由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架，該汽車車頂行李架可包括樹脂本體和嵌件加強層，樹脂本體具有車頂行李架形狀，嵌件加強層形成在樹脂本體的內表面上以與樹脂本體一體地形成為單個本體，并且嵌件加強層由連續纖維熱塑復合物(CFT)制成。
【專利說明】
由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架
技術領域
[0001]本發明涉及一種由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架(roof rack)，并且更具體地，涉及一種由這樣的連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架，該連續纖維熱塑復合物能減少車頂行李架的重量和生產成本、并提高車頂行李架的機械性能。
【背景技術】
[0002]汽車用戶通常使用汽車后備箱來運輸物體，但有時使用車頂行李架來運載較長的或較大體積的物品，這些物品太大以致于不能容納在汽車后備箱中。
[0003]車頂行李架是安裝在車輛上的方便裝置。車頂行李架是固定于汽車的車頂板。車頂行李架用于運載大體積物品或休閑裝備(諸如，露營用具或滑雪板)。最近，由于運動型多功能車輛(SUV)的普及，這種車頂行李架被廣泛使用。
[0004]如圖1所示，用于車輛的車頂模塊(其為車輛的上部結構)包括:前填充部1、中間填充部2、后填充部3、車頂縱梁(roof rails) 6、前車頂橫梁(cross member) 4、中心車頂橫梁5、后車頂橫梁7、以及車頂板8。一對車頂行李架9附接至車頂板8的左邊緣和右邊緣。
[0005]最近，在汽車工業中，一種設計已經引起人們關注，在該設計中，車體由鋁合金、鎂合金、或碳纖維加強塑料制成，以增大燃料效率，并且與這種設計有關的技術的專利申請的數量正在增加。
[0006]特別地，隨著CO2排放規定的嚴格化，車體由重量輕的材料制成的設計被汽車制造商們越來越多地使用。因此，正在越來越多地研發與便利部件(諸如車頂行李架)相關的技術。
[0007]在本發明【背景技術】部分中所公開的信息僅用于加強對本發明的總體背景的理解，并且不應當被視為承認該信息構成對本領域技術人員已經知曉的現有技術或對其給出任何形式的啟示。

【發明內容】

[0008]本發明的各個方面旨在提供一種由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架。該汽車車頂行李架比傳統的鋁合金行李架的重量更輕，能以低生產成本生產，并且具有良好的機械性能和結構剛度。因為這些優點，本發明的汽車車頂行李架具有良好的適銷性。
[0009]此外，本發明的各個方面旨在提供一種由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架，該汽車車頂行李架能增加加強突起的緊密結合度(coherence)，所述加強突起用于在執行嵌入注塑模制(insert inject1n molding，嵌入注塑成型)以形成樹脂本體和由連續纖維熱塑復合物制成的嵌件加強層時保持車頂行李架的結構剛度。
[0010]根據本發明的各個方面，一種由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架可包括:樹脂本體，該樹脂本體具有車頂行李架形狀；以及嵌件加強層，該嵌件加強層形成在樹脂本體的內表面上以與樹脂本體一體地形成為單個本體，并且嵌件加強層由連續纖維熱塑復合物(CFT)制成。
[0011]汽車車頂行李架還可包括多個加強突起，所述多個加強突起形成在嵌件加強層的一個表面上并且與嵌件加強層的一個表面成一體，并且所述多個加強突起在車頂行李架的縱向方向上間隔地布置。
[0012]包括樹脂本體、嵌件加強層以及加強突起的車頂行李架具有在一側上敞開的“U”形狀。
[0013]車頂行李架的開口設置在車頂板附近，從而在車頂行李架與車頂板之間形成封閉空間。
[0014]加強突起的端部可設置有加強凹部，加強凹部具有鄰近于樹脂本體的開口，其中，待插入到所述加強凹部中的連接突起形成在所述嵌件加強層中，并且加強凹部與連接突起之間的配合增強了嵌件加強層與加強突起之間的緊密結合度。
[0015]加強凹部可朝向加強凹部的底部逐漸變小，并且加強凹部可具有加強凹部的直徑從加強凹部的入口部分朝向底部減小的形狀，從而增強了加強凹部與連接突起之間的緊密么士 Ap#
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[0016]嵌件加強層可與樹脂本體分開地制造，然后嵌件加強層被放入注塑模具中，并且最后嵌件加強層連同樹脂本體和加強突起一起被嵌入模制，使得樹脂本體、嵌件加強層和加強突起彼此成一體以成為單個本體，從而形成車頂行李架。
[0017]當通過注塑模制工藝在嵌件加強層的一側上形成加強突起時，嵌件加強層的連接關起可被插入到加強關起的加強凹部中。
[0018]樹脂本體可由這樣一種材料制成，該材料的成分包含50重量百分比至70重量百分比的尼龍6、30重量百分比至50重量百分比的無機玻璃纖維(MGF)。
[0019]樹脂本體可由這樣一種材料制成，該材料的成分包含60重量百分比的尼龍6以及40重量百分比的無機玻璃纖維(MGF)。
[0020]由連續纖維熱塑復合物制成的嵌件加強層可由這樣一種材料制成，該材料的成分包含40重量百分比至60重量百分比的尼龍6、40重量百分比至60重量百分比的玻璃纖維(GF)0
[0021]由連續纖維熱塑復合物制成的嵌件加強層可由這樣一種材料制成，該材料的成分包含50重量百分比的尼龍6以及50重量百分比的玻璃纖維(GF)。
[0022]嵌件加強層可具有0.6mm至1.3mm的厚度。
[0023]根據本發明，因為汽車車頂行李架由樹脂本體和嵌件加強層(該嵌件加強層由具有良好機械性能的連續纖維熱塑復合物制成)組成，所以車頂行李架的重量輕并能以低生產成本生產。
[0024]此外，因為當執行嵌入注塑模制時增強了樹脂本體與由連續纖維熱塑復合物制成的嵌件加強層之間的緊密結合度，所以車頂行李架具有增強的結構剛度和良好的適銷性。
[0025]應該理解的是，如本文所使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語總體上包括機動車輛，諸如包括運動型多功能車輛(SUV)的客車、公共汽車、卡車、各種商用車輛、包括各種船只和輪船的水運工具、飛機等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其它替代燃料車輛(例如，從不同石油的資源獲得的燃料)。如本文所提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多種能源的車輛，例如，由汽油和電力兩者驅動的車輛。
[0026]本發明的方法和裝置具有其它特征和優點，所述其它特征和優點將會在被結合于本文中的附圖和下面的“【具體實施方式】”部分中更加明顯或更詳細地闡述，附圖和“【具體實施方式】” 一起用于解釋本發明的某些原理。
【附圖說明】
[0027]圖1是示出了根據現有技術的汽車的上部結構的立體圖。
[0028]圖2是示出了根據本發明的由連續纖維熱塑復合物制成的示例性汽車車頂行李架的立體圖。
[0029]圖3是沿圖2的線A-A截取的截面圖。
[0030]圖4是示出了圖3的部分B并且顯示了根據本發明的加強突起的截面圖。
[0031]應該認識到的是，附圖無需按比例繪制，以提供說明本發明基本原理方法的各種特征的略微簡化的表示。如本文所公開的本發明的特定設計特征包括例如特定尺寸、定向、位置和形狀，所述特定設計特征將通過特定的既定應用和使用環境來部分地確定。
【具體實施方式】
[0032]現在將詳細參考本發明的各種實施方式，在附圖中示出并且在下文描述了這些實施方式。雖然將結合示例性實施方式描述本發明，但是可以理解的是，本說明書并非旨在將本發明限制于那些示例性實施方式。相反，本發明旨在不僅覆蓋示例性實施方式，而且覆蓋各種可替代實施方式、修改、等同物、以及可包含在如由所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍內的其它實施方式。
[0033]如圖2至圖4所示，根據本發明各種實施方式的由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架包括:樹脂本體110，該樹脂本體由樹脂制成并且具有典型車頂行李架的形狀；以及嵌件加強層120，該嵌件加強層由連續纖維熱塑復合物(CFT)制成并且通過嵌入注塑模制工藝形成在樹脂本體110的一個表面上。
[0034]汽車車頂行李架100是通過嵌入注塑模制生產的完整產品。在汽車車頂行李架100中，嵌件加強層120形成在樹脂本體110的內表面上。也就是說，嵌件加強層120和樹脂本體110彼此成一體以成為單個本體。
[0035]車頂行李架100具有在一側上敞開的字母“U”形狀。因此，汽車車頂行李架100比傳統車頂行李架重量更輕。
[0036]此外，車頂行李架100的內表面設置有多個加強突起102。因此，增強了行李架100的剛性。
[0037]根據本發明的汽車車頂行李架100 (其由樹脂本體110和嵌件加強層120組成，該嵌件加強層由連續纖維熱塑復合物制成)具有在一側上敞開的字母“U”形狀。因此，汽車車頂行李架100具有重量輕的優點。此外，當在車頂行李架100的開口設置在車頂板(例如，現有技術的車頂板8)附近時，可在車頂行李架100與車頂板8之間形成封閉空間。
[0038]加強突起120連同樹脂本體110 —起同時地注塑模制。
[0039]也就是說，嵌件加強層120 (其為與樹脂本體110分開的獨立構件)被放入注塑模具中，并且樹脂本體110和加強突起102分別在嵌件加強層120的內表面和外表面上被注塑模制。以這種方式，可制造這樣的汽車車頂行李架100，在該汽車車頂行李架中，樹脂本體110、嵌件加強層120和加強突起102彼此成一體以成為單個本體。
[0040]加強突起102朝向樹脂本體110推動嵌件加強層120，使得能保持樹脂本體110與嵌件加強層120之間的較強的緊密結合度。
[0041]樹脂本體110可由玻璃纖維、天然纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯(UNMffPE)纖維制成。樹脂本體110可由聚酰胺制成。優選地，樹脂本體110可由尼龍6或尼龍66制成。特別地，樹脂本體110可由這樣的材料制成，該材料的成分包括50至70重量百分比的聚酰胺(優選地，單纖維尼龍6或單纖維尼龍66)、30至50重量百分比的無機玻璃纖維(MGF)。更優選地，其成分可包括60重量百分比的尼龍6以及40重量百分比的無機玻璃纖維。
[0042]樹脂本體110可具有不同的截面形狀、厚度、以及輪廓。作為參考，通過合成ε _己內酰胺、然后使己內酰胺受到開環聚合作用來生產尼龍6。因為具有6個碳分子的ε -己內酰胺經受開環聚合作用，所以其產生一種聚合物。該聚合物被稱為尼龍6，并具有如下化學式=C10H2O (CO)2(NH)20
[0043]嵌件加強層120可由具有比樹脂本體110更高的剛度的材料制成。也就是說，可使用這樣的材料，即，該材料中的纖維復合物的含量比樹脂本體110中的更高。
[0044]連續纖維熱塑復合物(CFT)可包含:40至60重量百分比的聚酰胺(優選地尼龍6或尼龍66，并且更優選地單纖維尼龍6)、40至60重量百分比的玻璃纖維(GF)。優選地，其可包含50重量百分比的尼龍6以及50重量百分比的玻璃纖維(GF)。
[0045]此外，嵌件加強層120優選地具有0.6mm至1.3mm的厚度。
[0046]嵌件加強層120能夠使得汽車車頂行李架100具有足夠的剛性。為此目的，嵌件加強層120優選地具有0.6mm至1.3mm的厚度。當厚度小于0.6mm時，加強車頂行李架100的剛性的效果不顯著。另一方面，當厚度大于1.3_時，雖然加強了車頂行李架的剛性，但其具有過多地增加車頂行李架的重量的負面效果。增加的重量導致燃料效率的惡化以及生產成本的增加。因此，在這種情況下，負面效果超越了正面效果。
[0047]嵌件加強層120在嵌入注塑模制之前經受預成形工藝。也就是說，首先制備連續纖維熱塑復合物的織物、然后將其初始地加熱到大約225°C ο加熱的織物疊置成兩層或更多層。
[0048]疊置的織物層被二次加熱到大約225°C。接著，樹脂本體110和加強突起102被嵌入注塑模制在嵌件加強層120的相應側上，使得樹脂本體110、加強突起102和嵌件加強層120彼此成一體，以成為單個本體。
[0049]加強突起102不僅增強了樹脂本體110與嵌件加強層120之間的緊密結合度，而且防止了在車輛的縱向方向上延伸的車頂行李架100彎曲或扭曲。
[0050]當通過注塑模制形成加強突起102時，加強突起102的鄰近于樹脂本體110的端部設置有加強凹部112。嵌件加強層120的連接突起121被插入到加強凹部112中。
[0051]為了提高加強凹部112與連接突起121之間的緊密結合度，加強凹部112朝向底部逐漸變小(tapered，成錐形)，如圖4中所示。也就是說，加強凹部112的直徑從加強凹部112的入口部分朝向底部減小。
[0052]加強凹部112具有直徑從入口部分側(圖4的左側)朝向底部側(圖4的右側)減小的結構。
[0053]因此，當將嵌件加強層120(其為獨立構件)放入注塑模具中并且執行注塑模制以在嵌件加強層120的相應側上形成樹脂本體100和加強突起102時，嵌件加強層120的連接突起121被插入到加強凹部112中。因此，不僅增強了嵌件加強層120與加強突起102之間的緊密結合度，而且由于加強突起102而增強了樹脂本體110與嵌件加強層120之間的緊密結合度。
[0054]因此，通過經由注塑模制形成樹脂本體110和嵌件加強層120 (該嵌件加強層由連續纖維熱塑復合物制成)而制備的汽車車頂行李架100具有良好的機械性能、較輕的重量、并且能以低生產成本生產。
[0055]此外，因為多個加強突起102形成在樹脂本體110的內表面上并且在樹脂本體的縱向方向上間隔地布置，所以可防止在縱向方向上延伸的車頂行李架100彎曲和扭曲并且增強車頂行李架100的結構剛度。
[0056]此外，因為當將嵌件加強層120 (其為獨立構件)放入注塑模具中并在嵌件加強層120的相應側上通過注塑模制形成樹脂本體110和加強突起102時，嵌件加強層120的連接突起121被插入到加強凹部112中，所以不僅增強了嵌件加強層120與加強突起102之間的緊密結合度，而且由于加強突起102而增強了樹脂本體110與嵌件加強層120之間的緊密結合度。因此，增強了車頂行李架的結構剛度，并且改善了車頂行李架的適銷性。
[0057]此外，因為汽車車頂行李架100具有在一側上敞開的字母“U”形狀，所以汽車車頂行李架100的重量較輕。此外，因為汽車車頂行李架100的開口設置在車頂板8附近，所以在汽車車頂行李架100與車頂板8之間形成封閉空間。當汽車車頂行李架100固定至車頂板8時，這種結構還增強了汽車車頂行李架的結構剛度。
[0058]為了方便起見，在所附權利要求中的解釋和確切限定中，術語“上部”或“下部”、“內部”或“外部”等用于參照如附圖中所顯示的特征的位置來描述示例性實施方式的特征。
[0059]為了示出和描述的目的，已經提供了本發明的特定示例性實施方式的以上描述。其并非旨在為詳盡的或者將本發明限制于所公開的特定形式，并且明顯地，可根據上文的教導進行多種修改和變型。為了解釋本發明的特定原理及其實際應用而選擇和描述了示例性實施方式，以因此使得其他本領域技術人員能夠實現并利用本發明的各種示例性實施方式、以及各種替代實施方式及其變型。本發明的范圍旨在由本文所附權利要求書及其等同物限定。
【主權項】
1.一種由連續纖維熱塑復合物制成的汽車車頂行李架，所述汽車車頂行李架包括: 樹脂本體，所述樹脂本體具有車頂行李架形狀；以及 嵌件加強層，所述樹脂本體形成在所述樹脂本體的內表面上以與所述樹脂本體一體地形成為單個本體，并且所述嵌件加強層由連續纖維熱塑復合物制成。2.根據權利要求1所述的汽車車頂行李架，還包括多個加強突起，所述多個加強突起形成在所述嵌件加強層的一個表面上并且與所述嵌件加強層的所述一個表面成一體，并且所述多個加強突起在所述車頂行李架的長度方向上間隔地布置。3.根據權利要求2所述的汽車車頂行李架，其中，包括所述樹脂本體、所述嵌件加強層以及所述加強突起的所述車頂行李架具有在一側上敞開的“U”形狀。4.根據權利要求3所述的汽車車頂行李架，其中，所述車頂行李架的開口設置在車頂板附近，從而在所述車頂行李架與所述車頂板之間形成封閉空間。5.根據權利要求3所述的汽車車頂行李架，其中，所述加強突起的端部設置有加強凹部，所述加強凹部具有鄰近于所述樹脂本體的開口， 其中，待插入到所述加強凹部中的連接突起形成在所述嵌件加強層中，并且 其中，所述加強凹部與所述連接突起之間的配合增強了所述嵌件加強層與所述加強突起之間的緊密結合度。6.根據權利要求5所述的汽車車頂行李架，其中，所述加強凹部朝向所述加強凹部的底部逐漸變窄，并且所述加強凹部具有所述加強凹部的直徑從所述加強凹部的入口部分朝向底部減小的形狀，從而增強了所述加強凹部與所述連接突起之間的緊密結合度。7.根據權利要求5所述的汽車車頂行李架，其中，所述嵌件加強層與所述樹脂本體分開地制造，然后所述嵌件加強層被放入注塑模具中，并且最后所述嵌件加強層連同所述樹脂本體和所述加強突起一起被嵌入模制，使得所述樹脂本體、所述嵌件加強層和所述加強突起彼此成一體以成為單個本體，從而形成所述車頂行李架。8.根據權利要求5所述的汽車車頂行李架，其中，當通過注塑模制工藝在所述嵌件加強層的一側上形成所述加強突起時，所述嵌件加強層的所述連接突起被插入到所述加強突起的所述加強凹部中。9.根據權利要求3所述的汽車車頂行李架，其中，所述樹脂本體包含這樣一種材料，該材料的成分包含重量百分比在50 %至70 %的尼龍6、重量百分比在30 %至50 %的無機玻璃纖維。10.根據權利要求3所述的汽車車頂行李架，其中，所述樹脂本體包含這樣一種材料，該材料的成分包含重量百分比為60%的尼龍6以及重量百分比為40%的無機玻璃纖維。11.根據權利要求3所述的汽車車頂行李架，其中，由連續纖維熱塑復合物制成的所述嵌件加強層包含這樣一種材料，該材料的成分包含重量百分比在40%至60%的尼龍6、重量百分比在40 %至60 %的玻璃纖維。12.根據權利要求3所述的汽車車頂行李架，其中，由連續纖維熱塑復合物制成的所述嵌件加強層包含這樣一種材料，該材料的成分包含重量百分比為50%的尼龍6以及重量百分比為50%的玻璃纖維。13.根據權利要求3所述的汽車車頂行李架，其中，所述嵌件加強層具有0.6mm至.1.3mm的厚度。
【文檔編號】C08L77/06GK106084758SQ201510850187
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年11月27日
【發明人】金鉉慶, 李承牧, 李正浩, 樸春鎬, 洪性準
【申請人】現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社, 樂金華奧斯有限公司