专利名称：用于管状结构的加强件和加强方法
技术领域：
本发明涉及管状结构的加强件，更具体地，提供了用于加强管状结构内壁的纤维增强塑料加强件。
背景技术：
现有技术已经提出了中空管状结构(例如在车身结构中)能够通过将金属或塑料补块安装到管状结构的内侧或外侧上而被加强。将希望的是在车身结构的内侧上提供纤维增强塑料加强件，特别是在可以优化加强效果以在需要少量加强的区域中提供较小的加强效果并且在将从增大加强获益的那些区域中提供较大的加强效果的情况下。此外，将希望的是在沿其长度变化周边尺寸的中空管状结构(例如当管状结构在管状结构的壁形状上具有凸起时)内提供纤维增强塑料加强件。
发明内容
用于加强中空管状结构的加强件和加强方法包括提供浸渍树脂的柔性纤维材料的第一片，其具有在端壁之间延伸的第一和第二侧边缘。第一片卷起成为管状形状并且在第一片的第一和第二侧边缘之间提供缝隙以形成管状加强件。可充气气囊贯穿管状加强件延伸并且充气以使管状加强件膨胀并压迫管状加强件到与中空管状结构内壁接触，使得树脂固化时第一片结合到内壁以加强管状结构。第一片能够具有叠层加厚区域，从而在由叠层加厚区域接触的管状结构区域中提供额外的加强。叠层加厚区域能够由附接到第一片的柔性纤维材料的第二片提供。第一片的侧边缘之间的缝隙能够为可分开的缝隙，当气囊充气以允许第一片与管状结构的比管状结构其余部分具有更大周边的区域接触时，该可分开的缝隙分开。本发明的进一步应用领域从其后提供的详细说明将变得显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例，虽然阐述了本发明的示范性实施例，仅用于说明的目的而不打算限制本发明的范围。1. 一种用于加强具有内壁的中空管状结构的加强件，包括
浸渍树脂的柔性纤维材料的第一片，其具有在端壁之间延伸的第一和第二侧边缘； 所述第一片具有叠层加厚区域；
所述第一片卷起成为管状形状并且具有在所述第一和第二侧边缘之间提供的缝隙使得所述第一片形成为管状形状；以及
可充气气囊，其贯穿所述第一片的管状形状延伸，从而充气以使所述第一片膨胀到与所述中空管状结构的内壁接触，使得所述树脂固化时所述第一片和所述叠层加厚区域将结合到所述内壁以加强所述管状结构。2.如方案1所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其为浸渍树脂的柔性纤维材料第二片，所述第二片附接到所述第一片。
3.如方案1所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其通过在所述第一片中产生折叠使得所述第一片的一部分覆在其自身上并产生叠层加厚而提供。4.如方案1所述的加强件，其特征在于，进一步包括缝隙，其附接所述片的第一和第二侧边缘，所述缝隙为可分开的缝隙，如果和需要允许气囊将所述第一片压靠在所述管状结构的内壁上时，所述缝隙分开。5.如方案1所述的加强件，其特征在于，进一步包括缝隙，其附接所述片的第一和第二侧边缘，所述缝隙为永久的缝隙，当充气的气囊将所述第一片压靠在所述管状结构的内壁上时，所述缝隙继续附接所述片的第一和第二侧边缘。6.如方案2所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其通过针步， 粘结剂或机械紧固件附接到所述第一片。7.如方案1所述的加强件，其特征在于，进一步包括所述第一片的第一和第二侧边缘之间的缝隙，其为针步，粘结剂或机械紧固件。8. 一种用于加强具有内壁的中空管状结构的加强件，包括
浸渍树脂的柔性纤维材料的第一片，其具有在端壁之间延伸的第一和第二侧边缘； 所述第一片卷起成为管状形状并且具有在所述第一和第二侧边缘之间提供的缝隙使得所述第一片形成为管状形状；
气囊，其贯穿所述第一片的管状形状延伸，从而充气以使所述第二片膨胀到与所述中空管状结构的内壁接触，使得所述第一片的纤维中浸渍的树脂固化时所述第一片和所述叠层加厚区域将结合到所述内壁以加强所述管状结构；
所述缝隙附接所述片的第一和第二侧边缘，所述缝隙为可分开的缝隙，如果和需要允许气囊将所述第一片压靠在所述管状结构的内壁上时，所述缝隙分开。9.如方案8所述的加强件，其特征在于，进一步包括具有叠层加厚区域的所述第一片。10.如方案9所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其通过浸渍树脂的柔性纤维材料第二片提供，所述第二片附接到所述第一片。11.如方案10所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其通过针步，粘结剂或机械紧固件附接到所述第一片。12.如方案9所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其通过在所述第一片中产生折叠使得所述第一片的一部分覆在其自身上并产生叠层加厚而提供。13.如方案10所述的加强件，其特征在于，进一步包括所述第一片的第一和第二侧边缘之间的可分开的缝隙，其通过一行或多行针步，通过粘结剂或通过多个机械紧固件提供。14. 一种用于加强具有内壁的中空管状构件的方法，包括以下步骤
提供浸渍树脂的柔性材料的第一片，所述片具有在其端部之间延伸的第一和第二侧边缘并且在其上具有至少一个叠层加厚区域；
将所述第一片卷起成为管状形状并且将所述第一和第二侧边缘附接在一起，由此产生浸渍树脂的柔性材料的管状加强构件，其在管状构件上具有至少一个叠层加厚区域； 将柔性材料的管状加强构件插入管状结构构件中；
将可充气气囊插入柔性材料的管状加强构件中并且使气囊充气，使得柔性材料的管状加强构件向外膨胀到与管状结构构件的内壁接触；以及
固化所述树脂，使得所述管状加强构件永久地粘结到所述管状结构构件的内壁，其中叠层加厚区域在叠层加厚和所述管状结构构件的内壁之间的接触区域中提供所述管状结构构件的一部分的额外加强。15.如方案12所述的方法，其特征在于，进一步包括通过可分开的缝隙将所述第一片的第一和第二侧边缘附接在一起，使得如果结构管状构件的周边超过管状构件的周边，可分开的缝隙将分开并且允许在所述可充气气囊的促动下所述第一片向外膨胀到与所述管状结构构件的内壁完全接触。16.如方案12所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述可充气气囊附接到柔性材料的管状构件，使得所述可充气气囊在所述树脂固化之后继续存在于加强的结构构件内。17.如方案12所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述可充气气囊的充气已经使柔性材料的第一片向外膨胀到与管状结构构件的内壁接触之后，将所述可充气气囊从所述管状加强构件移走。18. 一种用于加强具有内壁的中空管状构件的方法，包括以下步骤
提供浸渍树脂的柔性材料的第一片，所述片具有在其端部之间延伸的第一和第二侧边缘并且在其上具有至少一个叠层加厚区域；
将所述第一片卷起成为管状形状并且将所述第一和第二侧边缘经由可分开的缝隙附接在一起，由此产生浸渍树脂的柔性材料的管状加强构件； 将柔性材料的管状加强构件插入管状结构构件中；
将可充气气囊插入柔性材料的管状加强构件中并且使气囊充气，使得柔性材料的管状加强构件向外膨胀到与管状结构构件的内壁接触，并且在需要允许向外膨胀的地方使可分开的缝隙分开；以及
固化所述树脂，使得所述管状加强构件永久地粘结到所述管状结构构件的内壁。19.如方案18所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述第一片上提供叠层加厚区域，从而在叠层加厚和所述管状结构构件的内壁之间的接触区域中提供所述管状结构构件的一部分的额外加强。20.如方案18所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述可充气气囊附接到柔性材料的管状构件，使得所述可充气气囊在所述树脂固化之后继续存在于加强的结构构件内。
根据详细说明和附图本发明将更完全地理解，其中 图1是浸渍树脂的柔性纤维片的透视图。图2是示出了卷起以形成管状加强件的图1的柔性纤维片和用于插入管状形状的可充气气囊的透视图。图3是具有管状加强件和插入其中的可充气气囊的金属管状结构的透视图。图4是类似于图3的剖面图，但是示出了已经充气使管状加强件膨胀到与管状结构内壁接合的可充气气囊。
图5和6示出了用于产生柔性片中的叠层区域的可选方法。
具体实施例方式某些示范性实施例的以下说明性质上是示范性的，且并不打算限定本发明及其应用或用途。参照图1，柔性材料的第一片10被示出并且包括浸渍树脂的柔性纤维片。纤维片可为碳纤维，玻璃纤维或其他已知的纤维材料。纤维材料的纤维能够为单向的、机织的、针刺或其他产品。纤维材料的片浸渍树脂。此类柔性片材料是公知的并且可商业获得，有时候称作高性能纤维加强的塑料或纤维加强的塑料。如图1所示，第一片10具有端部12、14和侧边缘16、18。端部12和14之间的距离限定第一片10的长度L。侧边缘16和18之间的距离限定第一片10的宽度W。图1还示出了柔性材料的第二片对，其覆在第一片10上。第二片M具有端部沈、 28和侧边缘30、32。端部沈和28之间的距离限定第二片M的长度L2。第二片M的侧边缘30和32之间的距离限定第二片M的宽度Ψ2。图1是示出了覆在第一片10上的第二片M的透视图。图2示出了附接到第一片 10的第二片M。第二片M到第一片10的附接通过任何已知的装置实现。例如，图2示出了针步行38和针步行40。替代地，机械紧固件(例如卡钉)能够安装在第二片M和第一片 10之间。或者，粘结剂可用于将第二片M附接到第一片10。浸入第一片10和第二片24 的树脂能够用作粘结剂以将第二片M粘结到第一片10。第二片M用于提供第一片10的叠层加厚。图2还示出了第一片10已经卷起成为管状形状。第一片10的侧边缘16已经适当地附接到第一片10的侧边缘18，使得第一片10现在已经变成柔性护套状管状加强构件， 其总体由附图标记46指代。由附图标记52指示的针步行附接在侧边缘16和18之间。替代地，侧边缘16和18由机械紧固件(例如卡钉)或由适当的粘结剂附接。图2还示出了金属线钩M和56，其适当地附接到管状加强构件46的端部。这些钩M和56将用于放置管状加强构件46，如此后将进一步讨论的。图2还示出了可充气气囊58，其准备插入管状加强构件46中。可充气气囊58由可膨胀材料(例如橡胶或天然橡胶)制成，并且形成气密封闭件。空气或其他流体能够通过止回阀60被加到可充气气囊58，以此来使可充气气囊58充气或放气。另外，可充气气囊 58在其一端具有第一钩64并且在其另一端具有第二钩66。这些钩64和66将被用于放置放气的气囊58，如此后将进一步讨论的。图3是示出了总体由附图标记76指代的中空管状结构的透视图。如图3和4所示，中空管状结构76例如截面是六角形的并且由在凸缘84和86处焊接在一起的上半部管 78和下半部管80制成。中空管状结构76具有内壁90，其限定中空管状结构76的周边或外围。如图3和4可见，中空管状结构76在其一个壁上具有鼓起物94。由内壁90限定的周边在中空管状结构76的没有鼓起物94的那些区域为较小周边，并且在鼓起物94出现的那些区域为较大周边。在图3中，将看到管状加强构件46已经被插入中空管状结构76并且通过在中空管状结构76端部上装配钩M和56而保持就位。如图3可见，管状加强构件46已经定向成使得由第二片M提供的叠层区域与具有鼓起物94的中空管状结构76的壁对齐。图3 还示出了放气的气囊58已经被安装到管状加强构件46中并且其的钩64和66已经被钩在中空管状结构76的端部上。在图4中，将看到可充气气囊58已经充气使得管状加强构件46已经膨胀并且被向外推到与中空管状结构76的内壁90完全接触(包括鼓起物94内的内壁90部分)。如上所述，内壁90的周边在接触鼓起物94的区域较大。因此如图4可见，管状加强构件46到鼓起物94中的向外膨胀已经引起针步行52在被断开或拉开的第一片10的侧边缘16和18 之间起作用，由此在管状加强构件46中产生间隙98。以此方式，针步52的拉开已经使管状加强构件46能够向外膨胀到鼓起物94中以提供中空管状结构76包含鼓起物94的区域的确实的加强。另外，第一片10具有由附接到其上的第二片M提供的叠层加厚的部分已经被放置到在鼓起物94处与内壁90接触，使得第二片M的存在提供了在鼓起物94的区域处的额外叠层加厚和加强效果。在如图4所示管状加强构件46已经与壁90接合之后，浸入第一片10和第二片M 的树脂将固化。这种固化能够例如通过向中空管状结构76施加热而发生。可充气气囊58 能够保持充气并且保持就位以在固化期间抵靠内壁90牢固地保持管状加强构件46。替代地，浸入第一片10的树脂可为有足够粘性的以保持管状加强构件46与内壁90接触而不用气囊58辅助，使得气囊在树脂固化之前能够放气并移走。另一方面，还可行的是将可充气气囊58暂时地或永久地留在中空管状结构46内的位置上，尤其是在由于中空管状结构76 的形状或气囊并入较大车身结构中而使气囊58的移走变得困难或棘手的情况下。尽管图1至4示出了本发明的第一实施例，将理解的是，本领域技术人员将认识到很多替代实施例落入本发明的范围内。例如，图1示出了片10的叠层加厚由与第一片10 一样长的第二片M提供。然而，第二片M的尺寸能够被适当调整以在第一片10的任何较大或较小区域提供希望的叠层加厚和额外加强。例如，如果需要的话，第二片M能够设定尺寸并且定位在第一片10的任何位置上，其将仅在鼓起物94处提供额外加强。图5示出了可选布置，其中第一片110的叠层加厚能够通过在第一片110中产生折叠然后在112和114处提供针步而提供。类似地，图6示出了另一可选布置，其中第一片 120已经聚拢并向下折叠，并且提供针步122以提供叠层加厚区域。因此，叠层加厚区域能够通过将第一片折叠到其自身上，产生提供叠层加厚的重叠而提供。图2示出了金属钩，其已经埋入可充气气囊58的端部和管状加强构件46的端部。 在一些情况下，管状加强构件46可具有足够的刚性而不使用钩M和56。另外，将理解的是钩54，56，64和66就是能够用于将管状加强构件46和可充气气囊58可靠地放置在中空管状结构76内的机构的一个例子。例如，粘结剂，卡扣紧固件，铆钉或其他已经紧固件能够用于实现管状加强构件46和/或可充气气囊58在管状结构76内的暂时或永久放置。将第一片10的侧边缘16和18附接在一起的缝隙能够为可分开的或永久的。在一些情况下，会希望的是沿侧边缘16和18的长度的一部分提供永久缝合或其他永久附接， 同时沿侧边缘16和18的长度的另一部分提供可分开的拉开附接。附图的图3和4在此处示出了与鼓起物94对齐和接触的由第二片M提供的叠层加厚区域。然而，能够从第二片M的额外加强效果获益的结构构件76的另一区域将在上半部管78和下半部管80之间的焊接点的位置。如果需要的话，管状加强构件46能够在结构构件76内定向成第二片M对齐以与上半部管78和下半部管80之间的接点重叠。而且，会希望的是在多个位置将多个第二片M提供到管状加强构件46上，使得结构构件76 能够在多个位置被加强。另外，尽管图3示出了具有上半部管78和下半部管80的结构构件的例子，在机动车结构中还非常普遍的是利用对接接头或搭接接头首尾相连地结合管状部段。本发明可有利地用于在管状结构首尾相连地连接在一起处的对接接头或搭接接头处提供加强。 因此，将看到本发明提供了新的和改进的用于加强中空管状结构的加强和加强方法。
权利要求
1.一种用于加强具有内壁的中空管状结构的加强件，包括浸渍树脂的柔性纤维材料的第一片，其具有在端壁之间延伸的第一和第二侧边缘； 所述第一片具有叠层加厚区域；所述第一片卷起成为管状形状并且具有在所述第一和第二侧边缘之间提供的缝隙使得所述第一片形成为管状形状；以及可充气气囊，其贯穿所述第一片的管状形状延伸，从而充气以使所述第一片膨胀到与所述中空管状结构的内壁接触，使得所述树脂固化时所述第一片和所述叠层加厚区域将结合到所述内壁以加强所述管状结构。
2.如权利要求1所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其为浸渍树脂的柔性纤维材料第二片，所述第二片附接到所述第一片。
3.如权利要求1所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其通过在所述第一片中产生折叠使得所述第一片的一部分覆在其自身上并产生叠层加厚而提供。
4.如权利要求1所述的加强件，其特征在于，进一步包括缝隙，其附接所述片的第一和第二侧边缘，所述缝隙为可分开的缝隙，如果和需要允许气囊将所述第一片压靠在所述管状结构的内壁上时，所述缝隙分开。
5.如权利要求1所述的加强件，其特征在于，进一步包括缝隙，其附接所述片的第一和第二侧边缘，所述缝隙为永久的缝隙，当充气的气囊将所述第一片压靠在所述管状结构的内壁上时，所述缝隙继续附接所述片的第一和第二侧边缘。
6.如权利要求2所述的加强件，其特征在于，进一步包括叠层加厚区域，其通过针步， 粘结剂或机械紧固件附接到所述第一片。
7.如权利要求1所述的加强件，其特征在于，进一步包括所述第一片的第一和第二侧边缘之间的缝隙，其为针步，粘结剂或机械紧固件。
8.一种用于加强具有内壁的中空管状结构的加强件，包括浸渍树脂的柔性纤维材料的第一片，其具有在端壁之间延伸的第一和第二侧边缘； 所述第一片卷起成为管状形状并且具有在所述第一和第二侧边缘之间提供的缝隙使得所述第一片形成为管状形状；气囊，其贯穿所述第一片的管状形状延伸，从而充气以使所述第二片膨胀到与所述中空管状结构的内壁接触，使得所述第一片的纤维中浸渍的树脂固化时所述第一片和所述叠层加厚区域将结合到所述内壁以加强所述管状结构；所述缝隙附接所述片的第一和第二侧边缘，所述缝隙为可分开的缝隙，如果和需要允许气囊将所述第一片压靠在所述管状结构的内壁上时，所述缝隙分开。
9.一种用于加强具有内壁的中空管状构件的方法，包括以下步骤提供浸渍树脂的柔性材料的第一片，所述片具有在其端部之间延伸的第一和第二侧边缘并且在其上具有至少一个叠层加厚区域；将所述第一片卷起成为管状形状并且将所述第一和第二侧边缘附接在一起，由此产生浸渍树脂的柔性材料的管状加强构件，其在管状构件上具有至少一个叠层加厚区域； 将柔性材料的管状加强构件插入管状结构构件中；将可充气气囊插入柔性材料的管状加强构件中并且使气囊充气，使得柔性材料的管状加强构件向外膨胀到与管状结构构件的内壁接触；以及固化所述树脂，使得所述管状加强构件永久地粘结到所述管状结构构件的内壁，其中叠层加厚区域在叠层加厚和所述管状结构构件的内壁之间的接触区域中提供所述管状结构构件的一部分的额外加强。
10. 一种用于加强具有内壁的中空管状构件的方法，包括以下步骤 提供浸渍树脂的柔性材料的第一片，所述片具有在其端部之间延伸的第一和第二侧边缘并且在其上具有至少一个叠层加厚区域；将所述第一片卷起成为管状形状并且将所述第一和第二侧边缘经由可分开的缝隙附接在一起，由此产生浸渍树脂的柔性材料的管状加强构件； 将柔性材料的管状加强构件插入管状结构构件中；将可充气气囊插入柔性材料的管状加强构件中并且使气囊充气，使得柔性材料的管状加强构件向外膨胀到与管状结构构件的内壁接触，并且在需要允许向外膨胀的地方使可分开的缝隙分开；以及固化所述树脂，使得所述管状加强构件永久地粘结到所述管状结构构件的内壁。
全文摘要
本发明涉及用于管状结构的加强件和加强方法。具体地，用于加强中空管状结构的加强件和加强方法，包括浸渍树脂的柔性纤维材料的第一片。第一片卷起成为管状形状并且在第一片的第一和第二侧边缘之间提供缝隙以形成管状加强件。可充气气囊贯穿管状加强件延伸并且充气以压迫管状加强件到与管状结构内壁接触。树脂固化时第一片将结合到内壁以加强管状结构。第一片能够具有叠层加厚区域，从而提供额外的加强。第一片的侧边缘之间的缝隙能够为可分开的缝隙，当气囊充气以允许第一片与管状结构的比管状结构周边更大的周边的区域接触时，该可分开的缝隙分开。
文档编号F16S3/00GK102466127SQ20111036489
公开日2012年5月23日 申请日期2011年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者A. 埃扎特 H., E. 里奇 J., R. 肯农 M. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司