尺寸422、424、426可以基本平行于垂直轴428测得。该第二最大尺寸424可以大于该第一最大尺寸422。因此,该第二刚度可以大于该第一刚度。该第三最大尺寸426可以大于该第二最大尺寸424。因此,该第三刚度可以大于该第二刚度。

在一个实例中,该能量吸收组装件410与车辆底板相邻连接到车辆上。该第一多个池室416可以沿纵轴430与车辆底板的最高刚度区域对齐。该第二多个池室418可以沿纵轴430与车辆底板的中间刚度区域对齐。该第三多个池室420可以沿纵轴430与车辆底板的最低刚度区域对齐。因此,该车辆作为一个整体在沿纵轴430的各个位置处可以具有基本均匀的能量吸收特性。

参照图15,提供了根据本公开的各个方面的又一能量吸收组件450。除非另行描述,该能量吸收组件450可以类似于图3的能量吸收组件12。该能量吸收组件450包括至少一个第一池室452、至少一个第二池室454,、第一凸缘456、第二凸缘458和第三凸缘460。该第一凸缘456设置在该第一和第二池室452、454之间。该第一池室452设置在该第一和第二凸缘456、458之间。该第二池室454设置在该第一和第三凸缘456、460之间。在各种替代方面,能量吸收组件可以具有超过两个具有不同刚度的池室。

该能量吸收组件450可以沿纵轴462在外壳(未显示)中延伸。该能量吸收组件450可以沿横向轴464在构造为连接到外壳上的第一末端466与第二末端468之间延伸。该第一池室452沿基本平行于横向轴464的第一池室轴470延伸。该第一池室452限定了沿第一池室轴470的第一长度472。该第二池室454沿基本平行于横向轴464的第二池室轴474延伸。该第二池室454限定了沿第二池室轴474的第二长度476。该第二长度476与该第一长度472是不同的。该第二长度476可以大于该第一长度472,以使该第二池室454具有大于该第一池室452的刚度。

在一个实例中,该能量吸收组装件450与车辆底板相邻连接到车辆上。该第一池室452可以沿纵轴462与车辆底板的最高刚度区域对齐。该第二池室454可以沿纵轴462与车辆底板的最大刚度区域对齐。因此,该车辆作为一个整体在沿纵轴462的各个位置处可以具有基本均匀的能量吸收特性。

附加特征

参照图16,提供了根据本公开的各个方面的另一能量吸收组件490。除非另行描述,该能量吸收组件490可以类似于图3的能量吸收组件12。该能量吸收组件490包括具有第一池室壁493的第一组件部分492和具有第二池室壁495的第二组件部分494。该第一和第二池室壁493、495中的至少一个(例如该第二池室壁495)限定了开口,如排液开口496。该排液开口496可以促进排出例如由于雨水或制造(例如来自材料处理涂料或浴)所产生的液体。可以在后处理中模制或形成开口。

经由两步骤模制制造能量吸收组件的方法

在各个方面,本公开提供了在两步骤模制工艺中制造能量吸收组装件的方法。组件前体部分在第一模制步骤中形成,并且在第二模制步骤中接合以形成整体能量吸收组件,由此消除对模制后接合操作(如粘合剂和/或机械紧固件)的需要。当第一和第二聚合物是热塑性聚合物时,该组件前体部分在第一温度下模制,并在大于或等于第一温度的第二温度下接合。或者,当第一和第二聚合物是热塑性聚合物时,可以在一步工艺中模制组件前体。当第一和第二聚合物是热固性聚合物且横向组件前体包括作为热塑性聚合物的第三聚合物时,热固性和热塑性聚合物可以反应并形成连接以接合组分。

当该第一和第二聚合物是热固性聚合物时,将该组件前体部分模制至第一doc,并在大于第一doc的第二doc处接合。doc被定义为反应的聚合物(以j/g为单位)与总潜在反应(以j/g为单位)(如果所有聚合物均反应的化)的比。因此,该第一和第二聚合物在接头处交联。参照图17,提供了描绘根据本公开的各个方面的两步骤热固性模制过程的图。x轴510代表以分钟为单位的胶凝或玻璃化时间。y轴512代表等温温度,以k为单位。第一曲线514显示代表性热固性聚合物的凝胶化。第二曲线516表示代表性热固性聚合物的玻璃化。在第一区域518中,代表性热固性聚合物为液体。在凝胶化与玻璃化之间的第二区域520中,代表性热固性聚合物为溶胶/凝胶橡胶。在第三区域522中,代表性热固性聚合物为胶凝玻璃。

在所示实例中,第一模制步骤524将代表性热固性聚合物保持在恒定温度下直到玻璃化(显示在第一doc525处),并随后冷却该代表性热固性聚合物。第二模制步骤526将代表性热固性聚合物升高至更高温度以达到更高的doc(显示在第二doc527处),并随后冷却代表性热固性聚合物。根据本公开的各个方面的方法可以使用替代路径来达到第一和第二doc。例如,方法可以包括如所示的等温加热,或动态加热。该第一和第二模制步骤还可以包括向所有或部分的代表性热固性聚合物施加压力。

参照图18,提供了描绘根据本公开的各个方面经由两步骤模制来制造能量吸收组装件的方法的流程图。该方法通常包括在540处模制或获得组件前体,在544处在模具中布置组件前体,在546处接合组件前体以形成能量吸收组件,任选在552处实施后处理步骤,以及任选在556处将能量吸收组件连接到外壳上。下面更详细地描述这些方法步骤中的每一个。

模制或获得组件前体

在540处,该方法包括模制或获得组件前体。参照图19,根据本公开的各个方面,在模具582中形成波纹状组件前体580。该模具582可以包括第一或凸出部分584和第二或凹陷部分586。该模具582可以包括电介质固化传感器588和/或平均模具温度传感器(未显示)。在一些实例中,平均模具温度可以是设定点。

该组件前体580可以是第一组件前体或第二组件前体。在某些方面,第一和第二组件前体可以是相同的。该方法可以包括形成多个组件前体以便在后续操作中使用。该组件前体580包括一个或多个壁部分590和一个或多个相对于壁部分590交替设置的凸缘部分592。

模制复合材料前体580包括向聚合物树脂施加热和压力。当聚合物树脂是热固性聚合物树脂时,模制导致部分交联,使得热固性聚合物树脂具有第一doc。该第一doc大于0且小于1。在第一doc处,该热固性聚合物树脂已经玻璃化并且为凝胶化玻璃。可以基于来自电介质固化传感器588的输出和/或平均模具温度、在模具中的时间、和模制压力来监控doc。当该聚合物树脂是热塑性聚合物树脂时,模制包括将热塑性聚合物树脂加热至低于热塑性聚合物的熔融温度的第一温度。

参照图20,根据本公开的各个方面,在模具612中形成横向组件前体610。该模具612可以包括电介质固化传感器614和/或平均模具温度传感器(未显示)。在一些实例中,平均模具温度可以是设定点。该横向组件前体610可以是基本平坦的。模制可以如上文就模制波纹状组件前体580所述包括向热固性或热塑性聚合物树脂施加热和压力。

参照图21,根据本公开的各个方面,可以提供横向组件前体630,而不进行初始模制步骤以部分固化热固性聚合物树脂。例如,当该横向组件前体630具有足够高的粘度以承受处理时,可以省略初始模制步骤(例如如结合图21所述)。该横向组件前体630可以具有0的doc并为溶胶/凝胶橡胶态。

参照图22,提供了根据本公开的各个方面随温度而变的粘度的图。x轴640代表以℃为单位的温度。y轴642代表以pa·s为单位的复数粘度。第一、第二和第三曲线644、646、648对应于第一、第二和第三代表性热固性树脂。如该图中所示,可以定制热固性树脂的粘度。在某些方面,可以通过添加填充材料,如二氧化硅、炭黑或化学增稠链结构剂来定制粘度。在某些方面,横向组件前体630在模制温度下具有大于或等于大约100pa·s的粘度,任选在室温下具有大于或等于大约150pa·s的粘度,或任选在室温下具有大于或等于大约180pa·s的粘度。

在模具中布置组件前体

回到图18,在544处,该方法包括在模具中布置组件前体。根据本公开的各个方面,图23-25涉及在模具中布置包含热固性聚合物树脂的组件前体,而不使用心轴以保持组件前体之间的间隔。根据本公开的各个方面,图26-27涉及在模具中布置包含热固性或热塑性聚合物树脂的组件前体,使用心轴以保持组件前体之间的间隔。

参照图23–24,波纹状组件前体580可以布置在模具660中。该波纹状组件前体580的凸缘部分592可以在相应的接合区域662直接接触。该模具660可以包括第一凹陷部分664、第二凹陷部分666和一个或多个电介质固化传感器668。在各种替代方面,该第一凹陷部分664可以与模具582的凹陷部分586(图19)相同。

参照图25,在另一实例中,波纹状组件前体580布置在模具680中,横向组件前体610(或横向组件前体630,非图21)设置在其间。该横向组件前体610的接合部分681在接合区域682与各个波纹状组件前体580的凸缘部分592直接接触。

参照图26,在又一实例中,波纹状组件前体580布置在模具660中。心轴690设置在相应的组件前体580的壁部分590之间。该心轴690可以由适于承受模制的温度和压力的材料制成。例如,该心轴690可以包括铝、钢或在模制温度下保持其结构完整性的其它材料。该心轴690可以在后续接合操作过程中保持波纹状组件前体580之间的间隔。

参照图27,在又一实例中,在模具680中布置波纹状组件前体580和横向组件前体610(或横向组件前体630,图21)。心轴700设置在波纹状组件前体580的壁部分590与横向组件前体610的芯部分702之间以便在后续接合操作过程中保持组件前体580、610之间的间隔。

接合组件前体

回到图18,在548处,将组件前体接合以形成能量吸收组装件。接合该组件前体包括向该聚合物树脂施加热和压力。当该聚合物树脂是热固性聚合物树脂时,接合引发附加的交联,以使该热固性聚合物树脂或聚合物具有大于第一doc且小于或等于1的第二doc。在第二doc处,该热固性聚合物树脂或聚合物玻璃化并处于凝胶化玻璃状态。可以基于来自电介质固化传感器588的输出和/或平均模具温度、模具中的时间和压力来监控doc。接合导致波纹状组件前体580中的热塑性聚合物树脂跨越相应的波纹状组件前体580之间的边界交联,由此将组件前体580接合成基本上不具有接头、接缝、粘合剂或紧固件的整体结构。

尽管在所示实例中,所有波纹状组件前体580均由相同的聚合物形成并具有基本相同的doc,在某些替代方面,波纹状组件前体可以具有不同的聚合物和/或doc。相应的组件前体的doc可以类似以改善加工和粘附。例如,第一和第二波纹状前体组件的doc可以在彼此的10%以内、任选在彼此的5%以内、任选在彼此的2%以内、或任选在彼此的1%以内。

当该聚合物树脂是热塑性聚合物树脂时,接合包括将热塑性聚合物树脂加热到大于或等于第一温度且小于熔融温度的第二温度。在接合过程中,该组件前体580熔合在一起成为不具有接头、接缝、粘合剂或紧固件的整体结构。尽管在所示的所有实例中,波纹状组件前体580由相同的聚合物形成,但它们也可以由不同的热塑性聚合物形成。

回到图23-24和26,接合可以包括在接合区域662施加压力。在图23-24的实施方案中,壁部分590上的压力可以最小化以减少或防止壁部分590的变形。在图26的实施方案中,当心轴690保持间隔时,可以在波纹状组件前体580上均匀地施加压力。可以形成如图28中所示的能量吸收组件720。该能量吸收组件720可以类似于图3的能量吸收组件12。该能量吸收组件720可以是基本不具有接头、接缝、粘合剂或紧固件的整体结构。

回到图25和27,接合可以包括在接合区域682施加压力。在图25的实施方案中,壁部分上的压力可以最小化以减少或防止壁部分的变形。在图27的实施方案中,当心轴700保持间隔时,可以在波纹状组件前体580上均匀地施加压力。能量吸收组件730可以类似于图6的能量吸收组件112。该能量吸收组件730可以是基本不具有接头、接缝、粘合剂或紧固件的整体结构。

后处理

回到图18,在552处,可以任选进行后处理步骤。例如,可以在图16中显示的能量吸收组件720或730中机加工出排液开口(参见例如图16的排液开口496)。

形成能量吸收组装件

回到图18,在556处,该能量吸收组件720或730可以任选连接到外壳上,如以任何上文所述的布置,以形成能量吸收组装件。连接可以包括使用粘合剂和/或机械紧固件。在某些方面,该能量吸收组装件可以是车辆组件,如汽车边梁。但是,该能量吸收组装件可以替代地用在汽车上的其它位置,或用在其它车辆上,如船只、休闲车、农业设备、卡车、公共汽车、火车或飞机。此外,本文中描述的能量吸收组装件和方法可用于非汽车应用。

为了说明和描述提供实施方案的上述描述。其无意穷举或限制本公开。一个特定实施方案的单个要素或特征通常不限于该具体实施方案,而是在适用时可互换并可用于所选实施方案,即使没有明确展示或描述。其也可以以许多方式改变。此类变动不应被视为背离本公开,所有这样的修改意在包括在本公开的范围内。

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