[发明专利]具有多稳态特性的可展开织物结构

说明书

提出了使用安装在织物背衬上的骨架结构的具有多稳态特性的可展开结构、制造/使用这种结构的方法、以及具有由印在织物基材上的聚合物外骨架提供的双稳态性的交通工具部件。多稳态可展开结构包括由(针织)织物片制成的弹性基材，以及安装在针织织物片上的铰接(聚合物)框架。铰接框架和织物片在结构上配合，以从在其中可展开结构保持基本上平面形状的第一稳定状态转变到在其中可展开结构保持第一多维形貌的第二稳定状态，并且从第二状态转变到在其中可展开结构保持第二多维形貌的第三稳定状态，该第二多维形貌与第一多维形貌不同。铰接框架可以包括夹在第一组肋和第二组肋之间的细长脊、以及围绕脊和肋的框架。

引言

本公开总体上涉及具有多种稳定状态的机械结构。更具体地，本公开的各方面涉及具有可展开元件的汽车部件，该可展开元件具有双稳态或三稳态特性。

目前生产的诸如现代汽车之类的机动交通工具，最初配备有由织物材料制成的元件、由聚合材料制成的元件以及由金属材料制成的元件组成的各种组件和部件。例如，交通工具座椅组件由大致直立的座椅靠背和大致水平的座椅底部组成，两者都功能性地支撑在安装到车身上的座椅平台上。标准座椅靠背和座椅底部部分包括刚性金属或聚合物框架，其具有可选的基于弹簧的悬架、支撑在框架上的可膨胀泡沫垫、以及覆盖框架和垫子的皮革或织物装饰材料。可以用织物特性制造的其他交通工具部件和组件包括但不限于内装饰面板、地板和脚垫、膝垫、车顶加强板、中控台控制台、中央通道扶手控制台、仪表面板(IP)饰板、后盖罩等。

一些交通工具部件，例如前述的装饰板、IP饰板、车顶板和盖罩等，可以制造为由很多连结的材料层形成的多层层压结构。可以选择单独的材料层以提供耐磨性、柔韧性、可压缩性、刚性或美学功能。限定了汽车乘客舱内的许多内表面的交通工具装饰板通常包括附接到车门组件框架、车顶纵梁或仪表盘基座的刚性聚合物基材。柔性织物“表皮”粘附到基材上以提供具有美学吸引力的外观和触感合意的接触表面。虽然这些单独层中的许多层在组装之前形成为基本上扁平的坯件，但是所得到的产品通常需要多维形状。然而，部件的包装体积的任何增加都伴随着与该部件相关的包装和运输成本的增加。

发明内容

本文中公开了使用安装在织物背衬上的支撑构架的具有多种稳定状态的可展开结构、这种可展开结构的制造方法和使用方法、以及具有由印刷到针织织物基材上的聚合物外骨架提供的双稳态特性的交通工具部件的机动交通工具。举例来说，提出了一种织物针织结构(俗称“针织物”)，其增加了多稳态功能性的增强特征。添加剂制造(更常见地称为“3D打印”)可以用于将“骨架”细节印刷到针织支撑基材的一个或多个表面上。任选地，柔顺的骨架构架可以层压或粘附到预应变的织物基材上，以提供铰接特征和选择性可展开性(例如，使用合适的折纸或剪纸实践)。以这种方式制造的部件可以产生多稳态结构，该结构在至少一种稳定状态下基本上或完全是平面的(平薄的)，从而提供用于运输和分配的低包装体积。当准备好组装时，部件可以选择性地膨胀到另一稳定状态以提供预定的空间填充体积(例如，用于结构用途的展开状态)以简化安装和组装。

对于任何所公开的系统、方法和装置，铰接框架可以包括相对刚性的特征或构件的网状物。这些相对刚性的特性或构件可以通过用作接头的更柔顺的元件或挠曲部互连。类似地，织物可以用使其具有起到相同功能的局部特性的方式针织或编织。在安装相对刚性的接头构架之前，基于弹性织物的基材可以局部地和非均匀地预张紧，以对选择部分或所有结构进行预加载。可以进一步指定构架，使得那些构件的尺寸和刚度、针织物内的特征以及附接基材的弹性决定了结构在从工具释放后达到初始平衡时的可用运动路径、以及外部加载时可用的变形模式或运动路径。可以指定那些参数，使得可用的运动路径具有其内部能量相对较低/局部最小化的状态，并且变得稳定。该结构可以设计成在其所有或一些可用的运动路径上呈现多个这些稳定状态。