用于车辆冲击系统的轻质能量吸收组件的制作方法

用于车辆冲击系统的轻质能量吸收组件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于车辆冲击系统的轻质能量吸收组件。提供一种轻质、高强度能量吸收组件。加强复合网状体的开口式单元填充有在能量吸收材料，以在网状体内限定能量吸收单元从而提供复合结构。将前部部件安置在复合结构的前侧上并且将背部部件安置在复合结构的背侧上，以提供具有预定分布轮廓的能量吸收组件。轻质、高强度能量吸收组件可以用于多种应用中，包括车辆或汽车部件，诸如保险杠组件的一部分。
【专利说明】
用于车辆冲击系统的轻质能量吸收组件
技术领域
[0001]本公开涉及冲击负载的预定分布，特别是冲击负载在车辆中的预定分布。【背景技术】
[0002]此段提供与本公开有关的背景信息，其并不必是现有技术。
[0003]不断地需要减少车辆部件的质量以提高燃料效率。然而，相应地需要汽车或其他车辆的部件能够管理在正常车辆服务期间和在异常情况下(诸如碰撞)施加的负载。因此， 需要能够管理在正常车辆服务期间和在异常情况下(诸如碰撞)施加的负载的轻质车辆部件。
【发明内容】

[0004]此部分提供本公开的一般概述而并非是其全部范围或所有其特征的全面披露。
[0005]在某些方面中，本公开预期一种制造能量吸收组件的方法。该方法包括将能量吸收材料引入到由网状体限定的多个开口式单元中，以形成包括网状体和保持在其中的多个能量吸收单元的复合结构。随后，将前部部件安置在复合结构的前侧上。随后将背部部件安置在复合结构的背侧上。复合结构与前部部件和背部部件一起形成能量吸收组件。
[0006]在其他方面中，本公开预期一种轻质能量吸收组件。该轻质能量吸收组件包括限定多个单元的网状体，所述单元填充有轻质能量吸收材料。网状体和填充的多个单元一起限定复合结构。将前部部件安置在复合结构的前侧上。将背部部件安置在复合结构的背侧上。复合结构与前部部件和背部部件一起形成轻质能量吸收组件。轻质能量吸收组件具有使得施加到前板的力沿预定分布轮廓跨轻质复合能量吸收组件分布的性质。
[0007]在其他方面中，本公开预期一种制造能量吸收组件的方法。该方法包括将能量吸收材料引入到由网状体限定的多个开口式单元中，以形成包括网状体和保持在其中的多个能量吸收单元的复合结构。随后，将前部部件安置在复合结构的前侧上。随后将背部部件安置在复合结构的背侧上。能量吸收组件具有使得施加到前板的力沿预定分布轮廓跨轻质复合能量吸收组件分布的性质。
[0008]本发明包括以下方案:1.一种制造能量吸收组件的方法，所述方法包括:将能量吸收材料引入到由网状体限定的多个开口式单元中，以形成包括所述网状体和保持在其中的多个能量吸收单元的复合结构；将前部部件安置在所述复合结构的前侧上；以及将背部部件安置在所述复合结构的背侧上，以形成所述能量吸收组件。[〇〇〇9] 2.如方案1所述的方法，其中所述能量吸收组件形成用于车辆的保险杠组件的一部分，并且所述方法进一步包括将所述复合结构的所述背部部件附接到与所述车辆相关的多个挤压构件。
[0010]3.如方案1所述的方法，其中所述网状体是加强复合网状体，所述加强复合网状体包括具有分布在其中的加强材料的聚合物基体，其中所述加强材料选自由以下各项构成的群组:碳纤维、玻璃纤维、芳纶、玄武岩、包括黄麻、麻和韧皮纤维的天然纤维，以及其混合物。
[0011]4.如方案1所述的方法，其中所述能量吸收材料选自由以下各项构成的群组:发泡聚乙烯、发泡铝、杂化聚乙烯/聚烯烃树脂、轻木和其组合。
[0012]5.如方案1所述的方法，其中所述多个开口式单元的每个各别开口式单元具有统一的形状和统一的体积。
[0013]6.如方案1所述的方法，其中所述引入包括用所述能量吸收材料的前体填充所述多个开口式单元。
[0014]7.如方案1所述的方法，其中在所述引入之前，将所述能量吸收材料预成型以形成尺寸确定成配合在所述多个开口式单元内的多个预成型的单元。
[0015]8.如方案1所述的方法，其中施加到所述前部部件的力沿预定分布轮廓跨所述能量吸收组件分布。
[0016]9.—种轻质能量吸收组件，包括:限定多个单元的网状体，所述单元中的至少一个填充有轻质能量吸收材料，以限定复合结构；附接到所述复合结构的前侧的前部部件；以及附接到所述复合结构的背侧的背部部件，从而形成所述轻质能量吸收组件，其中施加到所述前部部件的力沿预定分布轮廓跨所述轻质能量吸收组件分布。
[0017]10.根据方案9所述的轻质能量吸收组件，其中所述网状体是加强复合网状体，所述加强复合网状体包括具有分布在其中的加强材料的聚合物基体，其中所述加强材料选自由以下各项构成的群组:碳纤维、玻璃纤维、芳纶、玄武岩、包括黄麻、麻和韧皮纤维的天然纤维，以及其混合物。
[0018]11.根据方案9所述的轻质能量吸收组件，其中所述轻质能量吸收材料选自由以下各项构成的群组:发泡聚乙烯、发泡铝、杂化聚乙烯/聚烯烃树脂、轻木和其组合。
[0019]12.根据方案9所述的轻质能量吸收组件，其中所述多个单元的每个各别单元具有统一的形状和统一的体积。
[0020]13.根据方案9所述的轻质能量吸收组件，其中所述轻质能量吸收组件形成用于车辆的保险杠组件的一部分，其中所述复合结构的所述背部部件附接到与所述车辆相关的多个挤压构件。[〇〇21]14.根据方案9所述的轻质能量吸收组件，其中所述多个单元布置成至少两排并且有限定所述复合结构的大于或等于10个单元并小于或等于20个的单元。
[0022]15.—种制造复合能量吸收组件的方法，所述方法包括:用能量吸收材料填充由网状体限定的多个开口式单元中的至少一个单元，以形成包括所述网状体和至少一个能量吸收单元的复合结构；将前部部件安置在所述复合结构的前侧上；以及将背部部件安置在所述复合结构的背侧上，以形成所述能量吸收组件，其中施加到所述前部部件的力沿预定分布轮廓跨所述复合能量吸收组件分布。
[0023]16.如方案15所述的方法，其中所述网状体是加强复合网状体，所述加强复合网状体包括具有分布在其中的加强材料的聚合物基体，其中所述加强材料选自由以下各项构成的群组:碳纤维、玻璃纤维、芳纶、玄武岩、包括黄麻、麻和韧皮纤维的天然纤维，以及其混合物。
[0024]17.如方案16所述的方法，其中所述加强复合网状体通过挤压成型形成。
[0025]18.如方案17所述的方法，其中所述加强复合网状体包括分开地形成并且接合在一起的平坦部和链。
[0026]19.如方案17所述的方法，其中所述加强复合网状体包括整体地形成为单个结构的平坦部和链。
[0027]20.如方案15所述的方法，其中所述多个开口式单元中的至少一个填充有所述能量吸收材料的前体以形成所述至少一个能量吸收单元。
[0028]其他适用领域将从本文提供的描述变得显而易见。此概要中的描述和特定实例仅意欲用于说明目的而并非意欲限制本公开的范围。【附图说明】
[0029]本文描述的图式仅用于说明选定实施例而并非所有可能实施，并且并不意欲限制本公开的范围。
[0030]图1示出根据本公开的具有用于车辆的能量吸收组件的保险杠组件。
[0031]图2是根据本公开的某些方面的能量吸收组件的分解视图的透视图，该能量吸收组件具有与复合结构分开的前部部件和背部部件。
[0032]图3是分解的加强复合网状体的透视图。
[0033]图4是根据本公开的某些方面的具有多个开口式单元的加强复合网状体的前视图，其中开口式单元中的一个填充有能量吸收单元。
[0034]对应参考数字在图式中的几个视图中指示对应部分。【具体实施方式】
[0035]现在将参照附图来更完整地描述示例性实施例。[〇〇36]示例性实施例是提供以使得本公开将更全面，并且将向本领域技术人员更完整地传达范围。阐述若干具体细节，诸如特定成分、部件、设备和方法的实例，以提供本公开的实施例的全面理解。本领域技术人员将显而易见，不需要使用具体细节，示例性实施例可以许多不同的形式来实施，并且具体细节也不应构造以限制本公开的范围。在一些示例性实施例中，并未详细描述熟知过程、熟知设备结构以及熟知技术。
[0037]本文使用的术语是仅用于描述特定示例性实施例的目的而并非用于限制。如本文所使用，单数形式“一”、“一个”和“该”可以意欲也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“含有”、“包含”和“具有”是包括性的，且因此指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。本文描述的方法步骤、过程和操作并不必解释为需要其以所论述或说明的特定次序执行，除非明确识别为一种执行次序。还应理解，除非另有指示，否则可以使用额外或替代步骤。
[0038]当部件、元件或层被称为在另一个元件或层“上”、“接合到其”、“连接到其”或者“联接到其”，则部件、元件或层可以直接地在另一个部件、元件或层上、接合到其、连接到其或者联接到其或可以存在中间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接接合到其”、“直接连接到其”或者“直接联接到其”，则可能不存在中间元件或层。 用来描述元件之间的关系的其他词应以类似方式解释(例如，“在之间”对“直接在之间”、 “相邻”对“直接相邻”等)。如本文所使用，术语“和/或”包括相关的列出项目中的一个或多个的任一个和所有组合。
[0039]尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各个步骤、元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制，除非另有指示。这些术语可以仅用来将一个步骤、元件、部件、区域、层或部分与另一个步骤、元件、 部件、区域、层或部分进行区别。诸如“第一”、“第二”和其他数字术语的术语在本文中使用时并不暗示序列或次序，除非上下文明确指示。因此，在不脱离示例性实施例的教示的情况下，以下论述的第一步骤、第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以称为第二步骤、第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
[0040]本文可以使用空间或时间上的相对术语，诸如“前部”、“背部”、“之前”、“之后”、 “内”、“外”、“下方”、“下”、“较低”、“上方”、“上”等，以便于描述如图中所示的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系的描述。空间上或时间上的相对术语可以意欲涵盖除了图中所描述的定向之外在使用或操作中设备或系统的不同定向。
[0041]应理解，对于方法、成分、设备或系统的任何叙述而言，“包括”某些步骤、组成部分或特征在某些替代变体中也预期此方法、成分、设备或系统也可以基本上由所列举的步骤、 组成部分或特征构成，从而使得从其排出可能实质上改变本发明的基本和新颖特征的任何其他步骤、组成部分或特征。
[0042]在本公开中，数值表示对范围的近似测量或限制以包含与给定值的较小偏差和具有大约所提及值的实施例以及具有精确地所提及值的实施例。除了在详细描述结尾处提供的工作实例中之外，在此说明书(包括附随权利要求)中的参数(例如，数量或条件的参数) 的所有数值应理解为在所有情况下由术语“约”修饰，无论“约”实际上是否出现在该数值之前。“约”指示所述数值允许一些稍微不精确(值稍微接近精确；大约或相当靠近值；差不多)。如果由“约”提供的不精确在本领域中不在其普通意义情况下另作解释，则如本文所使用的“约”指示可以从测量和使用这些参数的普通方法产生的至少一些变体。如果鉴于一些原因由“约”提供的不精确在本领域中不在其普通意义情况下另作解释，则如本文所使用的 “约”指示可以指示与所指示的值的高达5%的可能变化或者与一般测量方法的5%的偏差。 [〇〇43]如本文所指示，术语“成分”广泛地指代含有至少优选金属元素或化合物但是可选地包括额外物质或化合物(包括添加剂和杂质)的物质。术语“材料”也广泛地指代含有优选化合物或成分的物质。
[0044]此外，范围的披露包括整个范围内的所有值和进一步划分的范围的披露，包括关于这些范围提供的端点和子范围。
[0045]本公开提供制造轻质高强度复合能量吸收组件和复合能量吸收组件产品的方法。 参照图1，在各个实施例中，方法和产品是针对用于车辆的保险杠组件10。显然，复合能量吸收组件特别适用于汽车或其他车辆(例如，摩托车、船)的部件中，但是也可以用于各种其他工业和应用中，包括航空部件、工业设备和机器、农场设备、重型机器(通过非限制性实例)。虽然本文将参照汽车保险杠组件，但是应注意，虽然本公开所提供的轻质高强度复合能量吸收组件特别很好地适于这些应用，但是它们也可以用来形成其他汽车结构部件。非限制性实例包括柱(诸如铰链柱)、面板(包括结构面板、门面板以及门部件)、内部地板、浅盘形地板、车顶、外表面、车身底部护罩、车轮、储存区域(包括手套箱、落地式控制台、行李箱、行李箱地板、载重车车厢、灯罩以及其他部件)、避震塔帽、控制臂以及其他悬挂系统、底架或传动系部件等。具体来说，本公开特别适于经受负载或冲击(例如，承重)的任何件硬件。
[0046]关于汽车保险杠组件，所披露的方法和产品可以同等地用于前或后保险杠。可以安装挤压构件8和9(例如，挤压罐)安装作为保险杠组件10的一部分。保险杠组件10进一步包括框架结构，诸如车辆护栏4和5。在这些保险杠组件中，挤压构件8和9分别将具有能量吸收组件7的保险杠6连接到车辆护栏4和5。车辆护栏4和5中的每一个可以包括例如铝或其他金属。虽然未示出，但是保险杠组件10是示例性的并且可以进一步包括其他部件，诸如装饰带。
[0047]如本文进一步详细论述，根据本公开的某些变体的能量吸收组件7是能够沿预定轮廓分布力的整体的单一部件。作为非限制性实例，如保险杠组件10中所使用，能量吸收组件7通常横跨足以在冲击的情况下跨能量吸收组件7分布能量的宽度。在某些变体中，能量吸收组件的宽度至少与车辆护栏4与5之间的距离一样长。[〇〇48] 参照图2和3,能量吸收组件7由加强复合网状体11和多个开口式单元12构成，所述开口式单元中的至少一个填充有能量吸收材料以形成一个或多个能量吸收单元14,所述能量吸收单元与加强复合网状体11 一起形成复合结构13。能量吸收组件进一步包括前部部件 16和背部部件18。能量可以跨能量吸收组件的加强复合网状体11分布。在各个方面中，能量可以沿宽度(由线20表示)20、沿高度(由线22表示)22或者沿后到前方向(由线24表示)24沿长度方向分布。理想地，能量以预定方式沿宽度20、沿高度22并且沿后到前方向24分布。在某些方面中，最大能量输入可以是在后到前方向24上。在其他方面中，能量可以跨能量吸收组件7到挤压构件8和9分布。
[0049]网状体可以包括铝或钢，或者在各个优选方面中，网状体是包括具有分布在其中的加强材料的聚合物基体的加强复合网状体。分布在其中的特别适合的加强材料由无皱褶织物(“NCF”)碳或玻璃纤维形成，这样由于压缩路径上的较高强度而允许在冲击发生的情况下的较好分布轮廓。用于形成加强复合网状体的加强材料的其他非限制性实例包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维(诸如可从杜邦购得的KEVLAR?对位芳纶纤维)、玄武岩纤维、由天然产品(诸如麻、黄麻或其他韧皮纤维)制成的纤维、高强度聚合物纤维(诸如高强度聚乙烯或高强度聚丙烯)。加强材料可以被制造为编织织物、连续随机织物、短切随机织物、连续原丝单向层、定向短切原丝层、编织物和其任何组合。
[0050]加强复合网状体可以通过挤压成型形成。在这些情况中，将连续纤维拉到树脂浸湿浴中，其中纤维用液体树脂浸透。树脂通常是选自热固性材料或热塑性材料。适合的热固性材料包括热固性聚酯、聚氨酯或环氧树脂，而适合的热塑性材料包括热塑性聚酯、聚氨酯或聚烯烃。优选地，树脂是乙烯基酯。因此，树脂可以选自由以下各项构成的群组:聚酯、聚氨酯、环氧树脂、乙烯基酯、聚烯烃和其组合。随后通过控制纤维树脂比的挤出模来从浴中拉出纤维，并且将其拉到加热的最终成型模中，在所述加热的最终成型模中热固性树脂硬化并固化。通过成一直线的拉动单元将固体复合物拉出最终成型模，所述拉动单元抓住复合物并且一前一后地工作以拉动材料通过整个连续过程。根据需要将复合物剪成预定形式或长度。当使用热塑性和/或热固性树脂时，可以将树脂注入到加热的最终成型模中。因此， 也可以将树脂注入到特别用于热塑性挤压成型但是有时用于基于热固性材料的挤压成型的成型模中。
[0051]挤压成型可以是特别有利的，因为其允许在一个挤压成型处理步骤中整体地形成加强复合网状体。替代地，可以将包括加强复合网状体的单个部分挤压成型并且随后将其融合在一起。参照图3,可以分别形成平坦部30、32和34以及链36和38。在此之后，将平坦部 30和32接合到链36,并且将平坦部32和34接合到链38。在这些实施例中，构成加强复合网状体的平坦部和链可以通过粘合剂粘合、机械紧固(例如，通过机械附接，诸如铆钉)或者在加强复合网状体包括热塑性材料的情况下通过超声波或振动焊接来接合。[〇〇52]替代地，构成加强复合网状体的平坦部和链可以通过压缩模塑来形成，并且通过粘合剂粘合、机械紧固或者在平坦部和链包括热塑性材料的情况下通过超声波或振动焊接来接合。在其他实施例中，构成加强复合网状体的平坦部和链可以通过高压罐模塑、真空模塑、树脂传递模塑、结构树脂传递模式或者其他复合物模塑技术来形成。平坦部和链通过机械紧固、粘合剂粘合或者在适当的情况下通过超声波或振动焊接来连续地接合。这些形成步骤(包括挤压成型)可以产生弯曲的加强复合网状体轮廓，特别是在零件以大量单元制造的情况下，所述大量单元可以被接合(如果未挤压成型为整体)并且随后切割成弯曲或其他轮廓，如从高度22的长度方向轴线看出。
[0053]参照图4,将能量吸收材料引入到加强复合网状体11的多个开口式单元12的至少一个单元中，以形成至少一个能量吸收单元14。能量吸收材料可以通过现场形成或者通过将能量吸收材料插入到相应开口式单元中来引入。每个开口式单元12可以填充有能量吸收材料，从而形成多个能量吸收单元。在一些实施例中，仅选定的开口式单元12填充有能量吸收材料。在一些实施例中，多个单元具有统一的形状。在其他方面中，多个单元具有统一的体积。在其他实施例中，多个单元具有统一的形状和体积。统一的形状可以具有由梯形、三角形、正方形、矩形、平行四边形、六边形等构成的形状。在其他方面中，可以在同一加强复合网状体内存在不同形状和体积的单元。优选地，加强复合网状体11具有小于或等于约20 个单元并且大于或等于10个单元，然而也可以预期更多单元。[〇〇54]在其他方面中，单元包括具有第一体积的第一单元和具有第二体积的第二单元， 其中第一体积与第二体积不同。作为非限制性实例，在一些实施例中，加强复合网状体可以在选定区域(例如，在朝向加强复合网状体的中心的区域内)具有更大或更长的单元，并且在加强复合网状体的横向终端区域中具有更短或更小的单元。在其他变体中，在加强复合网状体的中心内的单元较小(且因此单元密度较大)，以便在前侧事故的情况下提供较好的能量吸收。在其他变体中，第一单元可以填充有第一能量吸收材料，并且第二单元可以填充有与第一能量吸收材料不同的第二能量吸收材料。
[0055]再次参照图4，开口式单元中的至少一个填充有能量吸收材料，以形成对应的能量吸收单元14。适合的能量吸收材料可以选自由发泡聚乙烯、发泡铝(例如，烧结铝或铝蜂巢)、杂化聚乙烯/聚烯烃树脂、轻木和其混合物(通过非限制性实例)构成的群组。能量吸收材料可以选自具有冲击损坏保护应用的任何其他材料。能量吸收材料通常是轻质的。
[0056]能量吸收材料可以通过将能量吸收材料的前体引入到加强复合网状体11的开口式单元12中来现场形成。举例而言，能量吸收材料的前体可以与发泡剂组合地引入。作为一个实例，可以将非发泡的聚乙烯珠放置在所形成的加强复合网状体11的一个或多个开口式单元12中。可以将加强复合网状体11放置在蒸汽压模中，高压蒸汽将被引入到该蒸汽压模中，从而使得聚乙烯珠发泡从而填充一个或多个开口式单元12,这样使得加强复合网状体具有由泡沫形成的至少一个能量吸收单元。
[0057]在其他方面中，能量吸收材料可以被预成型为具有适于配合在多个开口式单元的一个单元内的尺寸的形状，并且随后被插入到加强复合网状体的对应单元中。在所有方面中，可以控制能量吸收材料的密度以提供预定分布轮廓。控制能量吸收材料的密度通过控制能量吸收材料的镑每立方英尺(PCF)来提供预定分布轮廓。当能量吸收材料包括EPP时， 能量吸收材料的适合密度提供从约大于或等于1.8到小于或等于约14的范围内的PCF。在汽车应用中，通常取决于汽车的类型、预期冲击所在的能量吸收组件的区域和/或符合适用国家或其他规则来选择预定分布轮廓。[〇〇58] 再次参照图2,前部部件16至少部分地覆盖复合结构13的前侧，并且背部部件18至少部分地覆盖复合结构13的背侧。应注意，“前部”指示冲击力最有可能来自的方向，而“背部”用来指示附接到挤压罐的侧面，然而这些术语仅用于主格的非限制性目的。
[0059]前部部件16可以由加强复合物形成，具有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维(诸如 KEVLAR?对位芳纶纤维)或者天然纤维以及其混合物中至少一种的加强物。前部部件可以通过挤压成型、压缩模塑等来制备。
[0060]背部部件18可以由碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维(诸如KEVLAR?对位芳纶纤维)或者天然纤维以及其混合物中的至少一个形成。背部部件可以通过挤压成型、压缩模塑等来制备。背部部件18可以进一步附接到挤压构件8和9。附接可以被构造以避免复合结构13与背部部件18之间的剥落。为了促进此，与后到前方向24的轴线成90°的唇缘将被模塑或者以其他方式紧固到加强复合网状体11的前部或背部或者前部部件16或背部部件18的顶部或底部，以允许前部部件16或背部部件18到加强复合网状体11的更牢固附接。虽然未示出，但是附接可以是机械剥落止挡器，并且可以包括穿通复合结构13和背部部件18的至少一部分的铆钉。附接也可以通过粘合剂粘合或者在附接表面包括热塑性材料的情况下通过超声波焊接或振动焊接来接合到加强复合网状体11。附接可以紧固在有可能剥落的区域周围，诸如在挤压构件周围。在其他实施例中，挤压构件(例如，8和/或9)可以从车辆护栏4和5延伸到多个单元的一个中，从而允许通过加强复合网状体11的单元壁接合。具有其较高延伸率的可从杜邦购得的KEVLAR?对位芳纶纤维可以促进背部部件18在冲击时保持附接到挤压构件 8和9以及加强复合网状体11。在其他变体中，碳或玻璃纤维的较高模量或强度将是优选的。 [〇〇61]在其他实施例中，能量吸收组件包括彼此附接的多个复合结构。更具体来说，组件中可能存在至少两种不同的复合结构，其中第一复合结构的背侧与第二复合结构的前侧接触。在一些方面中，第一复合结构中的单元的迭代与第二复合结构中的单元的迭代不同。另夕卜，第一复合结构可以重叠在第二复合结构上或与第二复合结构交错，从而使得每个复合结构的单元彼此重叠或彼此交错。
[0062]根据一个实施例，如下形成能量吸收组件。通过挤压成型制备加强复合网状体。将 NCF碳纤维拉动通过乙烯基酯的树脂浸湿浴，随后形成结构并且固化树脂，随后剪切固化的结构以形成具有多个开口式单元的所需加强复合网状体。随后将发泡聚乙烯在多个开口式单元中现场发泡，以形成保持在其中的多个能量吸收单元，所述多个能量吸收单元和加强复合网状体构成复合结构。控制发泡聚乙烯泡沫的密度以得出预定分布轮廓。将前部部件安置在复合结构的前侧上。将背部部件安置在复合结构的背侧上。可以将挤压构件接合到背部部件，或者穿过背部部件接合到加强复合网状体中，其中一些单元可以被配置成用作用于挤压构件的定位设备和接合凸缘。
[0063]在某些方面中，本公开预期一种制造能量吸收组件的方法。方法包括将能量吸收材料引入或填充由加强复合网状体限定的多个开口式单元，以形成包括加强复合网状体和保持在其中的多个能量吸收单元的复合结构。随后将前部部件安置在复合结构的前侧上。 随后将背部部件安置在复合结构的背侧上。复合结构与前部部件和背部部件一起形成能量吸收组件。在某些变体中，能量吸收组件形成用于车辆的保险杠组件的一部分。在这些变体中，背部部件附接到与车辆相关的多个挤压构件。加强复合网状体通常包括具有分布在其中的加强材料的聚合物基体。加强材料将通常包括碳纤维、玻璃纤维以及其混合物，但是也可以包括芳纶、玄武岩或天然纤维，诸如黄麻或麻。加强复合网状体可以通过挤压成型来整体地或部分地形成，但是也可以通过压缩模塑、高压罐模塑、真空模塑、树脂传递模塑、结构树脂传递模塑或者其他复合物模塑技术来形成。能量吸收材料可以选自由发泡聚乙烯、发泡铝、杂化聚乙烯/聚烯烃树脂、轻木和其混合物构成的群组。能量吸收材料可以在多个开口式单元中现场形成，并且可以使用聚乙烯珠的发泡来形成。替代地，能量吸收材料可以被形成为配合到多个开口式单元的每一个中并且插入到适当的开口式单元中。在一些变体中，多个单元各自具有统一的形状和统一的体积。在其他变体中，统一的形状是由梯形、三角形、正方形、矩形、平行四边形、六边形等构成的形状。在其他变体中，多个单元不具有统一的形状和统一的体积。多个单元可以类似于例如网状体状结构。在其他变体中，多个单元的厚度可能不统一。因此，在一些变体中，多个单元包括具有第一体积的第一单元和具有第二体积的第二单元，其中第一体积与第二体积不同。在其他变体中，第一单元可以填充有第一能量吸收材料，并且第二单元可以填充有与第一能量吸收材料不同的第二能量吸收材料。因此，能量吸收材料可以在单元与单元之间具有不同的能量吸收特征。这可以通过泡沫或轻木的不同密度或者通过改变单元与单元之间使用的材料或者通过改变方向型材料(诸如蜂巢)的定向来实现。在许多这些变体中，当对能量吸收组件的前侧施加力时，力沿预定分布轮廓跨能量吸收组件分布。在其他变体中，存在至少一个在其中没有安置能量吸收材料的开口式单元。
[0064]在其他方面中，本发明预期一种轻质能量吸收组件。该轻质能量吸收组件包括限定多个开口式单元的加强复合网状体，所述开口式单元中的至少一个填充有轻质能量吸收材料。加强复合网状体和填充的多个单元一起限定复合结构。将前部部件安置在复合结构的前侧上。将背部部件安置在复合结构的背侧上。复合结构与前部部件和背部部件一起形成轻质复合能量吸收组件。轻质能量吸收组件具有使得施加到前板的力沿预定分布轮廓跨轻质复合能量吸收组件分布的性质。在某些变体中，能量吸收组件形成用于车辆的保险杠组件的一部分。在这些变体中，背部部件附接到与车辆相关的多个挤压构件。加强复合网状体通常包括具有分布在其中的加强材料的聚合物基体。加强材料将通常包括碳纤维、玻璃纤维以及其混合物，但是也可以包括芳纶、玄武岩或天然纤维，诸如黄麻或麻。加强复合网状体可以通过挤压成型来整体地或部分地形成，但是也可以通过压缩模塑、高压罐模塑、真空模塑、树脂传递模塑、结构树脂传递模塑或者其他复合物模塑技术来形成。能量吸收材料可以选自由发泡聚乙烯、发泡铝、杂化聚乙烯/聚烯烃树脂、轻木和其混合物构成的群组。能量吸收材料可以在多个开口式单元中现场形成，以及可以使用聚乙烯珠的发泡来形成。替代地，能量吸收材料可以被形成为配合到多个开口式单元的每一个中并且插入到适当的开口式单元中。在一些变体中，多个单元各自具有统一的形状和统一的体积。在其他变体中， 统一的形状是由梯形、三角形、正方形、矩形、平行四边形、六边形等构成的形状。在其他变体中，多个单元不具有统一的形状和统一的体积。多个单元可以类似于例如网状体状结构。 在其他变体中，多个单元的厚度可能不统一。因此，在一些变体中，多个单元包括具有第一体积的第一单元和具有第二体积的第二单元，其中第一体积与第二体积不同。在其他变体中，第一单元可以填充有第一能量吸收材料，并且第二单元可以填充有与第一能量吸收材料不同的第二能量吸收材料。因此，能量吸收材料可以在单元与单元之间具有不同的能量吸收特征。这可以通过泡沫或轻木的不同密度或者通过改变单元与单元之间使用的材料或者通过改变方向型材料(诸如蜂巢)的定向来实现。
[0065]在其他方面中，本公开预期一种制造能量吸收组件的方法。方法包括将能量吸收材料引入或填充多个开口式单元，以形成包括加强复合网状体和多个能量吸收单元的复合结构。随后将前部部件安置在复合结构的前侧上。随后将背部部件安置在复合结构的背侧上。能量吸收组件具有使得施加到前板的力沿预定分布轮廓跨能量吸收组件分布的性质。 在某些变体中，能量吸收组件形成用于车辆的保险杠组件的一部分。在这些变体中，背部部件附接到与车辆相关的多个挤压构件。加强复合网状体通常包括具有分布在其中的加强材料的聚合物基体。加强材料将通常包括碳纤维、玻璃纤维以及其混合物，但是也可以包括芳纶、玄武岩或天然纤维，诸如黄麻或麻。加强复合网状体可以通过挤压成型来整体地或部分地形成，但是也可以通过压缩模塑、高压罐模塑、真空模塑、树脂传递模塑、结构树脂传递模塑或者其他复合物模塑技术来形成。能量吸收材料可以选自由发泡聚乙烯、发泡铝、杂化聚乙烯/聚烯烃树脂、轻木和其混合物构成的群组。能量吸收材料可以在多个开口式单元中现场形成，以及可以使用聚乙烯珠的发泡来形成。替代地，能量吸收材料可以被形成为配合到多个开口式单元的每一个中并且插入到适当的开口式单元中。在一些变体中，多个单元各自具有统一的形状和统一的体积。在其他变体中，统一的形状是由梯形、三角形、正方形、矩形、平行四边形、六边形等构成的形状。在其他变体中，多个单元不具有统一的形状和统一的体积。在其他变体中，第一单元可以填充有第一能量吸收材料，并且第二单元可以填充有与第一能量吸收材料不同的第二能量吸收材料。因此，能量吸收材料可以在单元与单元之间具有不同的能量吸收特征。这可以通过泡沫或轻木的不同密度或者通过改变单元与单元之间使用的材料或者通过改变方向型材料(诸如蜂巢)的定向来实现。多个单元可以类似于例如网状体状结构。在其他变体中，多个单元的厚度可能不统一。因此，在一些变体中，多个单元包括具有第一体积的第一单元和具有第二体积的第二单元，其中第一体积与第二体积不同。在其他变体中，存在至少一个在其中没有安置能量吸收材料的开口式单元。
[0066]为了说明和描述目的，提供了实施例的以上描述。以上描述并不意欲是排他性的或者限制本发明。特定实施例的个别元件或特征通常并不限于那个特定实施例，但是在适当的情况下是可互换的并且可以用于选定实施例中，即使并未具体展示或描述。这些元件或特征也可以许多方式进行变化。这些变化并不被认为脱离本公开，并且所有这些修改意欲包括在本公开的范围内。
【主权项】
1.一种制造能量吸收组件的方法，所述方法包括:将能量吸收材料引入到由网状体限定的多个开口式单元中，以形成包括所述网状体和 保持在其中的多个能量吸收单元的复合结构；将前部部件安置在所述复合结构的前侧上；以及将背部部件安置在所述复合结构的背侧上，以形成所述能量吸收组件。2.如权利要求1所述的方法，其中所述能量吸收组件形成用于车辆的保险杠组件的一 部分，并且所述方法进一步包括将所述复合结构的所述背部部件附接到与所述车辆相关的 多个挤压构件。3.如权利要求1所述的方法，其中所述网状体是加强复合网状体，所述加强复合网状体 包括具有分布在其中的加强材料的聚合物基体，其中所述加强材料选自由以下各项构成的 群组:碳纤维、玻璃纤维、芳纶、玄武岩、包括黄麻、麻和韧皮纤维的天然纤维，以及其混合 物。4.如权利要求1所述的方法，其中所述能量吸收材料选自由以下各项构成的群组:发泡 聚乙烯、发泡铝、杂化聚乙烯/聚烯烃树脂、轻木和其组合。5.如权利要求1所述的方法，其中所述多个开口式单元的每个各别开口式单元具有统 一的形状和统一的体积。6.如权利要求1所述的方法，其中所述引入包括用所述能量吸收材料的前体填充所述 多个开口式单元。7.如权利要求1所述的方法，其中在所述引入之前，将所述能量吸收材料预成型以形成 尺寸确定成配合在所述多个开口式单元内的多个预成型的单元。8.如权利要求1所述的方法，其中施加到所述前部部件的力沿预定分布轮廓跨所述能 量吸收组件分布。9.一种轻质能量吸收组件，包括:限定多个单元的网状体，所述单元中的至少一个填充有轻质能量吸收材料，以限定复 合结构；附接到所述复合结构的前侧的前部部件；以及附接到所述复合结构的背侧的背部部件，从而形成所述轻质能量吸收组件，其中施加 到所述前部部件的力沿预定分布轮廓跨所述轻质能量吸收组件分布。10.—种制造复合能量吸收组件的方法，所述方法包括:用能量吸收材料填充由网状体限定的多个开口式单元中的至少一个单元，以形成包括 所述网状体和至少一个能量吸收单元的复合结构；将前部部件安置在所述复合结构的前侧上；以及将背部部件安置在所述复合结构的背侧上，以形成所述能量吸收组件，其中施加到所 述前部部件的力沿预定分布轮廓跨所述复合能量吸收组件分布。
【文档编号】B60R19/18GK105966336SQ201610138358
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】E.J.伯格, V.L.维鲁帕沙, J.C.波兰
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司