專利名稱：增強(qiáng)的防撞梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防撞梁和增強(qiáng)材料，以及提供這種防撞梁的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及防撞梁支撐車輛的保險(xiǎn)桿或供車輛部件增強(qiáng)撞擊增強(qiáng)的用途。
背景技術(shù)：
目前已知的復(fù)合防撞梁包括用玻璃纖維或其它聚合物纖維增強(qiáng)的聚合物基體。防撞梁也可包括金屬部件，它通常位于在其中防撞梁受到撞擊過(guò)程中的壓縮負(fù)荷的位置上。US-A-5290079給出了這種防撞梁的實(shí)例。在US-A-5290079中，防撞梁還包括織造的金屬絲網(wǎng)，它將改進(jìn)防撞梁的韌度和撓性。
目前已知的復(fù)合防撞梁一般具有的缺點(diǎn)是，它們傾向于在撞擊位置處破碎變?yōu)榛蛘邇刹糠郑蛘咦優(yōu)閿?shù)塊小的顆粒，它們朝位于防撞梁周圍處的物體突出。這會(huì)引起對(duì)這些物體進(jìn)一步的損壞。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供具有增加的抗撞擊性的改進(jìn)防撞梁。本發(fā)明的目的同樣是提供具有高的能量吸收的防撞梁。本發(fā)明另一目的是在撞擊之中和之后提供具有改進(jìn)的完整性的防撞梁。
作為本發(fā)明主題的防撞梁包括聚合物基體和金屬增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，金屬增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括一根或多根金屬軟線(cord)。優(yōu)選金屬增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括兩根或多根金屬軟線，金屬軟線優(yōu)選彼此基本上平行。
措辭“基本上平行”在某種意義上應(yīng)理解為，對(duì)于每一對(duì)金屬軟線來(lái)說(shuō)，所述軟線一根挨著另一根地存在，對(duì)于這些金屬軟線的第一根的軸上的每一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，可確定第二根金屬軟線的軸上的相關(guān)點(diǎn)，該相關(guān)點(diǎn)是第二根金屬軟線的軸與穿過(guò)第一根金屬軟線的軸上的點(diǎn)且在該點(diǎn)處垂直于第一根金屬軟線的軸向所在平面的交點(diǎn)。在每一對(duì)點(diǎn)內(nèi)，金屬軟線的軸向差小于25°，例如小于15°，或甚至小于10°，如小于5°。
防撞梁的特征在于其中認(rèn)為撞擊力在防撞梁上起作用的方向。該方向下文稱為“撞擊方向”。防撞梁的特征在于撞擊平面，它是與撞擊方向相垂直的平面。該平面的一個(gè)方向的尺寸通常相對(duì)大，和下文稱為防撞梁的長(zhǎng)度。在該撞擊平面內(nèi)的第二個(gè)方向的尺寸通常比長(zhǎng)度小得多，該方向下文稱為防撞梁的高度。與撞擊平面相垂直的防撞梁的方向的尺寸稱為防撞梁的厚度。
作為本發(fā)明主題的防撞梁的金屬軟線可以以基本上平行于防撞梁長(zhǎng)度的方向提供。
然而，最優(yōu)選，在模塑作為本發(fā)明主題的防撞梁的過(guò)程中，金屬軟線具有曲線形狀。該曲線在由與長(zhǎng)度和高度所定義的平面相垂直的且與防撞梁長(zhǎng)度平行的平面內(nèi)具有彎曲半徑。曲線優(yōu)選延伸到認(rèn)為撞擊力在其上起作用的防撞梁的側(cè)面。
作為本發(fā)明主題的防撞梁優(yōu)選使用的金屬軟線是可以吸收相對(duì)大量撞擊能量的一類，但也可使用其它金屬軟線。
此處的實(shí)例是-多股金屬軟線，例如具有m×n型的多股金屬軟線，即包括m股且每股具有n根金屬絲的金屬軟線，如4×7×0.10或3×3×0.18；最后的數(shù)字是各金屬絲的直徑(單位mm)。
-壓實(shí)(compact)軟線，例如具有1×n型的壓實(shí)軟線，即包括n根金屬絲的金屬軟線，其中n大于8，該金屬軟線以唯一的方向一步地加捻成壓實(shí)的截面，如1×9×0.18或1×12×0.18；最后的數(shù)字是各金屬絲的直徑(單位mm)。
-層狀金屬軟線，例如具有1+m(+n)型的層狀金屬軟線，即具有被m根金屬絲的層圍繞和可能還被n根金屬絲的另一層圍繞1根金屬絲核心的金屬軟線，如2+4×0.18；最后的數(shù)字是各金屬絲的直徑(單位mm)。
-單股金屬軟線，例如具有1×m型的單股金屬軟線，即包括以一步加捻的m根金屬絲的金屬軟線，其中m范圍為2-6，如1×4×0.25；最后的數(shù)字是各金屬絲的直徑(單位mm)。
-敞開(kāi)的(open)金屬軟線，例如具有m+n型的敞開(kāi)金屬軟線，即具有被n根金屬絲圍繞的m根平行金屬絲的金屬軟線，如在US-A-4408444中所披露的，例如金屬軟線2+2×0.25；最后的數(shù)字是各金屬絲的直徑(單位mm)。
以上所述的所有軟線可配有一根或多根螺旋纏繞的金屬絲，以增加聚合物基體內(nèi)軟線的機(jī)械連接，和/或捆扎n根單根平行彎皺或未彎皺但塑性變形的金屬絲，若使用這種平行金屬絲提供軟線的話。
然而，優(yōu)選在本發(fā)明上下文中使用的金屬軟線可以是具有高的斷裂伸長(zhǎng)率，即伸長(zhǎng)率超過(guò)4％，例如伸長(zhǎng)率為5％至10％的金屬軟線。該伸長(zhǎng)率的金屬軟線具有更大的容量吸收能量。
這種金屬軟線是-或者高伸長(zhǎng)率或者伸長(zhǎng)率金屬軟線(HE-軟線)，即具有高度加捻的多股或單股金屬軟線(在多股金屬軟線的情況下在繩股內(nèi)的加捻方向等于在軟線內(nèi)繩股的加捻方向SS或ZZ，這是所謂的順捻)，以獲得具有所要求程度的彈性潛力的彈性軟線；實(shí)例是3×7×0.22，層長(zhǎng)4.5mm和SS方向?yàn)?mm的高伸長(zhǎng)率的金屬軟線；-或者已經(jīng)歷應(yīng)力消除處理的金屬軟線，如在EP-A1-0790349中所述的；實(shí)例是2×0.33+6×0.33SS軟線。
-作為備用品或除了高伸長(zhǎng)率金屬軟線以外，金屬軟線可由一根或多根金屬絲組成，所述金屬絲已塑性變形，以便它們呈波浪狀。這種波浪本性另外增加伸長(zhǎng)率。波浪圖案的實(shí)例是螺旋或空間彎皺，如在WO-A1-99/28547中所披露的。
根據(jù)作為本發(fā)明主題的防撞梁所要求的性能，所有金屬軟線可以相同，或者可使用不同的金屬軟線以提供防撞梁。
提供這些金屬軟線所使用的金屬元件可以具有大于100微米、更優(yōu)選大于125微米，例如大于150微米或甚至大于175微米的直徑，該直徑是金屬元件的徑向截面的直徑。金屬軟線的所有金屬元件可具有相同的直徑，或金屬元件的直徑可以彼此不同。
優(yōu)選金屬軟線的光學(xué)直徑大于200微米，或甚至大于250微米，如大于300微米或更高。金屬軟線的光學(xué)直徑應(yīng)該理解為最小的相象圓周的直徑，它包括金屬軟線的徑向截面。
最優(yōu)選使用鋼制軟線，以提供作為本發(fā)明主題的防撞梁。可使用目前已知的鋼合金提供鋼制軟線。優(yōu)選，例如通過(guò)使鋼制軟線穿過(guò)高頻或中頻感應(yīng)線圈，其中感應(yīng)線圈的長(zhǎng)度與鋼制軟線生產(chǎn)過(guò)程中的速度相適應(yīng)，從而使鋼制軟線經(jīng)歷應(yīng)力消除熱處理。據(jù)觀察，增加溫度到大于400℃一段時(shí)間，鋼制軟線的拉伸強(qiáng)度下降(降低約10％)，但與此同時(shí)，在斷裂之前可獲得軟線的塑性伸長(zhǎng)率大于6％的增加。這種鋼制軟線下文稱為應(yīng)力消除鋼制軟線。
作為本發(fā)明主題的防撞梁包括彈性、熱固性或熱塑性聚合物基體。
聚合物基體可包括聚合物材料，該聚合物材料是熱塑性或熱塑性彈性體聚合物材料。更優(yōu)選，聚合物材料選自聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚以及這些材料的共混物，或熱塑性彈性體，例如聚酰胺或聚烯烴基熱塑性彈性體，如聚酯酰胺、聚醚酯酰胺、聚碳酸酯-酯酰胺或聚醚嵌段酰胺。
或者聚合物材料可以是熱固性聚合物材料，優(yōu)選選自不飽和聚酯、環(huán)氧化物、乙烯酯和酚醛樹(shù)脂。
聚合物基體可進(jìn)一步包括玻璃纖維或碳纖維、聚合物纖維和/或無(wú)機(jī)填料，以增強(qiáng)聚合物基體。纖維可以是無(wú)規(guī)、單向、織造、縫編、短切纖維或這些的結(jié)合。
聚合物基體可具有兩層。
第一層，下文稱為“包埋層”，使之與金屬軟線表面接觸。可繞金屬軟線擠塑這一包埋層，或數(shù)根金屬軟線可以成束并具有包埋層涂層?；蛘?，在聚合物材料的兩塊薄片之間的一個(gè)平面內(nèi)層壓數(shù)根金屬軟線，從而提供帶狀結(jié)構(gòu)，下文通常稱為“金屬軟線帶”或在使用鋼制軟線提供金屬軟線帶的情況下，稱為鋼制軟線帶。
可例如通過(guò)擠塑或在模塑工藝中，繞具有包埋層的這一金屬軟線提供第二層，下文稱為體積層(volume layer)。
優(yōu)選包埋層的聚合物材料是熱塑性彈性體或熱塑性材料，優(yōu)選熱塑性聚合物材料，更優(yōu)選選自聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚以及這些材料的共混物，或熱塑性彈性體，例如聚酰胺或聚烯烴基熱塑性彈性體，如聚酯酰胺、聚醚酯酰胺、聚碳酸酯-酯酰胺，或聚醚嵌段酰胺?；蛘呔酆衔锊牧峡梢允菬峁绦跃酆衔锊牧?，優(yōu)選選自不飽和聚酯、環(huán)氧化物、乙烯酯和酚醛樹(shù)脂。
體積層的聚合物材料是熱塑性彈性體、熱固性或熱塑性材料，優(yōu)選熱塑性聚合物材料，更優(yōu)選選自聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚以及這些材料的共混物，或熱塑性彈性體，例如聚酰胺或聚烯烴基熱塑性彈性體，如聚酯酰胺、聚醚酯酰胺、聚碳酸酯-酯酰胺，或聚醚嵌段酰胺?；蛘呔酆衔锊牧峡梢允菬峁绦跃酆衔锊牧希瑑?yōu)選選自不飽和聚酯、環(huán)氧化物、乙烯酯和酚醛樹(shù)脂。
這一體積層可進(jìn)一步包括玻璃纖維或碳纖維、聚合物纖維和/或無(wú)機(jī)填料，以增強(qiáng)體積層。纖維可以是無(wú)規(guī)、單向、織造、縫編、短切纖維或這些的結(jié)合。
為了確保金屬軟線與聚合物材料之間的良好粘結(jié)，可在金屬軟線上施涂粘合促進(jìn)劑。
可能的粘合促進(jìn)劑是雙官能團(tuán)偶聯(lián)劑，如硅烷化合物。這些偶聯(lián)劑的一個(gè)官能團(tuán)決定與金屬或金屬氧化物的粘合，另一官能團(tuán)與聚合物反應(yīng)。
關(guān)于這些偶聯(lián)劑的更多細(xì)節(jié)可見(jiàn)PCT申請(qǐng)WO-A-99/20682。
為了改進(jìn)抗撞擊性到所要求的程度，可在由防撞梁的高度和厚度所確定的方向上選擇作為本發(fā)明主題的防撞梁的每一部分的金屬軟線量。
當(dāng)金屬軟線在一個(gè)或多個(gè)平面內(nèi)彼此平行且平行于防撞梁的撞擊平面排列，或一個(gè)或多個(gè)平面彼此平行且在模塑防撞梁過(guò)程中提供這些平面曲線形狀時(shí)，獲得最好的結(jié)果。曲線優(yōu)選延伸到認(rèn)為撞擊力在其上起作用的防撞梁的側(cè)面。
可藉助具有包埋層的金屬軟線帶或鋼制軟線帶提供每一平面，所述金屬軟線帶或鋼制軟線帶可以彼此相同或不同。每一平面可包括彼此相同或不同的金屬或鋼制軟線。
可使用不同的生產(chǎn)技術(shù)制造作為本發(fā)明主題的防撞梁。
提供防撞梁的方法包括步驟-提供聚合物基體片材；-提供金屬軟線和/或金屬軟線帶；-加熱聚合物基體片材；-將金屬軟線和/或金屬軟線帶和聚合物基體片材集中在一起，并向模具提供金屬軟線和聚合物基體片材；-模塑金屬軟線和/或金屬軟線帶和聚合物基體片材，從而提供防撞梁；-冷卻防撞梁。
或者，提供防撞梁的方法包括步驟-提供金屬軟線和/或金屬軟線帶；-擠塑聚合物材料并將擠塑的聚合物材料提供到金屬軟線和/或金屬軟線帶上；-模塑金屬軟線和/或金屬軟線帶以及聚合物基體片材，從而提供防撞梁；-冷卻防撞梁。
作為另一替代方案，提供防撞梁的方法包括步驟-提供纖維繩股和/或增強(qiáng)織物；-提供金屬軟線和/或金屬軟線帶；-通過(guò)牽引纖維繩股和/或增強(qiáng)織物以及金屬軟線和/或金屬軟線帶穿過(guò)未固化或未充分固化的聚合物材料浴，從而將未固化或未充分固化的聚合物材料提供到所述纖維繩股和/或增強(qiáng)織物以及金屬軟線和/或金屬軟線帶上；-通過(guò)牽引纖維繩股和/或增強(qiáng)織物以及金屬軟線和/或金屬軟線帶和未固化或未充分固化的聚合物材料穿過(guò)加熱的拉擠成型模頭，從而固化纖維繩股和/或增強(qiáng)織物以及金屬軟線和/或金屬軟線帶和未固化或未充分固化的聚合物材料，如此提供拉擠成型制品；切割拉擠成型制品到一定長(zhǎng)度，如此提供防撞梁。
作為甚至另一替代方案，提供防撞梁的方法包括步驟-提供金屬軟線和/或金屬軟線帶；-將金屬軟線和/或金屬軟線帶集中在擠塑模具內(nèi)并將金屬軟線和/或金屬軟線帶放置在模具中；-在擠塑模具內(nèi)提供聚合物材料，以提供防撞梁；-冷卻防撞梁。
優(yōu)選使用聚合物基體片材，最優(yōu)選玻璃纖維板增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸漬體。預(yù)浸漬體可或者含有來(lái)自玻璃纖維或其它材料的無(wú)規(guī)、單向、織造、縫編，或短切纖維或這些的結(jié)合。類似地，可使用包括短切股線玻璃纖維或來(lái)自其它材料的纖維的長(zhǎng)纖維熱塑性化合物。
在預(yù)浸漬體加熱步驟過(guò)程中，使用任何種類的烘箱系統(tǒng)，加熱該熱塑性預(yù)浸漬體，一直到熱塑性樹(shù)脂熔融。在長(zhǎng)纖維熱塑性化合物的情況下，使用擠出機(jī)軟化長(zhǎng)纖維熱塑性化合物。
在聚合物加熱步驟和可能地金屬軟線和/或金屬軟線帶加熱步驟之后，通常通過(guò)繞金屬軟線或金屬軟線帶提供聚合物材料，例如玻璃纖維板增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸漬體，將金屬軟線或金屬軟線帶和聚合物材料集中在一起，并提供到壓縮模具工具內(nèi)。金屬軟線或金屬軟線帶和聚合物材料一起經(jīng)歷模塑步驟。金屬軟線或金屬軟線帶位于型材的截面位置內(nèi)，擬在此獲得最大性能。在模具閉合過(guò)程中，聚合物材料流動(dòng)并包封金屬軟線或金屬軟線帶。金屬軟線或金屬軟線帶可提供曲線形狀。
在閉合模具之后，在冷卻步驟過(guò)程中冷卻模具和模塑材料。再打開(kāi)模具，如此提供作為本發(fā)明主題的防撞梁。
可使用相同的模塑工藝，但用產(chǎn)生聚合物材料液滴如熱干燥玻璃填充的熱塑性塑料或長(zhǎng)纖維熱塑性化合物的擠出機(jī)替代烘箱，然后將所述填充的熱塑性塑料或長(zhǎng)纖維熱塑性化合物與金屬軟線或金屬軟線帶一起操縱到工具或模具內(nèi)。在模塑之后，冷卻模塑材料。
或者，可使玻璃和/或其它纖維繩股和金屬軟線或金屬軟線帶經(jīng)歷拉擠成型工藝，以提供作為本發(fā)明主題的防撞梁。首先提供纖維繩股和/或增強(qiáng)織物和金屬軟線或金屬軟線帶。通過(guò)牽引這些纖維繩股和/或增強(qiáng)織物和金屬軟線或金屬軟線帶穿過(guò)未固化或未充分固化的材料浴中，從而將未固化或未充分固化的聚合物材料提供到它們上。然后在熱固性材料情況下，牽引纖維繩股和/或增強(qiáng)織物和軟線和聚合物材料穿過(guò)加熱的拉擠成型模頭，或在熱塑性材料情況下，穿過(guò)冷卻模頭。如此提供拉擠成型制品。將拉擠成型制品切割成不同長(zhǎng)度。每一切割長(zhǎng)度是作為本發(fā)明主題的防撞梁。在第二步中，可將防撞梁彎曲或成型為所需的最終形狀。
或者，可使玻璃和/或其它纖維繩股和金屬軟線或金屬軟線帶經(jīng)歷烘箱擠塑工藝，以提供作為本發(fā)明主題的防撞梁。提供金屬軟線或金屬軟線帶并集中在擠塑模具內(nèi)和放置在模具中。在擠塑模具內(nèi)例如通過(guò)擠塑提供聚合物材料，例如熱塑性材料。在冷卻之后，模具則包括防撞梁。聚合物材料包括與或者充分或者部分或者未固化的聚合物材料相鄰的玻璃纖維。
作為本發(fā)明主題的防撞梁可進(jìn)一步包括固定或安裝其它物體用的開(kāi)口?？赏ㄟ^(guò)穿孔、鉆孔、CNC、激光切割或類似技術(shù)，而且可藉助在模具內(nèi)穿孔，將這些開(kāi)口引入到防撞梁內(nèi)。
優(yōu)選地，但不總是一定地，在金屬軟線加熱步驟過(guò)程中也可使用任何種類的烘箱或通過(guò)感應(yīng)加熱來(lái)加熱金屬軟線或金屬軟線帶。
當(dāng)金屬軟線包埋在具有一層或多層的聚合物基體內(nèi)時(shí)，獲得最好的抗撞擊性，以這種方式，它們?cè)谧矒暨^(guò)程中具有有限的伸長(zhǎng)和/或退捻自由度。
取決于金屬軟線結(jié)構(gòu)的類型，可吸收相對(duì)大量的撞擊能量，這取決于對(duì)該金屬軟線結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)典型的撞擊吸收機(jī)理。
高伸長(zhǎng)率(HE)的軟線可通過(guò)因在軟線內(nèi)繩股彼此相對(duì)移動(dòng)導(dǎo)致的軟線結(jié)構(gòu)變形來(lái)吸收撞擊能量。當(dāng)使用結(jié)構(gòu)變形的長(zhǎng)絲提供金屬軟線時(shí)，在金屬軟線的伸長(zhǎng)過(guò)程中從長(zhǎng)絲中消除結(jié)構(gòu)變形也將引起撞擊能量的吸收。在金屬軟線是應(yīng)力消除的鋼制軟線的情況下，長(zhǎng)絲的塑性變形也將提供撞擊能量的吸收。
聚合物基體優(yōu)選藉助機(jī)械連接結(jié)合到金屬軟線上。聚合物基體可以或可以不藉助化學(xué)連接結(jié)合到金屬軟線上。在局部撞擊過(guò)程中，聚合物基體，最終藉助包埋層和體積層，在全部軟線長(zhǎng)度上分配局部受力。這導(dǎo)致充分利用軟線的能量吸收能力，因此降低了在橫梁外部的其它部件吸收的能量，和延遲聚合物基體的局部斷裂。軟線的能量吸收或者通過(guò)軟線本身的塑性拉伸，或者通過(guò)軟線的扭轉(zhuǎn)變形，如退捻，或當(dāng)發(fā)生軟線對(duì)基體的相對(duì)移動(dòng)時(shí)因摩擦導(dǎo)致在軟線與聚合物層之間的界面內(nèi)的能量耗散。
若撞擊力使得在聚合物基體內(nèi)的局部應(yīng)力超過(guò)它的斷裂強(qiáng)度，聚合物基體將分裂成碎片，所述碎片仍然粘附在金屬軟線上。這種分裂將吸收有限量的撞擊能量，但在這種分裂之后，金屬軟線可伸長(zhǎng)到較大的程度，和在很大程度上能吸收所有可能的撞擊能量，直到它們斷裂。
或者，當(dāng)聚合物基體包括包埋層和體積層時(shí)，體積層優(yōu)選首先因撞擊而分裂。碎片粘附到包埋層上并允許包埋層和金屬軟線延伸到一定程度。然后包埋層可能會(huì)分裂，但將粘附到金屬軟線上。這些金屬軟線然后可伸長(zhǎng)并吸收仍殘存的撞擊能量。
當(dāng)在防撞梁中使用數(shù)種金屬軟線帶，且所有的彼此平行時(shí)，在兩條金屬軟線帶之間的連接可能斷裂。那么由于這兩條金屬軟線帶相對(duì)于彼此的相對(duì)移動(dòng)引起的摩擦導(dǎo)致可以吸收撞擊能量。
可使用作為本發(fā)明主題的防撞梁支持機(jī)動(dòng)車如汽車、公共汽車或卡車的軟質(zhì)保險(xiǎn)桿。也可使用它來(lái)改進(jìn)機(jī)動(dòng)車車身的其它元件對(duì)撞擊力的抗撞擊性?？墒褂米鳛楸景l(fā)明主題的防撞梁，使例如門、框、閥帽或擋板和或交叉橫梁更抗撞擊。熟練本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，可調(diào)節(jié)作為本發(fā)明主題的防撞梁的截面形狀以及防撞梁的外部形狀到適合于防撞梁的用途。
作為本發(fā)明主題的防撞梁吸收撞擊能量和保護(hù)機(jī)動(dòng)車的其它元件避免損壞。作為本發(fā)明主題的防撞梁還防止聚合物基體顆粒損壞機(jī)動(dòng)車的周邊元件，因?yàn)樵谧矒糁竽艽_保防撞梁的完整性。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明現(xiàn)參考下述附圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中(參見(jiàn)以下的圖)-

圖1a是作為本發(fā)明主題的防撞梁的截面示意圖-圖1b是作為本發(fā)明主題的防撞梁的主視圖-圖2、圖3、圖4a和圖4b是作為本發(fā)明主題的替代防撞梁的截面示意圖-圖5是提供作為本發(fā)明主題的防撞梁的方法簡(jiǎn)圖-圖6圖示了作為本發(fā)明主題的防撞梁用于支持機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)桿的應(yīng)用。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的說(shuō)明圖1a和圖1b圖示了作為本發(fā)明主題的防撞梁。
防撞梁100具有長(zhǎng)度11，長(zhǎng)度11基本上大于防撞梁100的高度12和厚度13。圖1所示的實(shí)施方案具有由一對(duì)支架14和主體積15提供的厚度?？墒褂弥Ъ?4固定防撞梁到它將安裝在其上的物體的其它部件上，而主體積15(以及它的厚度16)將吸收箭頭19所示方向的撞擊提供的大多數(shù)撞擊能量。
主體積15和支架14包括聚合物基體。在主體積15中，金屬軟線18基本上以平行于防撞梁100的長(zhǎng)度11的方向存在。優(yōu)選所有金屬軟線存在于一個(gè)或多個(gè)平面10內(nèi)。
提供金屬軟線帶所使用的金屬軟線18是7×7軟線，它是0.21mm軟線繩股的長(zhǎng)絲，周圍加捻6根0.19mm長(zhǎng)絲。在這一軟線繩股周圍，加捻6股繩，每股繩包括0.19mm的軟線長(zhǎng)絲，在該軟線長(zhǎng)絲周圍加捻6根0.175mm的長(zhǎng)絲。
基體是玻璃纖維填充的聚丙烯。
圖2、圖3和圖4示出了可供替代的實(shí)施方案。
圖2示出了作為本發(fā)明主題的防撞梁，它包括在金屬軟線18周圍的聚合物基體的包埋層20和聚合物材料的第二層所謂的體積層21。
藉助金屬軟線帶23提供金屬軟線，在基本上垂直于撞擊方向19的平面內(nèi)提供所述金屬軟線帶23。提供金屬軟線帶所使用的金屬軟線是7×7軟線，它是0.21mm長(zhǎng)絲的軟線繩股，繞其周圍加捻6根0.19mm的長(zhǎng)絲。在該軟線繩股周圍，加捻6股繩，每股繩包括0.19mm的軟線長(zhǎng)絲，在該軟線長(zhǎng)絲周圍加捻6根0.175mm的長(zhǎng)絲。
包埋層20的聚合物材料類型是玻璃纖維填充的聚丙烯。
圖3示出了作為本發(fā)明主題的另一防撞梁。藉助兩條金屬軟線帶31和32提供金屬軟線18，這兩條金屬軟線帶31和32彼此平行提供且基本上平行于撞擊方向19。
圖4a示出了可使用其中支架41和主體積42藉助過(guò)渡區(qū)43彼此相連的作為本發(fā)明主題的改進(jìn)防撞梁?？梢允褂脦赘饘佘浘€帶44和可能的單獨(dú)的金屬軟線45在主體積42或過(guò)渡區(qū)43二者內(nèi)均提供抗撞擊性。
圖4b示出了作為本發(fā)明主題的另一可供替代的防撞梁?？墒褂脭?shù)條金屬軟線帶44和可能的單條金屬軟線45，在主體積42或支架41二者內(nèi)提供抗撞擊性。
現(xiàn)回到提供作為本發(fā)明主題的防撞梁的方法，圖5圖示了這種方法。
首先提供玻璃纖維板增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸漬體500，它包括聚合物基體501和可能的玻璃纖維板502(步驟50)。還提供金屬軟線503，所述金屬軟線503優(yōu)選具有繞金屬軟線503表面的粘合層504。最優(yōu)選金屬軟線和粘合層以金屬軟線帶505的形式提供(步驟51)。
如圖5的步驟52中所示，使用加熱爐506，加熱玻璃纖維板增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸漬體500，軟化聚合物材料501?？墒褂脗鬏斣O(shè)備，例如傳送帶507，支持并輸送玻璃纖維板增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸漬體穿過(guò)加熱爐。在加熱之后，從傳輸設(shè)備中取下熱的玻璃纖維板增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸漬體，如箭頭508所示，并為添加到步驟54內(nèi)的金屬軟線帶上作準(zhǔn)備。
如圖5的步驟53中所示，可使用加熱爐509，加熱金屬軟線帶505，軟化聚合物材料504。可使用傳輸設(shè)備，例如傳送帶510，支持并輸送金屬軟線帶穿過(guò)加熱爐?？赡艿兀诩訜嶂?，從傳輸設(shè)備中取下金屬軟線帶，如箭頭508所示，并為添加到步驟54內(nèi)的金屬軟線帶上作準(zhǔn)備。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，在沒(méi)有加熱金屬軟線或金屬軟線帶的情況下，在沒(méi)有如步驟53一樣的處理時(shí)，可將它們提供到步驟54中。
在步驟54中，例如通過(guò)添加或疊加不同層在另一層上，將金屬軟線或金屬軟線帶505和熱的玻璃纖維板增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸漬體500集中在一起。
將包括玻璃纖維板增強(qiáng)的熱塑性預(yù)浸漬體500和金屬軟線或金屬軟線帶505的疊層材料511提供到包括兩部分的模具內(nèi)，這兩部分是陰模512和陽(yáng)模513(步驟55a)。密閉模具512和513(步驟55b)，和彎曲并成型疊層材料511到密閉模具內(nèi)部的敞口區(qū)域中。
在這樣模塑(步驟55a和55b)之后，冷卻模具和成型的防撞梁到硬化聚合物材料501的溫度(冷卻步驟56)。然后從模具中取出防撞梁且備用于進(jìn)一步的加工，如質(zhì)量控制或提供額外的開(kāi)口。
如此提供作為本發(fā)明主題的防撞梁，它可用作機(jī)動(dòng)車的軟質(zhì)保險(xiǎn)桿的支持，如圖6所示。
將防撞梁61連接到機(jī)動(dòng)車車身的周邊元件62上。可提供覆蓋防撞梁61的軟質(zhì)保險(xiǎn)桿元件63。當(dāng)機(jī)動(dòng)車撞擊物體時(shí)，將施加方向64的撞擊力，如圖6所示。
在防撞梁61內(nèi)存在的金屬軟線將在很大程度上吸收撞擊能量，和防撞梁的聚合物材料將在很大程度上粘附到金屬軟線上。這是為了避免聚合物材料的顆粒將進(jìn)一步朝向位于防撞梁后部的機(jī)動(dòng)車部件突出。
權(quán)利要求
1.一種防撞梁，它包括聚合物基體和金屬增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬增強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括金屬軟線。
2.權(quán)利要求1的防撞梁，所述金屬軟線包括直徑等于或大于100微米的金屬元件。
3.權(quán)利要求1-2任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述金屬軟線具有大于200微米的光學(xué)直徑。
4.權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述聚合物基體包括熱塑性聚合物材料。
5.權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述聚合物基體包括選自熱塑性彈性體、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚，以及聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚的共混物中的聚合物材料。
6.權(quán)利要求5的防撞梁，所述聚合物材料是聚酰胺或聚烯烴基熱塑性彈性體。
7.權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述聚合物基體包括熱固性聚合物材料。
8.權(quán)利要求7的防撞梁，其中所述聚合物基體包括選自不飽和聚酯、環(huán)氧化物、乙烯酯和酚醛樹(shù)脂中的聚合物材料。
9.權(quán)利要求1-8任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述金屬軟線是鋼制軟線。
10.權(quán)利要求1-9任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述金屬軟線基本上彼此平行。
11.權(quán)利要求1-10任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述金屬軟線在一個(gè)或多個(gè)平面內(nèi)排列，所述平面基本上彼此平行。
12.權(quán)利要求1-11任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述聚合物基體包括至少兩層，第一層圍繞所述金屬軟線的表面存在，和第二層圍繞所述第一層存在。
13.權(quán)利要求12的防撞梁，其中所述第一層由選自熱塑性彈性體、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚，以及聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚的共混物中的聚合物材料制造。
14.權(quán)利要求11-13任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述第二層由選自熱塑性彈性體、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚，以及聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚苯醚的共混物中的聚合物材料制造。
15.權(quán)利要求1-14任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述金屬軟線具有與所述聚合物基體的機(jī)械連接。
16.權(quán)利要求1-15任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述金屬軟線具有與所述聚合物基體的化學(xué)連接。
17.權(quán)利要求1-16任何一項(xiàng)的防撞梁，其中所述聚合物基體進(jìn)一步包括玻璃纖維或碳纖維、聚合物纖維和/或無(wú)機(jī)纖維。
18.一種提供防撞梁的方法，所述方法包括步驟-提供聚合物基體片材；-提供金屬軟線和/或金屬軟線帶；-加熱聚合物基體片材；-將金屬軟線和/或金屬軟線帶和聚合物基體片材集中在一起，并向模具提供金屬軟線和聚合物基體片材；-模塑金屬軟線和/或金屬軟線帶和聚合物基體片材，從而提供防撞梁；-冷卻防撞梁。
19.權(quán)利要求18的方法，所述聚合物基體片材包括玻璃纖維。
20.一種提供防撞梁的方法，所述方法包括步驟-提供金屬軟線和/或金屬軟線帶；-擠塑聚合物材料并將擠塑的聚合物材料提供到金屬軟線和/或金屬軟線帶上；-模塑金屬軟線和/或金屬軟線帶以及聚合物基體片材，從而提供防撞梁；-冷卻防撞梁。
21.一種提供防撞梁的方法，所述方法包括步驟-提供纖維繩股和/或增強(qiáng)織物；-提供金屬軟線和/或金屬軟線帶；-通過(guò)牽引所述纖維繩股和/或所述增強(qiáng)織物以及所述金屬軟線和/或金屬軟線帶穿過(guò)未固化或未充分固化的聚合物材料浴，從而將未固化或未充分固化的聚合物材料提供到所述纖維繩股和/或所述增強(qiáng)織物以及所述金屬軟線和/或金屬軟線帶上；-通過(guò)牽引所述纖維繩股和/或所述增強(qiáng)織物以及所述金屬軟線和/或金屬軟線帶和所述未固化或未充分固化的聚合物材料穿過(guò)加熱的拉擠成型模頭，從而固化所述纖維繩股和/或所述增強(qiáng)織物以及所述金屬軟線和/或金屬軟線帶和所述未固化或未充分固化的聚合物材料，如此提供拉擠成型制品；-切割拉擠成型制品到一定長(zhǎng)度，如此提供防撞梁。
22.一種提供防撞梁的方法，所述方法包括步驟-提供金屬軟線和/或金屬軟線帶；-將金屬軟線和/或金屬軟線帶集中在擠塑模具內(nèi)并將金屬軟線和/或金屬軟線帶放置在模具中；-在擠塑模具內(nèi)提供聚合物材料，以提供防撞梁；-冷卻防撞梁。
23.權(quán)利要求22的方法，所述方法進(jìn)一步包括步驟提供玻璃纖維和將玻璃纖維放置在所述擠塑模具內(nèi)。
24.權(quán)利要求20-23任何一項(xiàng)的方法，所述熱塑性材料進(jìn)一步包括玻璃纖維。
25.權(quán)利要求18-24任何一項(xiàng)的方法，其中所述金屬軟線以金屬軟線帶的形式提供，所述金屬軟線帶包括金屬軟線和繞所述金屬軟線的聚合物基體。
26.權(quán)利要求18-25任何一項(xiàng)的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括步驟；加熱金屬軟線或金屬軟線帶。
27.權(quán)利要求1-17任何一項(xiàng)的防撞梁的用途，用于支持機(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)桿，或改進(jìn)機(jī)動(dòng)車車身的抗撞擊性。
28.通過(guò)使用權(quán)利要求18-26任何一項(xiàng)的方法獲得的防撞梁的用途，用于支持機(jī)動(dòng)車的保險(xiǎn)桿，或改進(jìn)機(jī)動(dòng)車車身的抗撞擊性。
全文摘要
作為本發(fā)明主題的防撞梁(100)包括聚合物基體和包括金屬軟線(18)的金屬增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。防撞梁(100)具有改進(jìn)的抗撞擊性和在撞擊之中與之后具有改進(jìn)的完整性。
文檔編號(hào)B60R19/18GK1642781SQ03807273
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者P·A·M·范達(dá)米, P·克斯卡頓, W·德克瑟爾 申請(qǐng)人:貝克特股份有限公司, 波利諾姆股份有限公司