具有泡沫层和空心的吹塑成型车辆部件的制作方法

本发明总体涉及用于车辆中的部件，并且更具体地涉及一种与正驾驶座椅(captain’s seat)一起使用的多层扶手以及一种车辆保险杠。

背景技术：

扶手例如是车辆中的正驾驶座椅的常见部件。当前正驾驶座椅扶手由多种方法生产。一体注射成型的扶手总体具有开放的下表面，该下表面包括多个尖锐的边缘，该边缘在碰撞事件期间会造成伤害。两件注射成型的扶手可以缓解边缘尖锐的问题，但需要部件定位在一起(卡合或以其它方式)并且利用如螺钉的紧固件固定。由于这个以及其它原因，两件注射成型扶手也是就制造而言相对昂贵的。在泡沫中成型的冲压钢扶手是制造扶手的又一种方式。但冲压钢扶手总体沉重并且因此不太理想。相应地，存在对于质量轻、形成为整体件、并且在未消除任何尖锐边缘的情况下使该尖锐边缘最小化的正驾驶座椅扶手的需求。

本发明涉及用在车辆中的部件，该部件包括用于正驾驶座椅的扶手以及保险杠，它们从多层型坯中挤出以形成质量轻、整体的并且在没有消除尖锐边缘的情况下最小化任何尖锐边缘的结构意义的部件。

技术实现要素：

根据这里所述的目的和效益，提供一种用于车辆正驾驶座椅的扶手。该扶手可以宽泛地描述为包含外层以及限定空心的内层。

在一个可行的实施例中，内层和外层中的至少一个包括加强材料。在另一实施例中，内层和外层中的至少一个沿其长度改变厚度。在再一可行的实施例中，空心是被分隔的。

在又一可行的实施例中，内层包括塑料和发泡剂。

在另一可行的实施例中，用于车辆正驾驶座椅的扶手包括外层、泡沫中间层以及限定空心的内层。

在再一可行的实施例中，内层、泡沫中间层和外层中的至少一个包括加强材料。在另一实施例中，内层、泡沫中间层和外层中的至少一个沿其长度改变厚度。在又一实施例中，空心是被分隔的。

在再一可行的实施例中，内层包括塑料和发泡剂。

在其它可行的实施例中，上文所述的扶手被包含在车辆内。

根据再一可行的实施例，提供一种用于车辆的保险杠。该保险杠可以宽泛地描述为包含外层和限定空心的内层。内层和外层中的至少一个可以包括加强材料。在另一可行的实施例中，内层和外层中的至少一个沿其长度改变厚度。在再一可行的实施例中，空心被分隔并且内层可以为了刚度而融合在一起。在又一可行的实施例中，内层可以包括塑料和发泡剂。

在另一可行的实施例中，保险杠可以包括外层、泡沫中间层和限定空心的内层。内层、泡沫中间层和外层中的至少一个可以包括加强材料。在另一实施例中，内层、中间层和外层中的至少一个可以沿其长度改变厚度。在又一实施例中，空心被分隔并且内层可以为了刚度而融合到一起。

根据另一方面，提供一种形成车辆正驾驶座椅的扶手的方法。该方法可以宽泛地描述为包含下列步骤：(a)形成具有第一层和第二层的型坯；(b)在形成型坯之前将发泡剂混合到第二层内；(c)将型坯进给到形如扶手的第一模部和第二模部之间；(d)通过将第一模部和第二模部移动到一起来夹紧型坯以形成模具；以及(e)利用吹送空气向外推动型坯的第一层和第二层，以使第一层邻近模具，以及第二层形成扶手的空心，该空心被第二层在冷却期间的膨胀部分地填充。

在另一可行的实施例中，该方法进一步包括在形成型坯之前加强第一层和第二层中的至少一个的步骤。该加强步骤可以进一步包含将加强纤维混合到型坯的第一层和第二层中的至少一个内。

在另一可行的实施例中，该方法进一步包括改变第一层和第二层中的至少一个的厚度的步骤。在再一实施例中，该方法可以进一步包括分隔扶手的空心的步骤。

根据再一方面，提供一种形成车辆正驾驶座椅的扶手的方法。该方法可以宽泛地描述为包含下列步骤：(a)形成具有第一层、第二层和第三层的型坯；(b)在形成型坯之前将发泡剂混合到第二层内；(c)将型坯进给到形如扶手的第一模部和第二模部之间；(d)通过将第一模部和第二模部移动到一起来夹紧型坯以形成模具；以及(e)利用吹送空气向外推动型坯的第一层、第二层和第三层，以使第一层邻近模具，第二层在第一层和第三层之间膨胀并且第三层形成扶手的空心，该空心被第二层在冷却期间的膨胀部分地填充。

在另一可行的实施例中，该方法进一步包含加强型坯的第一层、第二层和第三层中的至少一个的步骤。加强步骤可以进一步包括在形成型坯之前将加强纤维混合到第一层、第二层和第三层中的至少一个内。

在另一可行的实施例中，该方法可以进一步包括改变第一层、第二层和第三层中的至少一个的厚度的步骤。在再一实施例中，该方法可以进一步包括分隔扶手的空心的步骤。

根据另一方面，提供一种形成车辆保险杠的方法。该方法可以宽泛地描述为包含下列步骤：(a)形成具有第一层和第二层的型坯；(b)在形成型坯之前将发泡剂混合到第二层内；(c)将型坯进给到形如保险杠的第一模部和第二模部之间；(d)通过将第一模部和第二模部移动到一起来夹紧型坯以形成模具；以及(e)利用吹送空气向外推动型坯的第一层和第二层，以使第一层邻近模具，并且第二层形成保险杠的空心，该空心被第二层在冷却期间的膨胀部分地填充。

在另一可行的实施例中，该方法进一步包括在形成型坯之前加强第一层和第二层中的至少一个的步骤。加强步骤可以进一步包括将加强纤维混合到型坯的第一层和第二层中的至少一个内。在另一可行的实施例中，该方法可以进一步包括改变第一层和第二层中的至少一个的厚度的步骤。在 再一实施例中，该方法可以进一步包括分隔扶手的空心和/或将内层融合到一起以提供另外的刚度或刚性的步骤。

在下列说明书中，示出和描述了扶手和保险杠以及相关方法的若干优选的实施例。应认识到的是，在不脱离如上阐述以及在下列权利要求中描述的总成和方法的情况下，该扶手和保险杠以及方法能够是其它、不同的实施例并且它们的若干细节能够在多个明显的方面变化。相应地，附图和说明应该认为实质上是说明而不是限制。

附图说明

结合于此并且形成说明书的一部分的附图说明了扶手和保险杠的若干方面并且与说明书一起用于说明本发明的一些原理。在图中：

图1是扶手的平面侧视图；

图2是扶手的平面仰视图；

图3是示出了扶手以及尤其由扶手的泡沫内层所限定的空心的剖视图；

图4是示出了扶手以及尤其由扶手的内层所限定的空心的剖视图；

图5是扶手的剖视图，示出了位于空心内的分隔部，通过将泡沫内层沿着扶手的长度挤压的更近来形成分隔部；

图6是扶手的剖视图，示出了位于空心内的分隔部，通过将内层沿着扶手的长度挤压在一起来形成分隔部；

图7A是两层型坯的剖视图，型坯从挤压头挤出并且在模部之间延伸；

图7B是两层型坯的剖视图，为了形成扶手，型坯被吹塑流体向外推动以抵靠模具；

图8A是三层型坯的剖视图，型坯从挤压头挤出并且在模部之间延伸；以及

图8B是三层型坯的剖视图，为了形成扶手，型坯被吹塑流体向外推动以抵靠模具；

图9是保险杠的平面俯视图；

图10是示出保险杠以及尤其由保险杠的内层所限定的空心的剖视图；

图11是可选保险杠的剖视图，该保险杠被设计为在碰撞事件中使能量吸收最大化；

图12A是三层型坯的剖视图，型坯从挤压头挤出并且在模部之间延伸；以及

图12B是三层型坯的剖视图，为了形成保险杠，型坯被吹塑流体向外推动以抵靠模具。

现在具体参照扶手、保险杠以及相关方法的当前实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记被用于表示相同的元件。

具体实施方式

现在参照图1和2，该图说明了用于车辆正驾驶座椅的扶手10的实施例。为了舒适地支撑乘客的手臂，扶手10是细长的并且包括外层12和泡沫内层14。在所述实施例中的外层12是塑料(例如聚丙烯)。在所述实施例中的泡沫内层14是塑料(例如聚丙烯)和发泡剂的混合物。如下文中更详细地描述的，发泡剂容许泡沫内层在挤压之后和冷却期间膨胀。

将扶手10安装到正驾驶座椅靠背的安装孔16延伸穿过扶手。利用合适的紧固件(例如螺栓或螺钉)将扶手10附接到正驾驶座椅靠背。扶手10可以被泡沫衬里织物或皮革18覆盖，如本领域已知的。在附图中尤其示出了织物或皮革18和泡沫20。如图2所示，扶手10的底部是封闭、平滑的表面22。

如图3所示，扶手10的泡沫内层14限定空心24。以这种方式限制扶手内的材料可以降低整体重量，同时为扶手提供合适的刚性。发泡——即内层14膨胀——的程度取决于所用的塑料与发泡剂的比例和/或挤压的泡沫内层的厚度。在所述的实施例中，塑料和发泡剂是球状。在吹塑成型机中加热和挤压型坯之前，以所需的比例将两者混合在一起以控制内层的厚度。可选地，发泡剂可以是惰性气体(例如氮气或二氧化碳)，该惰性气 体在挤压之前被注入到熔化的塑料中。这样一种注射惰性气体的方法是卓细(Trexel)公司的发泡工艺。随着型坯被挤出，塑料上的压力被释放并且产生发泡。

在图4所示的可选实施例中，扶手26包括外层12和泡沫内层14并且进一步包括第三内层28。在所述实施例中的内层28是塑料(例如聚丙烯)并且限定空心24。

在任一所述的实施例中，外层12、泡沫内层14和/或内层28中的至少一个可以包括加强材料。加强材料可以是纤维、纤维玻璃、滑石、木材和/或碳以及本领域已知的其它含纤维材料。如下文中更详细地说明的，在实施例中所述的加强材料在加热塑料以挤出之前会与塑料(或在泡沫内层的情况下与塑料和发泡剂)混合。

类似地，在任一所述的实施例中，外层12、泡沫内层14和/或内层28中的至少一个可以在它的整个长度上改变厚度。如下文中更详细地说明的，在制造期间通过调整挤压头的间距来实现层厚度的变化。

更多地，扶手10的空心24可以包括至少一个分隔部30，如图5所示。在图5所示的实施例中，在制造期间通过改变泡沫内层14沿扶手10的长度在不同位置的厚度来形成分隔部30。以这种方式，泡沫内层14更厚以使发泡剂在冷却期间的膨胀使空心24桥接，形成分隔部30。可选地，可以调整外层和泡沫内层之间的层厚比例以实现相同的效果，即产生分隔部。

扶手26的空心24可以类似地包括至少一个分隔部32，如图6所示。在该描述的实施例中，在制造期间通过改变泡沫内层14沿扶手10的长度在不同位置的厚度来形成分隔部32。以这种方式，泡沫内层14更厚以使发泡剂在冷却期间的膨胀引起内层28使空心24桥接，形成分隔部32。可选地，可以调整外层、泡沫内层和内层之间的层厚比例以实现相同的效果，即产生分隔部。

如上文所表明的，在所述实施例中的扶手10利用吹塑成型工艺制作。包括塑料球的外层12在作为熔化的塑料32被进给到挤压头34之前在挤 压机的熔化室(未示出)内被熔化。泡沫内层14类似地包括塑料球和发泡剂球，塑料球和发泡剂球在作为熔化的塑料和发泡剂的组合物36被进给到挤压头之前被混合到一起并且在单独的熔化室内(未示出)被融化。在所述实施例中的挤压头34是双挤压头，该挤压头容许外层12和泡沫内层14同时被挤出。

如图7A中所示，总体以管状热塑料描述的型坯38由挤压头34形成并且在模部40、42之间延伸。型坯38包括外层12和泡沫内层14。如所示的，当泡沫内层14离开挤压头时，由于压力降低，泡沫内层14开始膨胀(通过附图标记44示出)。型坯38的冷却进一步促使泡沫内层14膨胀。当型坯38从挤压头34延伸了模具的长度时，模部40、42结合到一起，如动作箭头A所示，以形成扶手模具并且将型坯38夹紧就位。

如图7B中所示，通过管46引入流体，如通过动作箭头B所示。在所述的实施例中，流体是环境空气，环境空气向外推动包括外层12和泡沫内层14的型坯38以与模具的形状相配。管46是可伸缩的并且插穿模具可以使流体被吹入开口空腔24内或泡沫内层14内。由于泡沫内层14是开孔泡沫，所以流体可以移动通过泡沫内层14，对外层12和泡沫内层具有相同的作用。一经外层12和泡沫内层14被冷却并且硬化，模部40、42就被打开，如通过动作箭头C所示，并且扶手10被释放出来。需要移除被释放的扶手10上的飞边。

在上文所述的可选实施例中，第三或内层28被包括在扶手26中。在这个示例中，内层28是塑料，该塑料由在熔化室中熔化塑料球形成，如上文关于外层12所述。熔化的塑料48被进给到挤压头50，在所述实施例中挤压头50是三重挤压头。

如图8A所示，总体以管状热塑料说明的型坯52由挤压头50形成并且在模部40、42之间延伸。型坯52包括外层12、泡沫内层14和内层28。如所示的，当泡沫内层14离开挤压头50时，由于压力降低，泡沫内层14开始膨胀(如附图标记44所示)。型坯52的冷却进一步促使泡沫内层14膨胀。当型坯52从挤压头50延伸了模具长度时，模部40、42结合到一 起，如动作箭头A所示，以形成扶手模具并且将型坯52夹紧就位。

如图8B所示，通过管46引入流体，如通过动作箭头B所示。在所述的实施例中，流体是环境空气，该环境空气向外推动包括外层12、泡沫内层14和内层28的型坯52以与模具的形状相配。再次地，管46是可伸缩的并且插穿模具可以使流体被吹入开口空腔24内或泡沫内层14内。由于泡沫内层14是开孔泡沫，流体可以移动通过泡沫内层14，对外层12和泡沫内层具有相同的作用。一经外层12、泡沫内层14和内层28被冷却并且硬化，模部40、42就被打开，如通过动作箭头C所示，并且扶手26被释放出来。需要移除被释放的扶手26上的飞边。

如上文所指出的，在所述实施例中的外层12、泡沫内层14和/或内层28中的至少一个可以包括加强材料。根据该方法，在形成型坯之前，加强纤维(未示出)被混合到外层12、泡沫内层14和/或内层28中的至少一个内。加强材料可以是纤维、玻璃纤维、滑石、木材和/或碳以及本领域已知的其它纤维材料。

类似地，在任一所述实施例中，外层12、泡沫内层14和/或内层28中的至少一个在它的整个长度上可以改变厚度。如下文更详细地说明的，可以在制造期间通过调整一个或多个挤压头的间距来实现层的厚度变化。可选地，也可以利用将泡沫内层14的组分变化为包括更高百分比的发泡剂来改变层的厚度。

最后，可选实施例也可以包括将扶手10、26的空心24进行分隔的步骤。在图5所示的扶手10有两层的实施例中，在制造期间通过改变泡沫内层14沿着扶手10的长度在不同位置处的厚度来形成分隔部30、32。以这种方式，泡沫内层14更厚以使发泡剂在冷却期间的膨胀使空心24桥接，形成分隔部30。可选地，可以调整外层和泡沫内层之间的层厚比例以实现相同的结果，即形成分隔部。

参照图9和图10，示出了用于车辆的保险杠110的实施例，保险杠110包括外层112、泡沫内层114和第三内层128。在所述实施例中的外层112是塑料(例如聚丙烯)。在所述实施例中的泡沫内层14是塑料(例如 聚丙烯)和发泡剂的混合物。在所述实施例中的内层128是塑料(例如聚丙烯)并且限定空心124。如下文中更详细地描述的，发泡剂容许泡沫内层在挤出之后和冷却期间膨胀。

如图10中所示，保险杠110的泡沫内层114限定空心124。以这种方式限制保险杠内的材料降低整体重量，同时为保险杠提供了合适的刚性。泡沫内层114的发泡——即膨胀——的程度取决于所使用的塑料与发泡剂的比例和/或被挤压的泡沫内层的厚度。在所述的实施例中，塑料和发泡剂是球状。在吹塑成型机中型坯被加热和挤出之前，以所需的比例将两者混合到一起以控制泡沫内层的厚度。可选地，发泡剂可以是惰性气体(例如氮气或二氧化碳)，其在挤出之前被注入到熔化的塑料中。一种这样注入惰性气体的方法是卓细(Trexel)公司的发泡工艺。当型坯被挤出时，塑料上的压力被释放并且产生发泡。

如附图标记129进一步所示的，在空心124内的一个或多个隔室126形成期间，内层128可以被融合到一起。融合内层128提供了附加的刚度。在图11所示的可选实施例中，保险杠130以折叠状形成以在发生意外的情况下用于能量吸收。理所当然地，本发明的保险杠130可以成型为任何数量的折叠状，该折叠状提供能量吸收。

在任一所述保险杠的实施例中，外层112、泡沫内层114和/或内层128中的至少一个可以包括加强材料。加强材料可以是纤维、玻璃纤维、滑石、木材和/或碳以及本领域已知的其它纤维材料。如下文更详细地说明的，在所述实施例中的加强材料在加热塑料以挤出之前与塑料(或在泡沫内层的情况下与塑料和发泡剂)混合。

类似地，在任一所述的保险杠的实施例中，外层112、泡沫内层114和/或内层128中的至少一个在它的长度上可以改变厚度。如下文中更详细地说明的，在制造期间通过调整挤压头的间距来实现层的厚度变化。

在可选的实施例中，保险杠可以包括仅外层和形成空心的泡沫内层。外层可以是塑料(例如聚丙烯)并且泡沫内层可以是塑料和发泡剂的混合物，如保险杠的实施例中所述的。泡沫内层可以被融合到一起以形成位于 空心内的室，如上文关于三层的实施例所述的。

以与上文关于扶手10的描述相同的方式，在所述实施例中的保险杠110使用图12A所示的吹塑成型工艺制造。包括塑料球的外层112在作为熔化的塑料132被进给到挤压头134之前在挤压机的熔化室(未示出)内被熔化。泡沫内层114类似地包括塑料球和发泡剂球，塑料球和发泡剂球在作为熔化的塑料和发泡剂的组合物136被进给到挤压头之前在单独的熔化室(未示出)内混合到一起并且被熔化。内层128也是塑料，该塑料由熔化室内熔化的塑料球形成，如上文关于外层112所述。熔化的塑料148被进给到挤压头150，在所述的实施例中挤压头150是三重挤压头。

总体以管状热塑料描述的型坯152由挤压头150形成并且在模部140、142之间延伸。型坯152包括外层112、泡沫内层114和内层128。如所示的，当泡沫内层114离开挤压头时，由于压力降低，泡沫内层114开始膨胀(如通过附图标记144所示)。型坯152的冷却进一步促使泡沫内层114膨胀。当型坯152从挤压头150延伸了模具的长度时，模部140、142结合到一起，如通过动作箭头D所示，以形成保险杠模具并且将型坯152夹紧就位。

如图12B所示，通过管146引入流体，如通过动作箭头E所示。在所述的实施例中，流体是环境空气，环境空气向外推动包括外层112、泡沫内层114和内层128的型坯138以与模具的形状相配。管146可以是可伸缩的并且插穿模具可以使流体被吹入开口空腔124内或泡沫内层114内。由于泡沫内层114是开孔泡沫，流体可以移动通过泡沫内层，对外层112和泡沫内层具有相同的作用。一经外层112、泡沫内层114和内层128被冷却并且硬化，模部140、142就被打开，如通过动作箭头F所示，并且保险杠110被释放出来。需要移除被释放的保险杠上的飞边。

总之，提供的扶手和保险杠可以产生诸多效益，该扶手和保险杠包括外层和限定空心的内层以及在可选的实施例中包括限定空心的第三或内层。根据所述方法形成扶手提供了用于正驾驶座椅的扶手，其质量轻、形成为整体件并且在没有消除尖锐边缘的情况下使任何尖锐的边缘最小化。 根据所述方法形成保险杠类似地提供了质量轻、形成为整体件并且在没有消除尖锐边缘的情况下使任何尖锐的边缘最小化的保险杠。该保险杠也可以形成为具有更高的局部刚度、更高能量吸收、更短的动作(tack-off)距离、没有动作参考点并且位于能量吸收配置中。

上述内容为了说明和描述的目的而呈现。并不是要穷举或将实施例限制为所公开的确切的形式。根据上述教导可以进行明显的变化和改变。当根据其公平地、合法地以及同等地享有的范围解释时，所有这样的变化和改变都在所附权利要求的范围之内。