本技術(shù)：
為申請日是2014.12.10、申請?zhí)柺?01480072810.6、發(fā)明創(chuàng)造名稱是“具有加強(qiáng)外皮的i形梁”的發(fā)明專利申請的分案申請。

與之相關(guān)的專利申請

本申請要求2013年12月10日申請的美國臨時(shí)申請第61/914,113號的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用并入本申請中。

本發(fā)明大體上涉及一種復(fù)合材料，尤其涉及一種復(fù)合的i形梁結(jié)構(gòu)，具有在i形梁的拉伸和壓縮側(cè)上的連續(xù)纖維外皮和包覆成型在連續(xù)纖維外皮上的短纖維材料。

背景技術(shù)：

在以汽車、交通和物流為基礎(chǔ)的行業(yè)，為了生產(chǎn)出對于陸運(yùn)和空運(yùn)都更節(jié)能的交通工具，重量減輕已經(jīng)成為主要焦點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這些重量堿輕，已引入輕質(zhì)復(fù)合材料，代替金屬結(jié)構(gòu)和表面體部件和面板。復(fù)合材料是由兩種或多種具有顯著不同的物理和化學(xué)性能的組成材料制成的材料，當(dāng)各組成材料結(jié)合時(shí)，生產(chǎn)出一種具有不同于各個(gè)組分的特性的材料。各個(gè)組分在最終的結(jié)構(gòu)中保持獨(dú)立和不同。可以優(yōu)選復(fù)合材料原因有很多：常見的例子包括當(dāng)與傳統(tǒng)的材料相比，復(fù)合材料更堅(jiān)固、更輕或更便宜。

結(jié)構(gòu)汽車部件設(shè)計(jì)成通過吸收和耗散動能，以在高速事故中保護(hù)車內(nèi)乘員。結(jié)構(gòu)部件，如車門防側(cè)撞橫梁，在碰撞中保護(hù)乘員。結(jié)構(gòu)汽車部件還設(shè)計(jì)成通過暫時(shí)變形或偏轉(zhuǎn)吸收動能，以盡量減少車輛在低速碰撞中的損壞。i形梁(又稱h形梁)是在汽車結(jié)構(gòu)應(yīng)用中常見的結(jié)構(gòu)部件。i形梁或h形梁的名稱源于其截面形狀是"i"形或"h"形。i形梁的水平元件被稱為凸緣，而連接凸緣的垂直或者中心元件稱為腹板。所述的腹板對抗剪切力，而凸緣抵抗橫梁承受的大部分彎曲力矩。i形截面是承載腹板平面上的彎曲和剪切載荷的非常有效的形式。然而，截面在橫斷方向上的承受力低，并且也不能充分承載扭轉(zhuǎn)。為了提高i形梁的扭轉(zhuǎn)性能，可以在腹板和凸緣之間添加肋狀物。

而復(fù)合材料已用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)化汽車組件和應(yīng)用中的i形梁，這些i形梁在高速碰撞過程中出現(xiàn)了梁分離。此外，現(xiàn)有梁的缺點(diǎn)是完全依賴于短纖維復(fù)合材料，短纖維復(fù)合材料在這樣碰撞過程中會斷成兩半。因此，需要一種改進(jìn)的復(fù)合材料i形梁，其在高速車輛事故過程中保持完整。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供了一種i形梁組件，包括通過垂直腹板接合的頂部凸緣和底部凸緣。在所述的頂部凸緣和底部凸緣上有包覆成型的加強(qiáng)外皮。頂部凸緣和底部凸緣以及腹板都是由相同的熱塑性聚合物材料或熱固性聚合物材料制成。本文可用的聚合物材料包括聚丙烯、尼龍、環(huán)氧樹脂、聚酯或乙烯基酯材料。

附圖說明

圖1a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的i形梁復(fù)合結(jié)構(gòu)的側(cè)透視圖，該i形梁復(fù)合結(jié)構(gòu)具有在i形梁拉伸和壓縮側(cè)的連續(xù)纖維外皮和應(yīng)用在連續(xù)纖維外皮上包覆成型上的包覆成型的短纖維材料；

圖1b是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的沿著圖1a的線a-a的截面圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)計(jì)為碰撞時(shí)偏轉(zhuǎn)和吸收動能的弧形i形梁的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明具有作為改進(jìn)的復(fù)合i形梁結(jié)構(gòu)的實(shí)用性，所述的復(fù)合i形梁結(jié)構(gòu)具有在i形梁拉伸和壓縮側(cè)的連續(xù)的纖維加強(qiáng)外皮和應(yīng)用在連續(xù)纖維外皮上的包覆成型的短纖維材料，用于改善i形梁的結(jié)構(gòu)完整性。本發(fā)明i形梁復(fù)合結(jié)構(gòu)的實(shí)施例由熱塑性聚合物組成，包括聚丙烯、尼龍等；由熱固性聚合物組成，例如環(huán)氧樹脂、聚酯或乙烯基酯材料；也可以由熱固性樹脂組成。本發(fā)明i形梁的實(shí)施例的凸緣、腹板、肋狀物都充滿了短切纖維，例如玻璃纖維、碳纖維或其他合成纖維，也可以是天然纖維。天然纖維可以包括椰子纖維、竹纖維、甘蔗纖維或香蕉皮纖維等。在本發(fā)明i形梁的這些實(shí)施例中，腹板也可以由連續(xù)纖維制成。本發(fā)明i形梁的實(shí)施例的肋狀物連接腹板和凸緣，并且可以以各種形式存在，例如交叉。本發(fā)明i形梁的實(shí)施例利用注射成型制成；然而，可以預(yù)料的是也可以采用壓縮成型、樹脂傳遞成型或者其他工藝。本發(fā)明i形梁的應(yīng)用的非限制性示例包括保險(xiǎn)杠系統(tǒng)和側(cè)面碰撞入侵梁。

應(yīng)用在凸緣上的連續(xù)纖維加強(qiáng)外皮可以具有單向纖維、雙軸纖維和編織纖維，或由纖維類型的不同組合組成的層壓材料組成。在某些實(shí)施例中，加強(qiáng)的i形梁凸緣是具有預(yù)浸料復(fù)合材料。預(yù)浸料，當(dāng)應(yīng)用于熱塑性樹脂格式時(shí)也稱為有機(jī)片材，定義為預(yù)浸漬有熱塑性或熱固性樹脂的連續(xù)的帶式單向纖維或雙軸纖維或者編織纖維。熱塑性版本可以加熱至軟化，然后放置模具中，在模具中成型并在選定的區(qū)域利用附加的樹脂包覆成型以添加肋狀物、附著點(diǎn)等。預(yù)浸料通常形成在板或卷中充分浸漬熱塑性或熱固性樹脂的單獨(dú)層。壓層材料通常是多層纖維基材，例如利用熱塑性或熱固性樹脂接合在一起的預(yù)浸料或有機(jī)片材。在一些實(shí)施例中，預(yù)浸料包括加強(qiáng)纖維，加強(qiáng)纖維包括碳纖維或玻璃纖維。示例性的熱塑性預(yù)浸料的基質(zhì)包括聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、聚醚酰亞胺(pei)、聚苯硫醚(pps)、聚酰胺(尼龍)、聚丙烯(pp)，它們的組合和它們的共聚物。示例性的熱固性預(yù)浸料的基質(zhì)包括環(huán)氧樹脂、聚酯(pe)和乙烯基酯(ve)。

現(xiàn)在參照各附圖，圖1a是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的i形梁10復(fù)合結(jié)構(gòu)的側(cè)面透視圖，該i形梁10復(fù)合結(jié)構(gòu)具有腹板12和應(yīng)用在i形梁10的凸緣的拉伸側(cè)14和壓縮側(cè)16上的連續(xù)纖維外皮20和22，并且具有應(yīng)用在連續(xù)纖維外皮上的短纖維包覆成型24。不同類型的肋狀物18，包括所示的交叉樣式，提供抵抗扭轉(zhuǎn)負(fù)荷。圖1b是圖1a沿線a-a的橫截面。

圖2顯示了一個(gè)本發(fā)明i形梁30的實(shí)施例，i形梁30具有朝腹板12'和凸緣14'和16'的微小彎曲，設(shè)計(jì)用于通過暫時(shí)變形或偏轉(zhuǎn)吸收功能以減小車輛在低速碰撞中的損壞。

上述描述是本發(fā)明的具體實(shí)施方案的解釋，但并不意味著對其實(shí)踐的限制。權(quán)利要求，包括所有的它們的等效物，用于限定本發(fā)明的范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種I形梁組件，包括通過垂直腹板接合的頂部凸緣和底部凸緣。加強(qiáng)外皮包覆成型在所述的頂部凸緣和底部凸緣上。頂部凸緣和底部凸緣以及腹板都是由相同的熱塑性聚合物材料或熱固性聚合物材料制成。本申請可用的聚合物材料包括聚丙烯、尼龍、環(huán)氧樹脂、聚酯或乙烯基酯材料。

技術(shù)研發(fā)人員：C·約翰斯頓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：賽史品威奧（唐山）結(jié)構(gòu)復(fù)合材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2014.12.10
技術(shù)公布日：2017.10.20