本發(fā)明涉及一種用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件以及制造該纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的方法。纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可滿足不同區(qū)域中對(duì)不同強(qiáng)度的要求，從而改善了車身的碰撞安全性能、減輕了車身的重量、并且提高了制造過程的效率。

背景技術(shù)：

通常，在車輛中將纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件用作構(gòu)成車身的結(jié)構(gòu)物。纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件基本上用于吸收外部沖擊的能量，以便確保車輛內(nèi)部的乘客在發(fā)生碰撞的情況下的安全，并且纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件在不同的區(qū)域中具有不同的強(qiáng)度，以經(jīng)受因沖擊而造成的損壞。

因此，已經(jīng)廣泛使用滿足因區(qū)域而不同的性能要求的技術(shù)，并且該技術(shù)的特征在于使用通過局部軟化、熱印等制備的金屬構(gòu)件。

通過采用由合成樹脂和嵌入到合成樹脂中的增強(qiáng)纖維構(gòu)成的纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合物(該纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合物可在增強(qiáng)纖維延長(zhǎng)的方向上具有更高的強(qiáng)度并且比一般金屬更輕)，或者通過將纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合物粘合至金屬構(gòu)件以獲得具有希望形狀的組合構(gòu)件，可以實(shí)現(xiàn)車身在不同區(qū)域展示不同強(qiáng)度以及輕便的要求。

通過樹脂傳遞成型(RTM)過程可以制造由增強(qiáng)纖維構(gòu)成的常見纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合物。以將之前制備的纖維網(wǎng)板(fiber mesh plate)設(shè)置在金 屬模具中并且使用合成樹脂來浸漬網(wǎng)板的方式進(jìn)行RTM過程，由此提供纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合物?？商娲?，能以將使用合成樹脂浸漬的纖維網(wǎng)板彼此層疊的方式進(jìn)行RTM過程。

在通過RTM過程制造包括增強(qiáng)纖維的纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合物的情況下，通過將纖維網(wǎng)板定向成使得已定向的纖維網(wǎng)板的增強(qiáng)纖維可施加所需強(qiáng)度，或者通過調(diào)節(jié)相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的增強(qiáng)纖維網(wǎng)板的數(shù)量，可以滿足在不同區(qū)域內(nèi)展示不同強(qiáng)度的要求。

在某些事例中，韓國常規(guī)技術(shù)已經(jīng)公開了一種制造用于商用車輛的橫梁的方法。

然而，在制造纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合物的過程中，將增強(qiáng)纖維網(wǎng)板層疊成使得相應(yīng)增強(qiáng)纖維網(wǎng)板的方向彼此不同的過程具有缺點(diǎn)。例如，難以根據(jù)需要逐漸改變不同區(qū)域中的強(qiáng)度，并且由于增強(qiáng)纖維之間存在斷開部分，所以不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的有效傳遞。因此，為了滿足所需強(qiáng)度，必須增加增強(qiáng)纖維網(wǎng)板的數(shù)量，而這是低效的。而且，因?yàn)楸仨毻ㄟ^附加過程來完成使用合成樹脂對(duì)設(shè)置在模具中的增強(qiáng)纖維網(wǎng)板進(jìn)行浸漬，所以不利地增加了過程的數(shù)量。

本部分中公開的信息僅用于增強(qiáng)對(duì)發(fā)明的整體背景的理解，并且不得被視為對(duì)構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的事宜的認(rèn)識(shí)或任何建議形式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在優(yōu)選的方面，本發(fā)明提供了一種用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件和制造纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的方法。因此，纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可滿足對(duì)不同區(qū)域內(nèi)的不同強(qiáng)度的要求，從而改善車身的碰撞安全性能，并且進(jìn)一步減輕車身的重量且提高制造過程的效率。

在本發(fā)明的一方面，用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可包括連續(xù)變化層和增強(qiáng)層。具體地，連續(xù)變化層可包括構(gòu)成基體的合成樹脂以及嵌入到合成樹脂中的多個(gè)增強(qiáng)纖維，該連續(xù)變化層的多個(gè)增強(qiáng)纖維可被布置成相對(duì)于用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向方向傾斜，并且增強(qiáng)纖維相對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向方向的夾角可沿著縱向方向逐漸改變。而且，特別地，增強(qiáng)層可附接至連續(xù)變化層，以構(gòu)成用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件，并且增強(qiáng)層可包括構(gòu)成基體的合成樹脂和多個(gè)增強(qiáng)纖維。增強(qiáng)層的多個(gè)增強(qiáng)纖維可嵌入到增強(qiáng)層的合成樹脂中并且彼此交叉成網(wǎng)狀形狀。

優(yōu)選地，通過應(yīng)用熱壓縮結(jié)合、粘合劑等可將增強(qiáng)層附接至連續(xù)變化層。

增強(qiáng)層中的多個(gè)增強(qiáng)纖維可包括第一組纖維和第二組纖維。優(yōu)選地，第一組纖維可被布置成與連續(xù)變化層中的設(shè)置在連續(xù)變化層的一側(cè)處的增強(qiáng)纖維交叉，并且第二組纖維可被布置成與連續(xù)變化層中的設(shè)置在連續(xù)變化層的另一側(cè)處的增強(qiáng)纖維交叉，并且第一組纖維和第二組纖維可被布置成彼此交叉成網(wǎng)狀圖案。

連續(xù)變化層和增強(qiáng)層可構(gòu)成用于車輛的立柱。優(yōu)選地，用于車輛的立柱中的連續(xù)變化層的多個(gè)增強(qiáng)纖維在車輛的前后方向上可布置在立柱的下端處并且在車輛的豎直方向上可布置在立柱的上端處。

增強(qiáng)層的多個(gè)增強(qiáng)纖維可包括第一組纖維和第二組纖維。優(yōu)選地，第一組纖維可被布置成與連續(xù)變化層中的位于立柱的下端處的增強(qiáng)纖維交叉，并且第二組纖維可被布置成與連續(xù)變化層中的位于立柱的上端處的增強(qiáng)纖維交叉。而且，第一組纖維和第二組纖維可被布置成彼此交叉成網(wǎng)狀圖案。

用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件還可包括金屬層，該金屬層與連續(xù)變化層和增強(qiáng)層層疊在一起，其中，連續(xù)變化層、增強(qiáng)層以及金屬層可彼此層疊成板狀并且經(jīng)受熱壓工藝，由此形成用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件。

在本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的方法，該方法可包括：圍繞一心軸對(duì)使用合成樹脂浸漬的增強(qiáng)纖維進(jìn)行卷繞，使得增強(qiáng)纖維相對(duì)于心軸的夾角沿著心軸的長(zhǎng)度逐漸改變，由此形成管狀的連續(xù)變化層；將管狀的連續(xù)變化層壓平成平板；將平板狀的連續(xù)變化層和增強(qiáng)層層疊成彼此交叉成網(wǎng)狀圖案，該增強(qiáng)層包括合成樹脂和嵌入到合成樹脂中的多個(gè)增強(qiáng)纖維；以及通過熱壓工藝將連續(xù)變化層和增強(qiáng)層一體地壓制成纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件。

在對(duì)連續(xù)變化層的增強(qiáng)層進(jìn)行卷繞時(shí)，通過調(diào)節(jié)心軸的旋轉(zhuǎn)速度可以改變連續(xù)變化層的增強(qiáng)纖維相對(duì)于心軸的夾角。

在對(duì)連續(xù)變化層的增強(qiáng)纖維進(jìn)行卷繞時(shí)，通過調(diào)節(jié)心軸在心軸的縱向方向上的移動(dòng)速度而可以改變連續(xù)變化層中的增強(qiáng)纖維相對(duì)于心軸的夾角。

在對(duì)連續(xù)變化層的增強(qiáng)纖維進(jìn)行卷繞時(shí)，通過調(diào)節(jié)纖維定位裝置在心軸的縱向方向上的移動(dòng)速度而可以改變連續(xù)變化層的增強(qiáng)纖維相對(duì)于心軸的夾角，纖維定位裝置適于將纖維引導(dǎo)至心軸。

在將平板狀的連續(xù)變化層與增強(qiáng)層層疊成彼此交叉為網(wǎng)狀圖案以及通過熱壓工藝將連續(xù)變化層和增強(qiáng)層一體地壓制成纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件時(shí)，彼此交叉成網(wǎng)狀圖案的平板狀的連續(xù)變化層和增強(qiáng)層可被層疊至金屬層，并且可通過熱壓工藝將層疊的所述連續(xù)變化層、所述增強(qiáng)層和所述金屬層一體地壓制成纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件。

還提供了一種可包括本文描述的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的車輛。

下文中公開了發(fā)明的其他方面。

附圖說明

從結(jié)合所附附圖進(jìn)行的下列細(xì)節(jié)描述中，將使得本發(fā)明的上述和其他目標(biāo)、特征、以及優(yōu)點(diǎn)變得更為清晰易懂，附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的示例性連續(xù)變化層與示例性增強(qiáng)層之間的示例性耦接關(guān)系；

圖2示出了圖1中所示的應(yīng)用于車輛的示例性立柱的連續(xù)變化層和增強(qiáng)層；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的示例性連續(xù)變化層、示例性增強(qiáng)層和示例性金屬層之間的示例性耦接關(guān)系；

圖4示出了制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的如圖1中所示的連續(xù)變化層的示例性過程；并且

圖5示出了制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的示例性過程。

具體實(shí)施方式

本文使用的術(shù)語僅用于描述特定的實(shí)施方式的目的，并且并非旨在限制本發(fā)明。如本文使用的，單數(shù)形式“一個(gè)(a)”、“一個(gè)(an)”、以及“這個(gè)(the)”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。還應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中使用的術(shù)語“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”表示存在所述特性、整體、步驟、操作、元件、和/或部件，但并不排除存 在或添加一個(gè)或者多個(gè)其他特性、整體、步驟、操作、元件、部件、和/或其組合。

如本文使用的，除非上下文明確指示或顯而易見，否則，術(shù)語“約”應(yīng)被理解為在本技術(shù)的正常容差范圍內(nèi)，例如，在平均值的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差內(nèi)?！凹s”可被理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％、或0.01％內(nèi)。除非上下文另有規(guī)定，否則本文提供的所有數(shù)值皆可以被術(shù)語“約”修飾。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本文使用的術(shù)語“車輛”或者“車輛的”或者其他相似術(shù)語通常包括機(jī)動(dòng)車輛(諸如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車(SUV)的客車、公共汽車、卡車、各種商用車輛)、船只(包括各種船舶)、飛機(jī)等等，并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插電式混合動(dòng)力車輛、氫動(dòng)力車輛以及其他可替代燃料(例如，從不同于石油的資源獲取的燃料)車輛。如本文提及的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種以上的動(dòng)力源的車輛，例如，既是汽油動(dòng)力又是電動(dòng)的車輛。

現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式，在所附附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的連續(xù)變化層100與增強(qiáng)層200之間的耦接關(guān)系。圖2示出了圖1中所示的應(yīng)用于立柱的連續(xù)變化層100和增強(qiáng)層200。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200、以及金屬層300之間的耦接關(guān)系。圖4示出了制造圖1中所示的連續(xù)變化層100的過程。圖5示出了制造根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的過程。

如圖1至圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可包括連續(xù)變化層100，該連續(xù)變化層可包括構(gòu)成基體的合成樹脂 110以及嵌入到合成樹脂110中的多個(gè)增強(qiáng)纖維120。在連續(xù)變化層中，多個(gè)增強(qiáng)纖維120可被布置成相對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向方向傾斜，并且增強(qiáng)纖維120相對(duì)于縱向方向的夾角α可沿著縱向方向逐漸改變。進(jìn)一步地，增強(qiáng)層200可附接至連續(xù)變化層100，以構(gòu)成纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件，并且該增強(qiáng)層可包括構(gòu)成基體的合成樹脂210以及可嵌入到合成樹脂210中并且彼此交叉成網(wǎng)狀圖案的多個(gè)增強(qiáng)纖維。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可包括連續(xù)變化層100和增強(qiáng)層200，其中，相應(yīng)的合成樹脂可適當(dāng)?shù)貫楦鞣N不同的類型，諸如，碳纖維、玻璃纖維和芳族聚酰胺纖維。

迄今已經(jīng)非常常見的是使用包括具有過大重量的一般金屬元件或在不同的區(qū)域內(nèi)不具有不同的強(qiáng)度的低效率復(fù)合物材料。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可包括在縱向方向上逐漸改變強(qiáng)度的連續(xù)變化層100，連續(xù)變化層可滿足因區(qū)域而逐漸改變強(qiáng)度并且減少纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的重量的要求。

進(jìn)一步地。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可包括增強(qiáng)層200，該增強(qiáng)層與連續(xù)變化層100層疊，所以本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)：增加了纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的強(qiáng)度，并且通過防止纖維之間的分離而改善其耐久性。

特別地，連續(xù)變化層100可具有平板，該平板可包括用作基體的合成樹脂110以及嵌入到合成樹脂110中的多個(gè)增強(qiáng)纖維120。通過調(diào)節(jié)包括增強(qiáng)纖維120的平板的厚度或通過堆疊多個(gè)連續(xù)變化層100，可以控制所需要的強(qiáng)度和負(fù)荷。

具體地，連續(xù)變化層100的增強(qiáng)纖維120可被布置成相對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件傾斜，這樣使得增強(qiáng)纖維120相對(duì)于縱向方向的夾角α可沿著縱向方向逐漸改變。

考慮到與纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向中心線L的關(guān)系，可以確定增強(qiáng)纖維120的夾角α，并且該夾角可根據(jù)相應(yīng)區(qū)域的所需強(qiáng)度而改變。連續(xù)變化層100的增強(qiáng)纖維120可僅包括定向在單一方向上的第一組纖維120，或者可僅包括相對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向方向具有不同夾角的第一組纖維120和第二組纖維。

因?yàn)楦鱾€(gè)區(qū)域內(nèi)所施加的負(fù)荷或沖擊不同，所以用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件在不同區(qū)域內(nèi)需要的強(qiáng)度不同。因此，在縱向方向上具有高強(qiáng)度的增強(qiáng)纖維可被布置在負(fù)荷或沖擊的傳遞方向上從而增強(qiáng)纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的強(qiáng)度，或者增強(qiáng)纖維可被布置在另一方向上以在減少強(qiáng)度的同時(shí)增強(qiáng)柔性。

在纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的相應(yīng)區(qū)域中不同的所需強(qiáng)度可沿著負(fù)荷或沖擊傳遞的方向連續(xù)變化。因此，為了滿足纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件不同的所需強(qiáng)度，增強(qiáng)纖維120可被布置成使得增強(qiáng)纖維120相對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向方向的夾角α逐漸改變。

根據(jù)采用RTM過程的常規(guī)解決方案，考慮到增強(qiáng)纖維相對(duì)于負(fù)荷和沖擊傳遞的方向的夾角，包括彼此交叉的增強(qiáng)纖維的網(wǎng)狀片材根據(jù)纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的不同區(qū)域而不同地切割和定向并且層疊。然而，難以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)纖維以不同角度的定向從而滿足逐漸改變強(qiáng)度的要求。進(jìn)一步地，因?yàn)榫W(wǎng)狀片材之間存在斷開部分，所以應(yīng)力的傳遞的效率較低，并且由此降低了強(qiáng)度性質(zhì)。

相反，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可被構(gòu)造成使得增強(qiáng)纖維120相對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向中心線L的夾角α逐漸改變，所以能夠可靠地滿足了纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)不同的所需強(qiáng)度。進(jìn)一步地，因?yàn)樵诶w維增強(qiáng)塑料構(gòu)件中的相應(yīng)增強(qiáng)纖維120中不存在任何中斷部分，所以通過應(yīng)力的有效傳遞可以提供具有改善強(qiáng)度性質(zhì)的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件。

具有平板的增強(qiáng)層200可以表面接觸方式附接至連續(xù)變化層100，從而構(gòu)成纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件。增強(qiáng)層200可借助于多個(gè)增強(qiáng)纖維而在所有方向上具有相同的強(qiáng)度，該多個(gè)增強(qiáng)纖維可嵌入到用作基體的合成樹脂210中，這樣使得該多個(gè)增強(qiáng)纖維彼此交叉以形成網(wǎng)狀圖案。

彼此耦接的增強(qiáng)纖維通常由于對(duì)其施加的沖擊而展現(xiàn)出其之間的分離。然而，根據(jù)示例性實(shí)施方式的增強(qiáng)層200中的增強(qiáng)纖維可被布置成網(wǎng)狀圖案，以用于防止增強(qiáng)纖維之間的分離以及層疊在增強(qiáng)層200上的連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維之間的分離，由此改善用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的整體耐久性。

換言之，增強(qiáng)層200可用于防止增強(qiáng)纖維120之間的分離，否則，連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120由于增強(qiáng)纖維120的各個(gè)夾角α而在各個(gè)耦接方向上可能發(fā)生分離。

與在指定方向上展示出增強(qiáng)強(qiáng)度的連續(xù)變化層100相比，增強(qiáng)層200可均勻地增強(qiáng)纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件在所有方向上的強(qiáng)度，由此能夠增加用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的整體強(qiáng)度。

如圖1至圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的構(gòu)成增強(qiáng)層200的增強(qiáng)纖維可包括第一組纖維220和第二組纖維230。第一組纖維220可被布置成與設(shè)置在連續(xù)變化層100的一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120交叉，并且第二組纖維230可被布置成與設(shè)置在連續(xù)變化層100的另一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120交叉。因此，第一組纖維220和第二組纖維230可被布置成彼此交叉，以形成網(wǎng)狀圖案。

因?yàn)檫B續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120相對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向方向的夾角α可逐漸改變，所以設(shè)置在纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120的夾角α可與設(shè)置在纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的另一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120的夾角α不同?；谂c連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120的定向的關(guān) 系可以適當(dāng)?shù)卮_定增強(qiáng)層200中的彼此交叉以形成網(wǎng)狀圖案的增強(qiáng)纖維的布置。

可基于定向?qū)⒃鰪?qiáng)層200中的增強(qiáng)纖維分類成第一組纖維220和第二組纖維230。

在整個(gè)增強(qiáng)層200中，第一組纖維220可被布置成使得其可與設(shè)置在連續(xù)變化層100的一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120交叉，從而有效地防止設(shè)置在連續(xù)變化層100的一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120之間的分離。

在整個(gè)增強(qiáng)層200中，第二組纖維230可被布置成使得其可與設(shè)置在連續(xù)變化層100的另一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120交叉，從而有效地防止設(shè)置在連續(xù)變化層100的另一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120之間的分離。

因此，在整個(gè)增強(qiáng)層200中布置在不同方向上的第一組纖維220和第二組纖維230可彼此交叉，以形成網(wǎng)狀圖案?；谠O(shè)置在連續(xù)變化層100的一側(cè)處和另一側(cè)處的增強(qiáng)纖維120的夾角α可以確定具有網(wǎng)狀圖案和特定配置的第一組纖維220與第二組纖維230之間的耦接角β。

如圖2所示，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件構(gòu)成立柱時(shí)，構(gòu)成連續(xù)變化層100的增強(qiáng)纖維120在車輛的前后方向上可布置在立柱的下端處并且在車輛的豎直方向上可布置在立柱的上端處。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可應(yīng)用于各種車輛的立柱，諸如，A柱、B柱、C柱、以及D柱。在各個(gè)立柱之中，圖2示出了示例性的B柱。

例如，B柱可設(shè)置在車輛的前門與后門之間的豎直方向上。在這種情況下，考慮到車輛中可能產(chǎn)生的沖擊或負(fù)荷的施加方向，B柱可能需要不同的強(qiáng)度性質(zhì)以及位于其上端和下端處的增強(qiáng)纖維的定向。

因此，連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120可在豎直方向上布置在B柱的上端處并且在前后方向上可布置在B柱的下端處。換言之，增強(qiáng)層120可根據(jù)施加沖擊或負(fù)荷的方向而布置在B柱的上端處和下端處，從而滿足相應(yīng)區(qū)域的所需強(qiáng)度。

如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的構(gòu)成用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的增強(qiáng)層200的增強(qiáng)纖維(用作立柱)可包括第一組纖維220和第二組纖維230。第一組纖維220可被定向在與嵌入到立柱下端的連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120相交的方向上，并且第二組纖維230可被定向在與嵌入到立柱上端的連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120相交的方向上。因此，布置成彼此交叉的第一組纖維220和第二組纖維230可形成網(wǎng)狀圖案。

特別地，增強(qiáng)層200中的第一組纖維220布置在整個(gè)B柱的增強(qiáng)層200中，該第一組纖維可在車輛的豎直方向上設(shè)置在B柱的下端處，這樣使得第一組纖維可與布置在車輛的前后方向上的增強(qiáng)纖維120交叉，從而防止位于連續(xù)變化層100的下端的增強(qiáng)纖維120之間的分離。

增強(qiáng)層200中的第二組纖維230布置在整個(gè)B柱的增強(qiáng)層200中，第二組纖維可在車輛的前后方向上設(shè)置在B柱的上端處，這樣使得第二組纖維可與布置在車輛的豎直方向上的增強(qiáng)纖維120交叉，從而防止位于連續(xù)變化層100的上端的增強(qiáng)纖維120之間的分離。

因此，嵌入到整個(gè)增強(qiáng)層200中且布置在車輛的豎直方向上的第一組纖維220和布置在車輛的前后方向上的第二組纖維230可在車輛的前后方向和豎直方向上彼此交叉，由此形成網(wǎng)狀圖案。

如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件還可包括金屬層300，該金屬層可與連續(xù)變化層100和增強(qiáng)層200 層疊在一起。連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200以及金屬層300具有板形狀且可彼此層疊，然后通過熱壓工藝可成形為纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件。

在這種情況下，連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200以及金屬層300的層疊順序及其數(shù)量可以各種方式改變，并且金屬層300可由各種金屬材料制成。對(duì)于通過熱壓工藝成形，連續(xù)變化層100和增強(qiáng)層200中的合成樹脂可以是熱固性合成樹脂。

當(dāng)連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200以及金屬層300中的一個(gè)或多個(gè)層獨(dú)立成形并且彼此耦接時(shí)，可能需要附加的結(jié)合過程，并且可以減少其之間的結(jié)合力，這樣使得這些工藝可能沒有效率。

因此，通過使連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200以及金屬層300層疊并且通過熱壓工藝使其一體地成形，根據(jù)示例性實(shí)施方式的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件可具有下列優(yōu)點(diǎn)：消除了附加結(jié)合過程，因相應(yīng)層的形狀的規(guī)則度而增加了結(jié)合強(qiáng)度，并且提高了成形準(zhǔn)確度。

如圖4和圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的制造用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的方法可包括：以使增強(qiáng)纖維120的夾角α沿著心軸440的長(zhǎng)度逐漸改變的方式圍繞心軸440對(duì)使用合成樹脂110浸漬的增強(qiáng)纖維120進(jìn)行卷繞的卷繞操作S100，由此形成管狀的連續(xù)變化層100；將管狀的連續(xù)變化層100壓平成平板的壓平操作S200；以及將平板狀的連續(xù)變化層100層疊在增強(qiáng)層200(該增強(qiáng)層包括合成樹脂210和嵌入到合成樹脂210中的多個(gè)增強(qiáng)纖維，以彼此交叉成網(wǎng)狀圖案)上并且通過熱壓工藝將兩個(gè)層100和200一體地壓制成纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的成形操作S300。

在成形操作S300中，從纖維供應(yīng)單元供應(yīng)的增強(qiáng)纖維120可立即通過浸漬設(shè)備420。因此，從制造連續(xù)變化層100的過程中可以消除附加浸漬操作，因此，可以簡(jiǎn)化整個(gè)過程并且可以減少制造時(shí)間。除應(yīng)用浸漬設(shè)備420之外，可通過各種其他方式實(shí)現(xiàn)利用合成樹脂110對(duì)增強(qiáng)纖維120 的浸漬，例如，通過將合成樹脂110直接應(yīng)用于心軸440，增強(qiáng)纖維120圍繞心軸440卷繞。

具有柱形形狀的心軸440可用于使增強(qiáng)纖維120圍繞該心軸卷繞。此時(shí)，通過調(diào)節(jié)圍繞心軸440卷繞的增強(qiáng)纖維120相對(duì)于心軸440的縱向方向的夾角，可以控制連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120的夾角α。如圖4所示，在圍繞心軸440卷繞增強(qiáng)纖維120的同時(shí)，可以改變?cè)鰪?qiáng)纖維120相對(duì)于心軸440縱向方向的夾角α。

因此，在心軸440上形成的連續(xù)變化層100可具有與心軸440的表面對(duì)應(yīng)的管形形狀。

在壓平操作S200中，在卷繞操作S100中形成的管狀連續(xù)變化層100可從心軸440移除并且可成形為平板。

為了使連續(xù)變化層100成形為平板，可在管狀的連續(xù)變化層100的一側(cè)處進(jìn)行縱向切割，然后壓平成平板，或者可將管狀的連續(xù)變化層100的周緣表面徑向壓制成平板。

當(dāng)在管狀的連續(xù)變化層100的一側(cè)處進(jìn)行縱向切割并且壓平成平板時(shí)，可基于心軸440的尺寸和形狀或者合成纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的類型而在管狀的連續(xù)變化層100的一側(cè)或相對(duì)側(cè)處進(jìn)行切割。同樣，可根據(jù)切割形狀和切割次數(shù)而通過各種方式切割管狀的連續(xù)變化層100。因?yàn)樵谄湟粋?cè)處進(jìn)行切割的管狀的連續(xù)變化層100處于未被固化的狀態(tài)，所以管狀的連續(xù)變化層100可易于成形為平板。

當(dāng)在管狀的連續(xù)變化層100的一側(cè)處將其徑向壓制成平板時(shí)，可消除切割過程并且可以簡(jiǎn)化制造過程。進(jìn)一步地，因?yàn)槭軌旱倪B續(xù)變化層具有彼此重疊的雙平板，所以可以減少增強(qiáng)纖維120的匝數(shù)，并且由此可以縮短制造時(shí)間。

在成形操作S300中，具有平板形狀的連續(xù)變化層100可層疊至平坦的增強(qiáng)層200并且通過熱壓工藝與增強(qiáng)層200一體地形成。此時(shí)，對(duì)處于未被固化狀態(tài)的連續(xù)變化層100和增強(qiáng)層200進(jìn)行熱壓的優(yōu)點(diǎn)為改善了各層與成形準(zhǔn)確度之間的結(jié)合能力。

如圖4所示，在卷繞操作S100中，通過調(diào)節(jié)心軸440的旋轉(zhuǎn)速度，可以控制連續(xù)變化層100的增強(qiáng)纖維120的夾角α。

具體地，通過調(diào)節(jié)卷繞有增強(qiáng)纖維的心軸440的旋轉(zhuǎn)速度與纖維定位裝置430的移動(dòng)速度之比，可以控制增強(qiáng)纖維120的夾角α，該纖維定位裝置適于將使用合成樹脂110浸漬的增強(qiáng)纖維供應(yīng)至心軸440。當(dāng)心軸440的旋轉(zhuǎn)速度減小時(shí)，圍繞心軸440卷繞的增強(qiáng)纖維120可朝向心軸440的縱向方向傾斜，即，增強(qiáng)纖維120相對(duì)于心軸440縱向方向的夾角α可以減小。相反，當(dāng)心軸440的旋轉(zhuǎn)速度增加時(shí)，圍繞心軸440卷繞的增強(qiáng)纖維120可朝向心軸440的直徑方向傾斜，即，增強(qiáng)纖維120相對(duì)于心軸440縱向方向的夾角α可以減小。

進(jìn)一步地，在如圖4所示的卷繞操作S100中，通過調(diào)節(jié)心軸440的縱向移動(dòng)速度，也可以控制連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120的夾角α。

當(dāng)心軸440在保持纖維定位裝置430固定的同時(shí)旋轉(zhuǎn)并且水平地移動(dòng)時(shí)(其適于將使用合成樹脂110浸漬的增強(qiáng)纖維供應(yīng)至心軸440)，心軸440的移動(dòng)速度的增加可致使增強(qiáng)纖維120朝向心軸440的縱向方向傾斜，即，可致使增強(qiáng)纖維120的夾角α減小。此外，心軸440的移動(dòng)速度的減小可致使增強(qiáng)纖維120朝向心軸440的直徑方向傾斜，即，可致使增強(qiáng)纖維120的夾角α增大。

進(jìn)一步地，在如圖4所示的卷繞操作S100中，通過調(diào)節(jié)纖維定位裝置430在心軸440的縱向方向上的移動(dòng)速度，可以控制連續(xù)變化層100中 的增強(qiáng)纖維120的夾角α，該纖維定位裝置適于將增強(qiáng)纖維120朝向心軸440引導(dǎo)。

隨著用于引導(dǎo)使用合成樹脂110浸漬的增強(qiáng)纖維的纖維定位裝置430的移動(dòng)速度增加，增強(qiáng)纖維120可朝向心軸440的縱向方向傾斜，即，增強(qiáng)纖維120的夾角α可減小。隨著纖維定位裝置430的移動(dòng)速度減小時(shí)，增強(qiáng)纖維120可朝向心軸440的直徑方向傾斜，即，增強(qiáng)纖維120的夾角α可以增大。

如上所述，通過心軸440的移動(dòng)速度和旋轉(zhuǎn)速度與纖維定位裝置430的移動(dòng)速度之間的相對(duì)值可以確定連續(xù)變化層100中的增強(qiáng)纖維120的夾角α。速度的各種組合可被實(shí)現(xiàn)為相應(yīng)的實(shí)施方式，并且改變所有速度的其他實(shí)施方式也是可能的。

如圖3或圖5所示，在成形操作S300中，平板狀的連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200以及金屬層300可彼此層疊并且可通過熱壓工藝而彼此一體地形成，由此合成最終的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件。

在該實(shí)施方式中，連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200以及金屬層300的層疊順序和數(shù)量可通過各種方式改變，并且金屬層300可由各種金屬材料制成。對(duì)于通過熱壓工藝成形，連續(xù)變化層100和增強(qiáng)層200中的合成樹脂210可以是熱固性合成樹脂。

當(dāng)連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200以及金屬層300中的一個(gè)或多個(gè)層被獨(dú)立制備并且彼此結(jié)合時(shí)，這些過程需要附加的結(jié)合過程，并且進(jìn)一步地，各層之間的結(jié)合力可能減小。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，連續(xù)變化層100、增強(qiáng)層200以及金屬層300可彼此層疊并且可通過熱壓工藝彼此一體地形成。因此，可以消 除附加的結(jié)合過程，并且可以實(shí)現(xiàn)因各層之間的形狀規(guī)則而使得結(jié)合強(qiáng)度增加以及成型準(zhǔn)確度的提高。

如本文描述的，本發(fā)明提供了一種用于車輛的纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件以及一種用于制造纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的方法，并且由此實(shí)現(xiàn)了不同區(qū)域中的不同的強(qiáng)度，這是對(duì)于改善車身的碰撞安全性能所必須的。此外，可以減輕車身的重量并且可以提高制造過程的效率。

特別地，因?yàn)檫B續(xù)變化層(在連續(xù)變化層中，增強(qiáng)纖維被布置成相對(duì)于纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件的縱向方向傾斜，并且其中，纖維相對(duì)于縱向方向的夾角可沿著縱向方向逐漸改變)可被層疊在增強(qiáng)層上(在增強(qiáng)層中包括布置成網(wǎng)狀圖案的增強(qiáng)纖維)，所以可以滿足不同區(qū)域內(nèi)所需的不同強(qiáng)度并且減輕車身的重量。

進(jìn)一步地，因?yàn)榭梢韵褂煤铣蓸渲n增強(qiáng)纖維的過程，所以可以提高經(jīng)濟(jì)性能和處理效率。

盡管出于示出性之目的公開了本發(fā)明的各種示例性實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不背離所附權(quán)利要求公開的發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)的情況下，各種變形、添加、以及替換是可能的。