精密折疊結構的和美觀的部件及用于該部件的片材的制作方法

專利名稱：精密折疊結構的和美觀的部件及用于該部件的片材的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及片材的設計和精密彎曲，以形成同時具有結構性和美 觀性部件的三維輪廓輪廓的結構，以及涉及片材的使用方法，并且更特別地 涉及彎曲和翹曲結構以及形成該結構的方法。
背景技術：
已知各種方法用于由二維片材形成三維結構。例如，壓彎機、沖壓設備 和其它金屬冷成形設備長期以來用于把片材形成為三維物體。
最近，計算機數字控制(CNC)設備的使用已經用于處理片材以便于關 于預定彎曲線彎曲。例如，激光切割、噴水切割、沖壓、沖孔、模制、鑄造、 立體印刷成形、滾壓成型、機加工、化學蝕刻、光刻等已經用于沿預定彎曲 線在片材中形成狹縫或溝槽，以便于沿該彎曲線彎曲和控制彎曲。
現有技術的例子有Gitlin等人的美國專利No.6，640，605,其中公開了一 種彎曲片材以形成三維結構的方法，該三維結構包括機架和外殼，內部和外 部結構，以及各種蓋和支撐件。
關于預定彎曲線彎曲片材的現有方法通常成功地形成三維物體，但是通 過該方法可產生的三維形狀受到限制。例如，這樣的方法通常用于形成這樣 一些三維物體，這些三維物體具有在相鄰彎曲線之間延伸的平面區域，或在 相鄰彎曲線之間延伸的曲線區域，該曲線區域大致順著該相鄰彎曲線的曲 率。但是，到此為止，在片材上布置預定彎曲線通常不利于形成復雜的三維 結構，該三維結構具有界定在相鄰彎曲線之間的復雜彎曲輪廓區域。例如，早期的車輛通常包括提供結構完整性的框架，車身板和其它非結 構部件附連至該框架。這樣的常規配置允許設計者和制造者為附連部件提供 各種裝飾，從而為車輛提供整體愉悅的美學外觀。
對于最近出現的單片車身結構，車輛通常設置有單件框架和車身結構， 其包括結構性和非結構性美學元件。但是，附連至單片車身框架上或該單片 車身框架內的子組件仍然包括一個或多個為框架提供結構整體性的結構件， 和一個或多個附連至該結構件的裝飾板。
例如，儀表板結構("I/P結構")是為轉向柱、儀表組和其它儀表板部 件提供支撐還為車輛提供結構元件并且為氣嚢等提供安裝點的結構。該I/P 通常包括一個或多個骨架構件或內結構件，這些構件附連至單片車身框架， 通常靠近A柱，且可為該框架提供額外的結構完整性。諸如儀表板等的外裝 飾件附連至內結構件且為車輛內部提供完整的和愉悅的外觀。
最近，具有更復雜幾何的I/P結構通過液壓成形和其它沖壓工藝形成。 但是，這樣的I/P結構通常仍然是儀表板附連至其上的骨架構件或內結構件。 同樣地，用于完成汽車儀表板的零件數相對較多，因此裝配各種部件所需的 勞動不可忽略。
因此，需要一種由片材形成三維輪廓結構的改進方法，該方法克服了已 知結構和方法的上述以及其它缺點。

發明內容
概括來說，本發明的一個方面涉及一種用于形成成型的三維結構的片 材。該片材包括分開前板和折疊板的前板彎曲線和沿折疊板延伸的折疊線， 一旦關于前板彎曲線彎曲片材時該前板彎曲線被彎曲以以至少在折疊板上 形成輪廓。該折疊線可以基本上是直的，以在關于折疊線彎曲片材時以4吏得 上部板形成折疊板的輪廓。
片材可包括把折疊板從附加折疊板分開的附加折疊線。附加折疊線可以 基本上是直的，以在關于附加折疊線彎曲片材時使得第二折疊板形成第 一折 疊板的輪廓，其中，當彎曲折疊線和附加折疊線時，經由折疊板和第二折疊 ^1,上部板可形成前板彎曲線的輪廓。
片材可包括分開前板和前板凸緣的前板凸緣彎曲線
(forward-panel-flange bendline )。在關于前板凸緣彎曲線彎曲片材時，前板
8凸緣彎曲線可被彎曲，以在前板和前板凸緣中的一個或多個上形成輪廓。前 板凸緣彎曲線可以是S形的，由此在前板上形成凹的和凸的輪廓。
前板彎曲線可以是向下凹的，以在上部板的至少 一部分上形成向上凸的 輪廓。前板彎曲線和第一折疊線之間的第一距離可不同于第一折疊線和第二 折疊線之間的第二距離，由此第二折疊線限定的上部板的前邊緣可與前板隔 開。第一距離可比第二距離短，由此使得前板從前邊緣向后凹進。
片材可包括第 一上部板凸緣彎曲線(upper-panel-flange bend line ),其使 前上凸緣與上部板的翹曲區域分開。第一上部板凸緣彎曲線可被彎曲，以在 第一上凸緣和翹曲區域中的一個或多個上形成第一輪廓。第二上部板凸緣彎 曲線可使第二上凸緣與翹曲區域分開。第二上部板凸緣彎曲線可被彎曲，以 在第二上凸緣和翹曲區域中的一個或多個上形成第二輪廓。第一和第二彎曲 的翹曲區域(curved warp zone )彎曲線可使翹曲區域與上部板的其余部分分 開。第一和第二彎曲的翹曲區域彎曲線可被設置成沿彎曲線局部彎曲
(localize bending ),且基本上隔離翹曲區域內的翹曲。第一和第二翹曲區域 彎曲線都可終止在交叉點處。笫一和第二翹曲區域彎曲線都可具有組合曲 率。彎曲線靠近交叉點的部分可具有較小的曲率半徑，由此阻止在翹曲區域 內靠近交叉點起皺。
在一個實施例中，彎曲線和折疊線中的至少一個可形成有多個穿過片材 的狹縫。相鄰狹縫可交替地定位在彎曲線或折疊線中的至少 一個的任一側。 彎曲線和折疊線中的至少一個可形成有多個移置。相鄰移置可交替地定位在 彎曲線或折疊線中的至少 一 個的任 一 側。
本發明的另一方面涉及包括上述片材的三維結構。本發明的再一方面涉 及三維結構的形成方法，該方法包括提供上述片材的步驟、沿前板彎曲線彎 曲片材的步驟和沿折疊線彎曲片材的步驟。
本發明的再一方面涉及用于形成具有三維輪廓結構的片材，該三維結構 包括上部板、使前上凸緣與上部板的翹曲區域分開的第一上部板凸緣彎曲 線、被彎曲以在第一上凸緣和翹曲區域的一個或多個上形成第 一輪廓的第一 上部分凸緣彎曲線、使第二上凸緣與翹曲區域分開的第二上部板凸緣彎曲 線，該第二上部板凸緣彎曲線被彎曲以在第二上凸緣和翹曲區域中的 一個或
多個上形成第二輪廓，以及使翹曲區域與上部板的其余部分分開的第一和第 二彎曲的翹曲區域彎曲線。第一和第二彎曲的翹曲區域彎曲線設置成沿彎曲
9線局部彎曲且基本上隔離翹曲區域內的翹曲。
第一上部板凸緣彎曲線可沿第一方向凹進，且第二上部板凸緣彎曲線可 沿與第 一方向不平行的第二方向凹進，其中翹曲區域彈性變形以適應第 一和 第二上部板凸緣彎曲線的不同輪廓。
在一個實施例中，第一和第二彎曲線終止在交叉點處。第一和第二彎曲 線可具有組合曲率。彎曲線的靠近交叉點的部分可具有較小的曲率半徑，由 此阻止在翹曲區域內靠近交叉點處起皺。
在一個實施例中，彎曲線和折疊線中的至少 一個可形成有多個穿過片材 的狹縫。相鄰狹縫可交替地定位在折疊線或彎曲線的至少一個的任一側上。 彎曲線和折疊線中的至少 一個可形成有多個移置。相鄰移置可交替地定位在 彎曲線或折疊線中的至少 一個的任一側上。
本發明的再一方面涉及包括上述片材的三維結構。本發明的再一方面涉 及形成三維結構的方法，該方法包括提供上述片材的步驟、沿第一和第二上 部板彎曲線彎曲片材的步驟。第 一和第二翹曲區域彎曲線可允許翹曲區域內 翹曲，以適應第 一和第二儀表板凸緣彎曲線形成的變化輪廓。
本發明的再一方面涉及用于形成具有三維輪廓的儀表板(dashboard)的 片材、儀表板和形成儀表板的方法。片材可包括分開儀表板(dash panel)與 儀表板凸緣的儀表板凸緣彎曲線(dash-panel-flange bend line )，當關于儀表 板凸緣彎曲線彎曲片材時，儀表板凸緣彎曲線可被彎曲以在儀表板和儀表板 凸緣中的 一 個或多個上形成輪廓；分開儀表板與第 一折疊板的儀表板彎曲 線，當關于儀表板彎曲線彎曲片材時，儀表板彎曲線可被彎曲以至少在第一 折疊板上形成輪廓；使第一折疊板與第二折疊板分開的第一折疊線，第一折 疊線可以基本上是直的，以在關于第一折疊線彎曲片材時在第二折疊板上形 成第一折疊板的輪廓；使第二折疊板與儀表板分開的第二折疊線，第二折疊 線可以基本上是直的，以當關于第二折疊線彎曲片材時使儀表板形成第二折 疊板的輪廓；使前儀表板凸緣與儀表板的翹曲區域分開的第一儀表板凸緣彎 曲線，第一儀表板凸緣彎曲線可以被彎曲，以在第一儀表板凸緣和翹曲區域 中的 一個或多個上形成第 一輪廓；使第二儀表板凸緣與翹曲區域分開的第二 儀表板凸緣彎曲線，第二儀表板凸緣彎曲線可被彎曲，以在第二儀表板凸緣 和翹曲區域中的一個或多個上形成第二輪廓；將翹曲區域與儀表板的其余部 分分開的第一和第二彎曲的翹曲區域彎曲線，第一和第二彎曲的翹曲區域彎
10曲線可被設置成沿彎曲線局部彎曲且基本上隔離翹曲區域內的翹曲。
儀表板凸緣彎曲線可以是S形，由此在儀表板上形成凹的和凸的輪廓。 儀表板彎曲線可被向下凹進，以在儀表板的至少 一部分上形成向上的凸起輪 廓。儀表板彎曲線和第 一折疊線之間的第 一距離可不同于第 一折疊線和第二 折疊線之間的第二距離，由此第二折疊線限定的儀表板的前邊緣可與儀表板 隔開。第一距離可比第二距離短，由此使得儀表板凹進超過前邊緣。
在一個實施例中，第一和第二彎曲線終止在交叉點處。第一和第二彎曲 線都可具有組合曲率。彎曲線的靠近交叉點的部分可具有較小的曲率半徑，
由此阻止在翹曲區域內靠近交叉點處起皺。
在另一實施例中，片材包括由多個彎曲的彎曲線(curved bend line )勾 畫的儀表板，每個彎曲線被成形且被設置成當關于彎曲的彎曲線彎曲片材時 在儀表板上形成預選的輪廓，且由多個直的彎曲線勾畫的橫梁被成形且被配 置為形成上部梁腹板(upper beam web )、上部梁凸緣、下部梁凸緣，其中橫 梁的橫截面形狀由設置在片材上的一個或多個帽設定。
儀表板的制造方法包括提供上述片材；沿儀表板凸緣彎曲線彎曲片材； 沿儀表板彎曲線彎曲片材；沿第一和第二折疊線彎曲片材；以及沿第一和第 二儀表板凸緣彎曲線彎曲片材，其中第 一和第二翹曲區域彎曲線允許翹曲區 域內翹曲，以適應由第一和第二儀表板凸緣彎曲線形成的變化輪廓。
本發明的另一方面涉及用于形成具有結構性和美學性部件的精密折疊 車輛構件的片材。片材可包括由多個彎曲的彎曲線勾畫的儀表板，每個彎曲 線被成形且設置成當關于彎曲的彎曲線彎曲片材時在儀表板上形成預選的 輪廓，且由多個直的彎曲線勾畫的橫梁可被成形且設置成形成上部梁腹板、 上部梁凸緣和下部梁凸緣，其中橫梁的橫截面形狀由設置在片材上的一個或 多個帽設定。
本發明的具有三維輪廓結構的精確折疊的結構性和美學性部件、用于該 部件的片材和形成該部件的方法具有其它特征和優點，這些特征和優點將從 在此結合的附圖中和本發明的下述詳細說明中變得更加顯然，其中附圖和說 明都用于解釋本發明的原理。


從下面給出的詳細說明和僅為了示例性目的而給出的附圖中可更充分
ii地理解本發明，因此這些說明和附圖不構成本發明的限制，并且其中'.
圖1是設置成用于彎曲成根據本發明的三維輪廓結構的示例性二維片材 的俯一見圖2是圖1中的二維片材的取自圖1中的細節2-2的局部放大視圖； 圖3是圖1中的二維片材在根據本發明彎曲后的上前方透視圖； 圖4是圖3的在才艮據本發明彎曲后的另一上前方透一見圖； 圖5是圖3的下方透視圖6是設置成用于彎曲成根據本發明的三維輪廓結構的另 一示例性二維 片材的俯視圖7A是根據本發明的設置為用于精確折疊以形成車輛結構的另 一典型 實施例的二維片材的俯視圖7B是圖7A中的片材取自圖7A中的7B-7 B細節的放大視圖8A-8E是一系列的透視圖，示出了根據本發明沿圖7的彎曲線折疊片
材；
圖9A-9E分別是圖8A-8E的方欠大透4見圖10是圖8E和9E中的車輛結構從車輛結構的右前方觀察的進一步放 大透視圖11是圖8E和9E中的車輛結構從車輛結構的右后方觀察的進一步放 大透視圖12是圖8E和9E中的車輛結構從車輛結構的左前方觀察的進一步放 大透4見圖13是圖12中的車輛結構的進一步放大透視圖； 圖14是圖8E和9E中的車輛結構從車輛結構的底部觀察的進一步放大 透視圖；和
圖15是圖8E和9E中的車輛結構安裝在車輛上時的局部透視圖。
具體實施例方式
下面將詳細涉及本發明的各種實施例，其例子在附圖中示出且在下文中 描述。雖然本發明將結合示例性實施例進行描述，但是應理解這些描述不打 算將本發明限制于那些示例性實施例。相反，本發明不僅打算覆蓋這些示例 性實施例，還打算覆蓋各種替換、修改、等效和其它實施例，這些都將包括在所附權利要求書限定的本發明的精神和范圍內。
通常，本發明提供由二維片材形成的三維輪廓結構。特別地，平的二維 片材^皮設置用于沿預定彎曲線彎曲，以形成具有復雜彎曲區域的三維結構， 該三維結構可增強該結構的結構特征和美學特征。
為了本發明，"二維片材"是指總體上為平的片材，以使得片材可相互 堆疊在其上，但是片材又可具有各種局部沖壓的、沖孔的和/或其它特征，這 些特征是裝飾性的或結構性的。
通常，片材包括一個或多個彎曲線或折疊線，這些線被設置以便于沿預 定路徑彎曲，使得當沿彎曲線彎曲片材時在片材的一部分上形成相應于彎曲 線曲率的輪廓。從下文可明白，該輪廓可被形成在片材的相鄰部分上，或轉 給片材的遠離部分。替換地，或附加地，相應于多個彎曲線的曲率的輪廓可 被形成在由交叉彎曲線或折疊線勾畫的翹曲區域，其中扭曲被限制且適應各 種輪廓。優選地，翹曲被限制在翹曲區域內并且褶皺被防止。本發明的片材 還包括直的彎曲線，該彎曲線便于形成結構部件，且在所示的實施例中，該 結構部件為中空橫梁。
為了本發明，"彎曲線，，是預定路徑，片材關于該路徑被彎曲以使得沿 彎曲線塑性變形，由此形成三維形狀。"折疊線"是彎曲線，片材在該彎曲
線的任一側上的部分被彎曲以基本蓋過(layover)彼此。應認識到，除了塑 性變形之外，片材還可經歷某種程度的彈性變形。
應認識到，可使用各種方法來形成本發明的彎曲線，以便于沿彎曲線彎 曲。例如，工業折紙手工(Industrial Origami)的精密彎曲技術可用于設計 和/或提供本發明的彎曲線，該技術在下列美國專利中都有描述:No.6,481,259 中的Method For Precision Bending Of A Sheet Of Material And Slit Sheet Therefor和No,6，877,349中的Method For Precision Bending Of Sheet Of Materials, Slit Sheets Fabrication Process,以及在下列美國專利申請公開文件 中都有描述No.2003/0037586中的Method For Precision Bending Of Sheet Of Materials, Slit Sheets Fabrication Process ; No.2004/0134250 中的 Techniques For Designing And Manufacturing Precision-Folded, High Strength, Fatigue-Resistant Structures And Sheet Therefor; No,2004/0206152中的Sheet Material With Bend Controlling Displacements And Method For Forming The Same; No.2005/0005670中的Method Of Designing Fold Lines In Sheet
13Material; No.2005/0061049 中的 Process Of Forming Bend-Controlling Structures In A Sheet Of Material, The Resulting Sheet And Die Sets Therefor; No.2005/0064138中的Method For Precision Bending Of Sheet Of Materials, Slit Sheets Fabrication Process; No.2005/0097937中的Sheet Material With Bend Controlling Grooves Defining A Continuous Web Across A Bend Line And Method For Forming The Same; No.2005/0126110中的Techniques For Designing And Manufacturing Precision-Folded, High Strength, Fatigue-Resistant Structures And Sheet Therefor; No.2005/0257589中的Sheet Material With Bend Controlling Displacements And Method For Forming The Same; No.2006/0021413中的Fatigue-Resistance Sheet Slitting Method And Resulting Sheet; No.2006/0053857中的Tool System For Bending Sheet Materials And Method Of Using Same;以及No.2006/0075798中的Sheet Material With Bend Controlling Displacements And Method For Forming The Same。這些專利和專利申請的整個內容合并于此以作參考。
現在參考附圖，其中在整個附圖中相似的部件用相似的附圖標記表示。 圖1示出了扁平的片材30，其被設置以形成三維結構。在所示的實施例中， 片材被設置成形成圖3中所示的儀表板組件形式的三維結構32。在所示的實 施例中，儀表板(dashboard)被配置和設定尺寸以用在汽車中。但是，儀表 板可被設置用于其它類型的車輛、工業控制或其它機器組件。但是應認識到， 片材可被配置成形成多個三維結構，該三維結構包括但不限于機械結構部 件、車輛車身板、其它車輛結構等。可用于片材的合適材料包括但不限于薄 規格和厚規格的片材，例如鋼板、不銹鋼板、鋁板和其它金屬及合金、塑料 以及其它可延展材料。應認識到，片材可以是未上漆的、預先上漆的和/或涂 有涂層的和/或其它結構性的和/或非結構性的材料，如膜、泡沫、孔網和/或 其它合適的材料。
在所示的實施例中，片材30包括儀表板凸緣彎曲線35,該儀表板凸緣 彎曲線把前板分為儀表或儀表板37和儀表板凸緣39的形式，如圖l所示。 儀表板凸緣彎曲線35被大致設置為在沿預定路徑彎曲期間局部彈性變形， 該預定路徑如下面提及的彎曲線和折疊線。例如，儀表板凸緣彎曲線35可 以是設置在彎曲線35任一側的縫隙(events) 40的形式，以4更于且精確地 控制沿彎曲線35彎曲，在圖2中更清楚地示出了該縫隙40。縫隙40可以是狹縫、溝槽、移置和在工業折紙手工的上述專利和專利申請中所述的其它適 當措施，這些專利和專利申請的整個內容合并于此以作參考。
盡管彎曲線以術語"儀表板凸緣彎曲線，，和下面提出的其它特定術語進 行描述，并且盡管片材的靠近彎曲線的區域以術語"儀表板"、"儀表板凸緣，， 和下面提出的其它特定術語進行描述，但是這些術語通常地相關之處在于它 們被用于描述和解釋彼此的大致取向和它們各自的彎曲線。因此，這些術語 不應被認為是具體的限定而是應被認為是用于解釋片材的相關部分和彎曲 線的空間取向。
在一些方面，儀表板凸緣類似于常規凸緣之處在于其可為儀表板提供結 構整體性，即使相當柔性的片材變硬。但是根據本發明，儀表板凸緣彎曲線 被設置成使儀表板和儀表板凸緣中的一個或兩者都形成輪廓。儀表板凸緣彎 曲線可具有S形彎曲，這在片材關于儀表板凸緣彎曲線彎曲時在儀表板和儀 表板凸緣兩者上形成相應的輪廓。應認識到，儀表板凸緣彎曲線可具有其它 彎曲形狀，包括但不限于凸的、凹的和波狀的形狀，以在相鄰的儀表板或儀 表板凸緣兩者或其中之一上形成輪廓。還應認識到，當在儀表板或儀表板凸 緣上不需要輪廓時，彎曲線可以是直的。
參考圖1，片材30還包括儀表板彎曲線42,其分開儀表板37和第一折 疊板44。儀表板彎曲線42是曲線的，以當用類似于上述關于儀表板凸緣彎 曲線35的方式關于儀表板彎曲線42彎曲片材時在第一折疊板44上形成輪 廓。在所示的實施例中，儀表板彎曲線42是向下凹進的，以使得當如圖4 和5所示那樣彎曲時在第一折疊板44上形成向上凸的輪廓。應認識到，取 決于儀表板彎曲線42的曲率以及儀表板(dashpanel) 37相對于第一折疊板 44被彎曲的相對角度，儀表板彎曲線42的彎曲可被形成在儀表板37和第一 折疊板44這兩者或其中之一上。如圖5更清晰地示出，儀表板37向外凹進。 應認識到，根據本發明，儀表板彎曲線的彎曲還可變化，該彎曲可以是向上 凹入的、波狀的和/或其它彎曲形狀。
參考圖1，片材30還包括第一折疊線46,其使第一折疊板44與補充的 或第二折疊板47分開。在該實施例中，第一折疊線46大致是直的，以在關 于第 一折疊線46彎曲片材時使第二折疊板47形成第 一折疊板44的輪廓， 該輪廓對應于儀表板彎曲線42的彎曲。由于第 一折疊線46基本上是直的， 且由于第二折疊板47被大致折疊成位于第一折疊板44上方，因而第一折疊線46使得第二折疊板47大致形成第一折疊板44的輪廓，如圖5所示。補 充的或第二折疊線49使第二折疊板47與儀表面板(dashboard panel) 51分 開。如圖5所示，第二折疊線49也大致上是直的，以在關于第二折疊線49 彎曲片材時使儀表面板51基本上形成第二折疊板47的輪廓。
在所示的實施例中，儀表板彎曲線42與第一折疊線46之間的第一距離 Dl不同于第一折疊線46和第二折疊線49之間的第二距離D2，如圖1所示。 如圖5所示，這樣的設置導致由第二折疊線49限定的儀表板51的前邊緣53 與儀表板37間隔開。如圖l所示，第一距離Dl小于第二距離D2,由此使 得儀表板37凹陷超出前邊緣53,如圖3-5所示。
在本發明的另一實施例中，空間片材30a類似于上述的片材30,但是包 括具有彎曲的部分的折疊線，如圖6所示。相似的附圖標記用來描述片材30
和30a的相似部件。
在該實施例中，向下彎曲的儀表板彎曲線42a以與上述類似的方式分開 儀表板37a和第一折疊板44a。在該實施例中，具有輪廓的第一折疊線46a 使第 一折疊板44a與第二折疊板47a分開，并且包括位于兩個直的部分之間 的彎曲的中央部分46a，。折疊線孔70分開第一折疊線46a的彎曲部分和直
似地，具有輪廓的第二折疊線49a將第二折疊板47a與儀表板51a分開，并 且包括位于兩個直的部分之間的彎曲的中央部分49a，。折疊線孔70可延伸 到第二折疊線49a的彎曲的部分和直的部分并使這兩者分開，且由此防止在 彎曲的部分和直的部分之間的過渡區域中產生起皺。
在操作和使用中，片材30a以基本上與上述片材30相同的方式使用。 現在轉到本發明的另 一方面，翹曲區域可形成與多個彎曲線的彎曲相對 應的復雜或復合輪廓，且由于復雜或復合輪廓導致的翹曲可被限制在該翹曲 區域內，這是因為翹曲區域由相交的彎曲或折疊線勾畫。參考圖1,片材30 包括第一儀表板凸緣彎曲線54,其把前儀表板凸緣56與儀表板51的翹曲區 域58分開。第一儀表板凸緣彎曲線54被彎曲，以在翹曲區域58上形成第 一輪廓。類似地，第二儀表板凸緣彎曲線60把第二儀表板凸緣61與翹曲區 域58分開，該彎曲線60也是彎曲的以在翹曲區域58上形成第二輪廓。應 意識到，該兩個儀表板凸緣彎曲線或其中之一可在凸緣或翹曲區域58上形 成輪廓，或如果需要，在各凸緣和翹曲區域58上形成輪廓。
16第一和第二彎曲的翹曲區域彎曲線63和65勾畫且分開翹曲區域58與 儀表板51的剩余部分67。第一和第二彎曲的翹曲區域彎曲線63和65被設 置成使得受到沿翹曲區域彎曲線彎曲儀表板凸緣彎曲線影響的彎曲被局部 化。這樣，翹曲區域彎曲線63和65基本上把翹曲隔離在翹曲區域58內。 第一和第二翹曲區域彎曲線63和65都終止在交叉點68。此外，第一和第二 翹曲區域彎曲線63和65都具有復合曲率。優選地，翹曲區域彎曲線63和 65的靠近交叉點68的部分63，和65，具有比更靠外的部分更小的曲率半徑。 如此曲率半徑的減小可防止在翹曲區域58內靠近交叉點68處起皺。在所示 的實施例中，兩個部分的曲率半徑都沿相同的方向延伸(例如兩個部分63， 和65，都向下凹入)。這樣同方向內凹可同樣地防止在翹曲區域58內靠近交 叉點68處起鈹。
在操作和使用中，片材優選地預成型有彎曲線和折疊線，即片材可設置 有縫隙40，并且運輸時是平坦的且在期望目的地處現場彎曲。該片材可順序 地沿各個線彎曲或同時關于兩個或多個彎曲線彎曲。
在圖7-15所示的另外的實施例中，請注意圖7A，該圖示出了平坦的片 材130,該片材被設置以形成儀表板結構(1/P結構)形式的三維結構132, 如圖8E所示。在所示的實施例中，I/P結構被配置且設定尺寸以適用于汽車， 但是，應知道該片材可被配置以形成多個三維結構，該三維結構包括但不限 于機械結構的和美觀的部件、車輛結構等。
在所示的示例性實施例中，片材包括多個直的彎曲線133和翹曲區域彎 曲線135。該翹曲區域彎曲線135通常被設置成在沿預定路徑彎曲期間使彈 性變形局部化，該預定路徑為下述的翹曲區域彎曲線和折疊線。例如，翹曲 區域彎曲線135可以是設置在翹曲區域彎曲線任一側上的縫隙137的形式， 以便于精確控制沿翹曲區域彎曲線的彎曲，該縫隙137更清楚地如圖7B所 示。縫隙137可以是狹縫、溝槽、移置或上述工業折紙手工的專利和專利申 請中描述的其它合適形式，其全部內容合并于此以作參考。
通常，設置直的彎曲線133以形成儀表板橫梁139,如圖11所示，該橫 梁延伸車輛儀表板的長度且其被設定尺寸且被配置適于安裝到車輛靠近A 柱處，如下文詳述。設置翹曲區域彎曲線135以形成右下儀表板161。橫梁 139的主要目的是為I/P結構以及車輛提供結構完整性，而儀表板的i^要目 的是提供具有美觀輪廓的主體板，以增加內飾的美學外觀。通過按圖8A-8E
17中所示的次序沿彎曲線折疊片材，二維片材形成本發明的三維I/P結構。
參考圖9A和9B,左和右通道凸緣142和144相對于左和右通道凸緣折 疊部146和147彎曲，其反過來相對于前控制板凸緣149被彎曲，且其反過 來相對于底部梁凸緣151被彎曲，以提供如圖9B所示的中間結構。通道凸 緣和相關聯的凸緣被設定尺寸且被配置成以其它已知方式與傳動系統通道 配合。
參考圖9B和9C，底部梁凸緣151相對于上部梁凸緣153彎曲，其反過 來相對于底部梁腹板154彎曲，其反過來相對于下部梁凸緣156彎曲，以提 供如圖9c所示的中間結構。迄今，已經形成直的彎曲部分地形成箱式梁， 其橫貫車輛的內部且位于車輛的A柱之間。
參考圖9C和9D，下部梁凸緣156相對于上部儀表板158彎曲。而且， 左和右下部儀表板160和161相對于上部儀表板158彎曲，這還導致左下儀 表板160相對于右下儀表板161彎曲。雖然這樣的動作還部分地形成箱式梁， i"旦是這樣的動作還建立復雜4侖廓的彎曲，如下面更詳細地討論。
參考圖9D和9E，左和右梁襟翼163和165相對于下部儀表板160和 161彎曲，如同中央控制板襟翼167。每個襟翼都包括襟翼固定孔168，其最 終與梁固定孔170對齊，如圖1所示。為了改善結構整體性并有助于對齊， 左和右梁襟翼163和165設置有左和右帽172和174，每個都具有與I/P結 構的任一端上的箱式梁的橫截面輪廓相對應的輪廓。例如，圖11示出了右 帽174的輪廓如何表示或提供箱式梁的右端的橫截面形狀，而圖12示出了 左帽172的輪廓表示或提供箱式梁的左端的橫截面形狀的方式。在許多方面， 本發明的箱式梁與上述專利和申請中詳細討論的相類似，且由此具有相同的 優點，這些專利和申請的全部內容合并于此以作參考。
根據本發明的另一方面，I/P結構還被設置以形成寬凸緣輪廓的上部和 下部儀表板，如圖7A所示。特別地，與多個彎曲的翹曲區域彎曲線135的 彎曲相對應的復雜或組合輪廓被形成輪廓區域，其中左下儀表板160形成大 致掠過的輪廓，其大致隨著把左下儀表板160從上部儀表板158和右下儀表 板161分開的翹曲區域彎曲線135的輪廓。相反地，右下儀表板161通過相 交的翹曲區域彎曲線135而被界定，且由此彎曲以適應在其上形成的各種輪 廓。右下儀表板161的翹曲被極大地限制，因為右下儀表板161被相交的翹 曲區域彎曲線135標出界限。
18現在轉到其余的圖。圖10示出了折疊I/P結構的右前視圖，且由此示出
了左下儀表板160的彎曲和右下儀表板161的復雜彎曲。下部儀表板160和 161設置有裝飾孔175和177,其允許裝飾固定到1/P結構。例如，皮革裝飾 可利用這些孔而被貼到該I/P結構。左下儀表板160還包括標記179和相應 的用于各種開關和其它車輛控制的開口。在所示的實施例中，標記被直接刻 蝕或布線在片材中，用于從背后照亮標記且避免需要額外零件來支撐該標 記。
參考圖11和12,橫梁設置有左和右開口 181和182,以便于連接到車 輛單片車身框架。例如，螺栓184可從靠近車輛的A柱188的車輛單片車身 安裝部186延伸，如圖15所示。
為了便于所附權利要求的說明和準確定義，術語"左"或"右"、"上" 或"上部"、"下"或"下部"、"內部"和"外部"被用于參考附圖所示的特 征的位置來描述本發明的特征。
在許多方面，各種附圖的修改類似于前面修改的附圖，且附有后綴"a" 的相同的附圖標記表示相應的部件。
本發明具體典型實施例的前述說明是為了圖示和說明的目的。這些描述 不是用于窮舉或限制本發明為公開的確切形式，且顯然地許多修改和變化根 據上述教導是可能的。這些典型實施例被選擇和描述是為了揭示本發明的特 定原理和它們的實際應用，由此使得本領域技術人員實施和使用本發明的各 種典型實施例，以及其各種替換和修改。本發明的范圍由所附權利要求及其 等效物來限定。
權利要求
1、一種用于形成成型的三維結構的片材，所述片材包括分開前板和折疊板的前板彎曲線，所述前板彎曲線被彎曲，以一旦關于所述前板彎曲線彎曲片材時至少在所述折疊板上形成預選輪廓；和沿所述折疊板延伸的折疊線，所述折疊線被成形，以一旦關于所述折疊線彎曲片材時使上部板形成所述折疊板的所述預選輪廓。
2、 根據權利要求1所述的片材，其中，所述折疊線基本上是直的。
3、 根據權利要求1所述的片材，還包括分開所述折疊板與附加折疊板的附加折疊線，所述附加折疊線基本上是 直的，以 一旦關于所述附加折疊線彎曲片材時使第二折疊板形成第 一折疊板 的輪廓，其中， 一旦彎曲所述折疊線和附加折疊線時，所述上部板經由所述折疊 板和第二折疊板而形成所述前板彎曲線的輪廓。
4、 根據權利要求1所述的片材，還包括分開所述前板和前板凸緣的前板凸緣彎曲線，所述前板凸緣彎曲線被彎 曲，以一旦關于所述前板凸緣彎曲線彎曲片材時在所述前板和前板凸緣中的 一個或多個上形成4^廓。
5、 根據權利要求3所述的片材，其中，所述前板凸緣彎曲線是S形， 由此在所述前板上形成凸的和凹的輪廓。
6、 根據權利要求1所述的片材，其中，所述前板彎曲線向下凹入，以 在所述上部板的至少 一部分上形成上凸的輪廓。
7、 根據權利要求1所述的片材，其中，所述前板彎曲線與所述第一折 疊板之間的第 一 距離不同于所述第 一 折疊線與所述第二折疊線之間的第二 距離，從而由所述第二折疊線限定的所述上部板的前邊緣與所述前板隔開。
8、 根據權利要求7所述的片材，其中，所述第一距離比第二距離短， 由此所述前板凹入超過所述前邊緣。
9、 根據權利要求1所述的片材，還包括分開前上凸緣與所述上部板的翹曲區域的第一上部板凸緣彎曲線，所述 第一上部板凸緣彎曲線被彎曲以在第一上凸緣和所述翹曲區域中的一個或 多個上形成第一輪廓；分開第二上凸緣與所述翹曲區域的第二上部板凸緣彎曲線，所述第二上 部板凸緣彎曲線被彎曲以在所述第二上凸緣和翹曲區域中的一個或多個上 形成第二輪廓；和分開所述翹曲區域與所述上部板的其余部分的第一彎曲的翹曲區域彎 曲線和第二彎曲的翹曲區域彎曲線，所述第一彎曲的翹曲區域彎曲線和第二 彎曲的翹曲區域彎曲線被設置成沿彎曲線局部彎曲且基本上隔離所述翹曲 區域內的翹曲。
10、 根據權利要求9所述的片材，其中，所述第一翹曲區域彎曲線和第 二翹曲區域彎曲線終止在交叉點處，并且所述第一翹曲區域彎曲線和第二翹曲區域彎曲線具有組合曲率，其中所 述彎曲線的靠近所述交叉點的部分具有較小的曲率半徑，由此阻止在所述翹 曲區域內靠近所述交叉點起皺。
11、 根據權利要求1所述的片材，其中，所述彎曲線和所述折疊線中的 至少一個形成有多個穿過所述片材的狹縫，相鄰的狹縫被交替地定位在所述 彎曲線或折疊線中的所述至少一個的任一側上。
12、 根據權利要求1所述的片材，其中，所述彎曲線和所述折疊線中的 至少 一個形成有多個移置，其中相鄰的移置^C交替地定位在所述彎曲線或折 疊線中的所述至少 一 個的任 一 側上。
13、 一種三維結構，包括根據權利要求1所述的片材。
14、 一種形成三維結構的方法，包括 提供根據權利要求1所述的片材； 沿前板彎曲線彎曲所述片材；和 沿折疊線彎曲所述片材。
15、 一種用于形成成型的三維結構的片材，所述片材包括 上部板；分開前上凸緣與所述上部板的翹曲區域的第一上部板凸^^彎曲線，所述 第一上部板凸緣彎曲線被彎曲以在第一上凸緣和所述翹曲區域中的一個或 多個上形成第一輪廓；分開第二上凸緣與所述翹曲區域的第二上部板凸緣彎曲線，所述第二上 部板凸緣彎曲線被彎曲以在所述第二上凸緣和翹曲區域中的一個或多個上 形成第二輪廓；和分開所述翹曲區域與所述上部板的其余部分的第一彎曲的翹曲區域彎 曲線和第二彎曲的翹曲區域彎曲線，所述第一彎曲的翹曲區域彎曲線和第二 彎曲的翹曲區域彎曲線被設置成沿所述彎曲線局部彎曲和基本上隔離所述 翹曲區域內的翹曲。
16、 根據權利要求15所述的片材，其中，所述第一上部^1凸緣彎曲線沿第一方向向下凹入，且所述第二上部板凸緣彎曲線沿與所述第一方向不平 行的第二方向向下凹入，其中，所述翹曲區域彈性變形以適應所述第一上部 板凸緣彎曲線和第二上部板凸緣彎曲線的不同輪廓。
17、 根據權利要求15所述的片材，其中， 所述第一彎曲線和第二彎曲線都終止在交叉點處；并且 所述第一彎曲線和第二彎曲線都具有組合曲率，其中所述彎曲線的靠近所述交叉點的部分具有較小的曲率半徑，從而阻止在所述翹曲區域內靠近所 述交叉點起皺。
18、 根據權利要求15所述的片材，其中，所述彎曲線和所述折疊線中 的至少一個形成有多個穿過所述片材的狹縫。
19、 根據權利要求18所述的片材，其中，相鄰的狹縫交替地定位在所 述彎曲線或折疊線中的所迷至少 一個的任一側上。
20、 根據權利要求15所述的片材，其中，所述彎曲線和所述折疊線中 的至少 一個形成有多個移置，其中相鄰的移置交替地定位在所述彎曲線或折 疊線中的所述至少 一個的任一側上。
21、 一種三維結構，包括根據權利要求15所述的片材。
22、 一種形成儀表板的方法，包括 提供根據權利要求15所述的片材；沿第一上部板彎曲線和第二上部板彎曲線彎曲片材，其中，第一翹曲區 域彎曲線和第二翹曲區域彎曲線允許在所述翹曲區域內翹曲，以適應由第一 儀表板凸緣彎曲線和第二儀表板凸緣彎曲線形成的變化輪廓。
23、 一種用于形成成型的三維儀表板的片材，所述片材包括 分開儀表板和儀表板凸緣的儀表板凸緣彎曲線，所述儀表板凸緣彎曲線被彎曲，以一旦關于所述儀表板凸緣彎曲線彎曲片材時在所述^[義表板和儀表 板凸緣中的一個或多個上形成輪廓；分開所述儀表板和第一折疊板的儀表板彎曲線，所述儀表板彎曲線被彎曲，以 一旦關于所述儀表板彎曲線彎曲片材時至少在所述第 一折疊板上形成輪廓；分開所述第一折疊板與第二折疊板的第一折疊線，所述第一折疊線基本 上是直的，以一旦關于所述第 一折疊線彎曲片材時在所述第二折疊板上形成 所述第一折疊板的輪廓；分開所述第二折疊板與儀表板面板的第二折疊線，所述第二折疊線基本 上是直的，以一旦關于所述第二折疊線彎曲片材時在所述儀表板面板上形成所述第二折疊板的輪廓；分開前儀表板凸緣與所述儀表板面板的翹曲區域的第 一儀表板凸緣彎 曲線，所述第一儀表板凸緣彎曲線被彎曲，以在第一儀表板凸緣和所述翹曲區域中的 一個或多個上形成第 一輪廓；分開第二儀表板凸緣與所述翹曲區域的第二儀表板凸緣彎曲線，所述第 二儀表板凸緣彎曲線被彎曲，以在所述第二儀表板凸緣和翹曲區域中的一個 或多個上形成第二輪廓；和-分開所述翹曲區域與所述儀表板面板的其余部分的第一彎曲的翹曲區 域彎曲線和第二彎曲的翹曲區域彎曲線，所述第 一彎曲的翹曲區域彎曲線和 第二彎曲的翹曲區域彎曲線被設置成沿所述彎曲線局部彎曲且基本上隔離 所述翹曲區域內的翹曲。
24、 根據權利要求23所述的片材，其中，所述儀表板凸緣彎曲線是S 形，由此在所述儀表板上形成凹的和凸的輪廓。
25、 根據權利要求23所述的片材，其中，所述儀表板彎曲線向下凹入， 以在所述儀表板面板的至少 一部分上形成上凸的輪廓。
26、 根據權利要求23所述的片材，其中，所述儀表板彎曲線與所述第 一折疊線之間的第 一距離不同于所述第 一折疊線和所述第二4斤疊線之間的 第二距離，從而由所述第二折疊線限定的所述儀表板面板的前邊緣與所述儀 表板隔開。
27、 根據權利要求26所述的片材，其中，所述第一距離小于所述第二 距離由此所述儀表板凹入超過所述前邊緣。
28、 根據權利要求23所述的片材，其中， 所述第一彎曲線和第二彎曲線都終止在交叉點處；并且 所述第一彎曲線和第二彎曲線都具有組合曲率，其中所述彎曲線的靠近所述交叉點的部分具有較小的曲率半徑，從而阻止在所述翹曲區域內靠近交 叉點起鈹。
29、 一種儀表板，包括根據權利要求23所述的片材。
30、 一種形成儀表板的方法，包括 提供根據權利要求23所述的片材； 沿儀表板凸緣彎曲線彎曲片材； 沿儀表板彎曲線彎曲片材； 沿第一折疊線和第二折疊線彎曲片材；和沿第一儀表板凸緣彎曲線和第二儀表板凸緣彎曲線彎曲片材，其中第一 翹曲區域彎曲線和第二翹曲區域彎曲線允許在所述翹曲區域內翹曲，以適應 由所述第 一儀表板凸緣彎曲線和第二儀表板凸緣彎曲線形成的變化輪廓。
全文摘要
一種片材(30)，其設置用于形成成型的三維結構的精密折疊的結構性和美觀性部件。該片材可包括分開前板(42)和折疊板的前板彎曲線，該前板彎曲線可被彎曲，以一旦關于該前板彎曲線彎曲片材時至少在該折疊板上形成輪廓；和沿該折疊板延伸的折疊線，該折疊線被基本上是直的，以一旦關于該折疊線彎曲片材時在該上部板上形成該折疊板的輪廓。該片材還可包括上部板；把前上凸緣與上部板的翹曲區域分開的第一上部板凸緣彎曲線，該第一上部板凸緣彎曲線可被彎曲，以在第一上凸緣和翹曲區域中的一個或多個上形成第一輪廓；把第二上凸緣與翹曲區域分開的第二上部板凸緣彎曲線，該第二上部板凸緣彎曲線可被彎曲，以在第二上凸緣和翹曲區域中的一個或多個上形成第二輪廓；以及把翹曲區域從上部板的其余部分分開的第一和第二彎曲的翹曲區域彎曲線，該第一和第二彎曲的翹曲區域彎曲線被設置，以把沿彎曲線局部彎曲，且基本上隔離翹曲區域內的翹曲。本發明還公開了形成該片材的方法。
文檔編號B62D25/14GK101489855SQ200780025906
公開日2009年7月22日 申請日期2007年5月9日 優先權日2006年5月9日
發明者馬克斯·W·德尼 申請人:奧里加米工業股份有限公司