[发明专利]精密折叠结构的和美观的部件及用于该部件的片材

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年5月9日提交的美国临时专利申请No.60/799,215的优先权，其全部内容合并于此以作参考。

本申请还要求2006年5月9日提交的美国临时专利申请No.60/799,217的优先权，其全部内容也合并于此以作参考。

技术领域

本发明一般地涉及片材的设计和精密弯曲，以形成同时具有结构性和美观性部件的三维轮廓轮廓的结构，以及涉及片材的使用方法，并且更特别地涉及弯曲和翘曲结构以及形成该结构的方法。

背景技术

已知各种方法用于由二维片材形成三维结构。例如，压弯机、冲压设备和其它金属冷成形设备长期以来用于把片材形成为三维物体。

最近，计算机数字控制(CNC)设备的使用已经用于处理片材以便于关于预定弯曲线弯曲。例如，激光切割、喷水切割、冲压、冲孔、模制、铸造、立体印刷成形、滚压成型、机加工、化学蚀刻、光刻等已经用于沿预定弯曲线在片材中形成狭缝或沟槽，以便于沿该弯曲线弯曲和控制弯曲。

现有技术的例子有Gitlin等人的美国专利No.6,640,605，其中公开了一种弯曲片材以形成三维结构的方法，该三维结构包括机架和外壳，内部和外部结构，以及各种盖和支撑件。

关于预定弯曲线弯曲片材的现有方法通常成功地形成三维物体，但是通过该方法可产生的三维形状受到限制。例如，这样的方法通常用于形成这样一些三维物体，这些三维物体具有在相邻弯曲线之间延伸的平面区域，或在相邻弯曲线之间延伸的曲线区域，该曲线区域大致顺着该相邻弯曲线的曲率。但是，到此为止，在片材上布置预定弯曲线通常不利于形成复杂的三维结构，该三维结构具有界定在相邻弯曲线之间的复杂弯曲轮廓区域。

例如，早期的车辆通常包括提供结构完整性的框架，车身板和其它非结构部件附连至该框架。这样的常规配置允许设计者和制造者为附连部件提供各种装饰，从而为车辆提供整体愉悦的美学外观。

对于最近出现的单片车身结构，车辆通常设置有单件框架和车身结构，其包括结构性和非结构性美学元件。但是，附连至单片车身框架上或该单片车身框架内的子组件仍然包括一个或多个为框架提供结构整体性的结构件，和一个或多个附连至该结构件的装饰板。

例如，仪表板结构(“I/P结构”)是为转向柱、仪表组和其它仪表板部件提供支撑还为车辆提供结构元件并且为气囊等提供安装点的结构。该I/P通常包括一个或多个骨架构件或内结构件，这些构件附连至单片车身框架，通常靠近A柱，且可为该框架提供额外的结构完整性。诸如仪表板等的外装饰件附连至内结构件且为车辆内部提供完整的和愉悦的外观。

最近，具有更复杂几何的I/P结构通过液压成形和其它冲压工艺形成。但是，这样的I/P结构通常仍然是仪表板附连至其上的骨架构件或内结构件。同样地，用于完成汽车仪表板的零件数相对较多，因此装配各种部件所需的劳动不可忽略。

因此，需要一种由片材形成三维轮廓结构的改进方法，该方法克服了已知结构和方法的上述以及其它缺点。

发明内容

概括来说，本发明的一个方面涉及一种用于形成成型的三维结构的片材。该片材包括分开前板和折叠板的前板弯曲线和沿折叠板延伸的折叠线，一旦关于前板弯曲线弯曲片材时该前板弯曲线被弯曲以以至少在折叠板上形成轮廓。该折叠线可以基本上是直的，以在关于折叠线弯曲片材时以使得上部板形成折叠板的轮廓。

片材可包括把折叠板从附加折叠板分开的附加折叠线。附加折叠线可以基本上是直的，以在关于附加折叠线弯曲片材时使得第二折叠板形成第一折叠板的轮廓，其中，当弯曲折叠线和附加折叠线时，经由折叠板和第二折叠板，上部板可形成前板弯曲线的轮廓。

片材可包括分开前板和前板凸缘的前板凸缘弯曲线(forward-panel-flange bend line)。在关于前板凸缘弯曲线弯曲片材时，前板凸缘弯曲线可被弯曲，以在前板和前板凸缘中的一个或多个上形成轮廓。前板凸缘弯曲线可以是S形的，由此在前板上形成凹的和凸的轮廓。

前板弯曲线可以是向下凹的，以在上部板的至少一部分上形成向上凸的轮廓。前板弯曲线和第一折叠线之间的第一距离可不同于第一折叠线和第二折叠线之间的第二距离，由此第二折叠线限定的上部板的前边缘可与前板隔开。第一距离可比第二距离短，由此使得前板从前边缘向后凹进。