[发明专利]未锚固帘线与基体非化学结合的防撞梁

说明书

技术领域

本发明涉及防撞梁和增强件，并且涉及提供防撞梁的方法。本发明还涉及防撞梁用于支承车辆的保险杠或者用于车辆部件的防撞增强的用途。

背景技术

目前已知的复合防撞梁包括用玻璃纤维或者其他聚合物纤维增强的聚合物基体。

防撞梁还可包括金属部分，该金属部分通常设置在撞击期间防撞梁承受压缩载荷的部位。

例如，EP-B1-1483137公开了一种具有聚合物基体和金属增强结构的防撞梁，该金属增强结构包括优选嵌入条带中的金属帘线。金属帘线是可以吸收相当高数量撞击能的类型。这种防撞梁对由碰撞引起的冲击具有提高的抗性,并且在撞击期间和之后具有提高的完整性。然而，当通过注射成型工艺来制造防撞梁时，会发生不同性质的问题。例如，已经发现，很难通过注射成型来获得在撞击期间避免防撞梁脆性行为的增强结构。得到的是具有良好准静态特性的刚性材料，并且该材料在撞击时显示出脆性失效。当使用例如PP（聚丙烯）材料时，上述静态特性是不充分的。

还已知由包含纺织品的半成品片材构造成的防撞梁。纺织品包括非金属纤维构成的单个织物层以及多个金属帘线。例如，US2006/013990公开了一种具有半成品片材的防撞梁，该半成品片材包括聚合物基体和包含金属帘线的纺织品，金属帘线优选被缝合到所述单个织物层中。金属帘线是可以吸收相当高数量撞击能的类型。这种防撞梁减轻或解决了帘线在挤压期间的迁移问题。然而，该已知的防撞梁具有一些缺点。由于通过缝合将金属帘线结合到非金属纤维层中，因此与常规纺织品仅需一个制造步骤相比，在生产过程中将包含一个或多个步骤。此外，由于单独的织物层以及缝合的钢帘线很好地机械锚固和化学锚固到聚合物基体，因此钢帘线不可能在基体内有一定的移动。因此，当发生撞击时，金属帘线极可能由于非常高的冲击力而局部断裂。然而，已证明，对由碰撞引起撞击的断裂抗性处于高风险，并且在撞击期间和之后的结构完整性显著地减小。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的防撞梁，其中，避免了至少一个上述现有技术的缺点。

本发明的另一目的是提供一种用于防撞梁的增强结构，其表现出更好的韧性和对撞击的断裂抗性提高。

本发明的又一目的是提供一种防撞梁，其中，金属帘线保持等距离，无需另外的加工步骤。

本发明的再一目的是提供一种用于制造具有上述增强结构的防撞梁的方法。

作为发明主题的防撞梁包括聚合物基体和增强结构。根据本发明，增强结构包括多个细长的金属增强帘线和设置在金属增强帘线之间用于将金属增强帘线保持在一起的非金属的细长束缚元件或者涂覆有非金属的细长束缚元件。金属帘线和非金属的细长束缚元件或涂覆有非金属的细长束缚元件形成了混合结构，例如混合织物，其中，术语“混合”是指金属元件和非金属元件的组合。

用来增强防撞梁的每个金属帘线必须遵从一简单关系：

其中，符号具有以下意义：

是金属填充系数，即，帘线中丝的金属面积与帘线外接圆面积的比值。取各丝的垂直横截面积的总和作为金属面积A_metal（根据DIN3051，第3章）。

d_cord是帘线外接圆的直径。

π/4是几何系数，因为钢帘线被认为是圆的。

金属面积A_metal与外接圆面积（πd_cord²/4）的比值（或者说如以上所限定的）必须至少为0.60。这是帘线“开放”程度的指标。数越大，则可进入到帘线中的聚合物越少；并且，如果可以进入帘线中的聚合物越少，则越好地允许帘线与基体之间的一定移动。因此，所使用的金属帘线类型应当是其与基体材料之间不具有很好机械锚固性的类型。缺乏锚固有助于制出韧性复合材料并且增大可由防撞梁吸收的撞击量。此外，因为金属帘线与基体之间为非化学结合，而非金属的细长束缚元件或者涂覆有非金属的细长束缚元件与所述聚合物基体之间为化学键联，所以还很大程度有助于金属帘线在基体内的韧性，这对可由防撞梁吸收的撞击量来说也具有正面效果。在撞击时，金属帘线将首先通过接收少量能量而从基体中松脱从而起到能量吸收器的作用，然后由于在基体内部移动而整体发挥强度作用，这是因为金属帘线与基体之间具有非化学结合。因与基体之间不具有机械互联或者良好的化学粘附，所以整个帘线长度受应力，而非局部点受应力，在后一种情况中，金属帘线将由于非常高的撞击力而局部断裂。因此，可以显著地提高作为发明主题的防撞梁在撞击期间和之后的结构完整性。