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一种路面标志具有其中形成有至少一个开口的基部。一凹槽基本上邻近于该开口地形成于基部中。这种路面标志还包括用于覆盖基部中所述开口的盖板。盖板形成有至少一个能量导向肋，其构造来嵌入基部中的凹槽。盖板被超声焊接到基部以使得能量导向肋熔化并且整体地熔合到基部邻近凹槽的部分。

1.  一种路面标志，其具有基部和形成在基部的至少一个开口，基部的基本邻近开口的部分形成为具有至少一个凹槽，一个盖板固定于基部以覆盖所述开口，该盖板具有至少一个嵌入基部的凹槽中的能量导向器，所述能量导向器被充分熔化以至少部分地填充所述凹槽并将所述盖板焊接于所述基部。

2.  根据权利要求1的路面标志，其中所述基部和盖板均由塑料整体形成。

3.  根据权利要求2的路面标志，其中所述基部由塑料材料注射成型，基部的至少一个开口包括多个形成在基部中的心孔、限定在所述心孔之间的腹板，所述至少一个凹槽包括多个形成在所述腹板中的凹槽。

4.  根据权利要求1的路面标志，其中所述凹槽具有大致矩形的横截面。

5.  根据权利要求1的路面标志，其中所述至少一个凹槽包括一个围绕所述开口的周边区域连续延伸的周向凹槽，其中所述至少一个能量导向器被形成为用于与所述凹槽完全嵌入啮合，这样所述能量导向器围绕所述开口被气密地密封于所述基部。

6.  根据权利要求5的路面标志，其中所述盖板是一个顶盖，其由用于产生光学信号的材料制成。

7.  根据权利要求6的路面标志，其中所述顶盖由荧光材料一体地制成。

8.  根据权利要求1的路面标志，其中所述盖板是一个底盖，其设置于基部的底面，并且被构造成与路面牢固地结合。

9.  一种用于制造路面标志的方法，该方法包括：
形成路面标志基部，该基部具有至少一个形成于其上的开口和至少一个靠近所述开口形成于基部的凹槽；
形成一个盖板，用于覆盖所述基部中的所述开口，所述盖板还被形成为具有至少一个能量导向肋，该能量导向肋形成于盖板上并且被设置成嵌入啮合于所述凹槽中；
将所述盖板定位在所述基部，使得所述盖板基本覆盖所述开口，并且所述能量导向肋与所述凹槽嵌合；以及
将超声能量施加到所述基部的大致与所述能量导向肋对齐的位置，以便将所述能量导向肋焊接到所述基部的所述凹槽中并将所述盖板牢固地结合于所述基部。

10.  根据权利要求9的方法，其中施加超声能量的步骤包括施加充分的超声能量以将所述能量导向肋的至少一部分焊接成与所述基部的限定了所述凹槽的部分整体结合。

11.  根据权利要求9的方法，其中所述形成基部的步骤包括用塑料材料注射成型所述基部，并且其中在所述基部中提供所述开口的步骤包括形成所述基部使其具有多个心孔。

12.  根据权利要求11的方法，其中所述形成基部的步骤还包括在所述基部中形成至少一个凹陷，将所述盖板定位在所述基部的步骤包括将所述盖板定位在所述凹陷中，使得所述盖板的外表面大致与所述基部的靠近所述凹陷的外表面平齐。

13.  根据权利要求9的方法，其中将所述盖板焊接到所述基部的超声焊接步骤包括：在所述盖板的周边区域和所述基部的围绕所述开口的区域之间形成连续的气密的密封。

路面标志
技术领域
本发明涉及一种反射和/或发射光以识别行驶路面选定区域的路面标志。
背景技术
路面标志固定在路面上或路面中来帮助指导驾驶员沿着优选的行进车道行驶。典型的路面标志包括多个选择来执行具体功能的分离部件。例如，一种典型的路面标志可包括基部和至少一个安装到基部以便产生能被接近路面标志的驾驶员清楚地看到的光发射或反射板。安装在表面上的路面标志的基部可以由热塑性材料模制而成并且可以包括构造用于固定在道路表面上的底面。基部还可以包括构造用于容纳光发射和/或反射板的顶面。
厚的注射成型产品需要很长时间来固化并且带来了凹痕或其它尺寸不规则的可能性。于是，大多数注射成型产品形成有一排被热塑性腹板的单元矩阵分开的心孔(coring hole)。腹板被设计为厚度基本上一致。腹板的厚度和布置被选择为保证热塑性产品的足够强度以及实现热塑性材料基本上均匀的固化。安装在表面上的路面标志的基部通常为了上述原因设计有心孔。
在路面标志基部上左右或前后方向延伸的心孔会影响基部的强度并且会导致由于车辆轮胎的冲击而失效。在上下方向延伸的心孔不易于形成与失效相关的应力。然而，向下延伸入基部顶面的心孔需要分离的盖板来防止液体或碎屑的聚集。心孔可以用路面标志的透镜或反射板来覆盖。
本发明的受让人已经确定，较大的下表面有助于将路面标志保持在道路上固定的位置中。延伸入路面标志底面的心孔必然会减小表面积，并且因此对路面标志保持在道路上有着不利的影响。同样未决的美国专利申请No.10/442,336公开了一种具有底盖板的路面标志，所述底盖板封闭心孔并且增大底部的表面积。
路面标志的上述部件彼此间必须紧紧地固定。超声焊接为这种固定提供了很多制造优点和效率。例如，超声焊接避免了选择与两种待胶粘的材料都兼容的适当胶粘剂的困难。另外，超声焊接避免了应用胶粘剂的额外制造步骤，还有与使用某些胶粘剂相关的环境、健康和安全问题。
典型的超声焊接装置采用用于支撑待焊接的目标物之一的砧台(anvil)和相对待焊接的另一目标物布置的喇叭状物(horn)。喇叭状物在选择的焊接位置附近施加高频声能。声能激活塑料中的分子并且导致在施加声能附近的塑料熔化。在超声能量停止之后塑料很快就会硬化并且两种材料将焊接起来。可以通过将超声能量施加到与分隔心孔的腹板相反的面板或盖板上的位置处，从而将超声能量用于上述路面标志中。超声能量倾向于熔化或软化面板或盖板的热塑性材料，以使得面板或盖板的熔化热塑料与相反的腹板的热塑性材料熔合。
超声焊接所产生的熔化材料倾向于从超声能量施加的中心横向向外扩展。因而，熔化的塑料将从支撑路面标志上的面板或盖板的腹板流走。这些熔化热塑料材料的宽池随后硬化。然而，塑料硬化池的主要部分对于面板或盖板与基部的紧固连接贡献甚小或者没有作用。因此，所消耗的能量和超声焊接所分配的时间并不是总是与所得到的益处相当。另外，一些超声焊接的强度可能不足以承受车辆轮胎所施加的应力。
一些路面标志包括设计来边缘发光的荧光性顶板。更具体地，在路标顶部内发射出荧光性光子并且撞击顶板的底面和/或顶面。以适当角度撞击顶面和底面的荧光性光子将在内部反射并且在面板内重新导向。这些内部反射的光子中的主要部分就从面板的边缘发射出去从而产生驾驶者能看清楚地边缘辉光。所希望的路面标志被设计为最大化边缘辉光。面板任何偏离光滑平面的几何形状将会使光子脱离，并且因此降低边缘辉光的作用。上述超声焊接模式有效地产生了宽的塑料凝结熔体(frozen puddle)，并且从而形成了与塑料最初平状表面的实质性偏离。于是，超声焊接会降低边缘辉光作用。
发明内容
本发明涉及一种路面标志，其具有彼此超声焊接起来的至少第一和第二部件。第一部件形成有至少一个焊接疏导凹槽并且第二部件形成有至少一个能量导向肋，当第一和第二部件被正确地装配时，所述能量导向肋嵌入凹槽。第一和第二部件在能量导向肋和焊接疏导凹槽的界面处超声焊接起来。于是，在由肋和凹槽的配合侧面和基部所限定的相互配合表面处就存在着整体结构的焊接。于是，就给超声焊接限定了较大、可预测且更有效的连接区域，并且相应地具有增大的结合潜力和更强的结合。
第一部件优选地包括多个焊接疏导凹槽，并且第二部件优选地包括相应的多个能量导向肋。超声焊接优选地施加在多个相互配合的肋和凹槽处。第一部件中的焊接疏导凹槽可以在第一部件的一个表面中限定出凹陷区域。可选地，第一部件中的焊接疏导凹槽可以限定在第一部件上的一对肋之间。因而，第二部件的肋就内嵌在第一部件上一对肋之间的凹槽内。
第二部件上的能量导向肋最初可以被指向用来形成一个良好限定的区域，用于接收超声能量，这将会在第一和第二部件之间获得焊接连接。第一部件上的凹槽可以限定矩形横截面。肋和凹槽的横截面面积可以大致相等以使得肋的材料在超声焊接之后将会基本上填充凹槽，以便最大化结合潜力。
第一和第二部件优选地由塑料形成。更具体地，第一部件可以由塑料注射成型并且可以形成有多个心孔以方便塑料的注射成型和固化。心孔优选地被塑料腹板彼此分开，并且凹槽可以形成于第一部件的腹板中。
路面标志的第一部件可以限定一个整体的基部并且可以构造来安装在道路的表面上。第二部件可以是构造来覆盖基部底面中的心孔的底盖。另外地或者可选地，第二部件可以是安装到基部的顶面上并且由塑料形成以将光线导向到正在靠近的车辆的光学部件。
本发明还旨在提供一种用于制造路面标志的方法。该方法包括模制路面标志的第一部件以包括至少一个焊接疏导凹槽。该方法还包括形成路面标志的第二部件以包括至少一个能量导向肋。该方法通过装配第一和第二部件而进行，以使得第二部件的肋配合入第一部件的凹槽。该方法随后将超声能量施加到基本上与相互配合的肋和凹槽基本上相应的区域以便将至少第二部件的材料熔化为与第一部件由凹槽限定的区域焊接啮合。
该方法中形成第一部件的步骤可包括由塑料形成第一部件，并且可以具体地包括注射成型所述塑料。注射成型优选地被执行来形成多个用于内嵌第二部件中相应多个能量导向肋的凹槽。注射成型步骤可以执行来在第一部件中形成多个心孔，并且至少一个凹槽可以限定在将多个心孔分开的腹板上。
该方法中形成能量导向肋的步骤可包括形成具有尖端边缘的肋，并且该方法中形成凹槽的步骤可包括形成具有基本上矩形横截面的凹槽。肋和凹槽的形成优选地被执行来使得凹槽限定了至少等于肋的横截面面积。因而，超声焊接步骤将导致肋熔化并且基本上填充凹槽，并且肋和凹槽的内侧表面之间形成表面结合。然而，超声焊接步骤不会形成多余焊接，这种多余焊接会妨碍第一和第二部件的正确安装。超声焊接可以执行来获得密封。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的路面标志的分解透视图，从该路面标志的上面看。
图2是图1所示路面标志的分解透视图，从该路面标志的下面看。
图3是路面标志基部的仰视图。
图4是沿着图3中4-4线所截取的横截面视图。
图5是沿着图3中5-5线所截取的横截面视图。
图6是底盖从上面看时的透视图。
图7是底盖的顶视图。
图8是沿着图7中8-8线所截取的横截面视图。
图9是装配的路面标志的仰视图。
图10是沿着图9中10-10线所截取的横截面视图。
图11是横截面视图，其示出焊接之前内嵌的肋和凹槽。
图12是横截面视图，其示出焊接之后的肋和凹槽。
图13是根据本发明可选的路面标志的分解透视图。
图14是图13所示路面标志的仰视图。
图15是沿着图14中15-15线所截取的横截面视图。
图16是沿着图14中16-16线所截取的横截面视图。
图17是底盖的仰视图。
图18是装配的路面标志的透视图。
图19是沿着图18中19-19线所截取的横截面视图。
具体实施方式
根据本发明的路面标志在图1至12中总体地识别为附图标记10。路面标志10包括基部12、底盖14以及前和后透镜16和18。基部12由热塑性材料整体地模制而成并且包括底部20(图2中最清楚地示出)和相反的顶部22(图1中最清楚地示出)。顶部22形成有前和后透镜凹陷26和28，分别用于容纳前和后透镜16和18。透镜16和18可以通过胶粘剂或机械连接方式紧固在相应的透镜凹陷26和28中。基部12的顶部22以及透镜16和18的形状和功能的其它方面对于本发明的第一实施例不是关键的并且这里不作进一步描述。然而，路面标志顶部的构造和功能与本发明的第二实施例更相关并且在有关第二实施例的内容中将更详细地描述。
基部12的底部20包括外周边30以及从外周边30向内延伸的周边区域32。周边区域32的特征在于至少一排由V形隆起34间隔开的凹槽33。隆起34限定了基本上处于共同平面中的顶点。这排跨过周边区域32的凹槽33和隆起34增加了底部20的表面积并且因此增加了沥青或其它胶粘剂将路面标志10保持在道路表面上基本上固定的位置处的能力。
基部12的底部20还包括多个从周边区域32向内间隔并且彼此间由腹板38间隔开的心孔36。心孔36用来在基部12上实现塑料基本上一致的厚度从而保证塑料在固化之后基本上一致的尺寸。因此，腹板38的厚度基本上相等。腹板38具有下端40，其限定了一个基本上共同的平面，该平面与周边区域30上由隆起34限定的平面平行。然而，由腹板38的下端40限定的平面相对于与隆起34限定的平面向上偏移。因而，底部20限定了能包围心孔36和腹板38的凹陷42。每个腹板38的下端40的特征在于中心凹槽44。每个凹槽44为大致矩形横截面并且包括顶面46和相反的侧面48。侧面向外张开并且从顶面开始在更远的距离处彼此远离以方便模制。每个凹槽的深度“a”优选地为0.01至0.03英寸，并且最优选地大约为0.018英寸。凹槽44还形成为绕着凹陷42的周边延伸。
底盖14为基本上平状的矩形，并且具有与基部12的底部20中的凹陷42的形状基本上相对应的外周边。更具体地，底盖14包括底面50(如图2所示)和相反的顶面52(如图1、6和7所示)。底面50形成有一排被隆起54彼此分开的凹槽53。隆起54的顶点限定出了一个基本上共同的平面。凹槽53和隆起54的组合用来相当程度地增大底盖14的底面50的表面积从而增强底盖14被用来将路面标志14保持在道路表面上的沥青和其它胶粘剂所保持的力。
底盖14的顶面52的特征在于一排能量导向肋56，它们布置为与基部12的底部20上的腹板38对齐。每个肋56包括一对基本上平行的侧面58和一对沿着基本上线性的边缘62汇聚的收敛面60。每个能量导向肋56的侧边缘58之间的间隔小于每个凹槽44的侧边缘48之间的间隔。然而，每个肋56的高度“b”大约为0.3至0.4英寸并且优选地大约为0.35英寸。更具体地，每个肋56的高度“b”超过相应凹槽44的深度。渐细表面60和每对渐细表面60之间的边缘62限定了如下所述的能量导向件。
路面标志10通过利用已知技术(比如胶粘剂和机械固定)将透镜16和18分别固定在透镜凹陷26和28中来装配。底盖14的顶面52随后向上压缩进入基部12的底部20中的凹陷42，如图11所示。于是，顶面52上的肋56嵌入形成在基部12的底部20中的凹槽44内，如图11所示。装配的路面标志10随后提供到超声焊接装置。更具体地，超声焊接装置包括喇叭状物(horn)，其构造为与能量导向肋56基本上对准。随后通过喇叭状物施加压力和超声能量，以使得由渐细表面60限定的能量导向件和每个肋56上的边缘62熔化并整体地与包围相应凹槽44的塑料相熔合，如图12所示。每个凹槽44的侧面48用来疏导和包含相应肋56的熔化塑料。于是，熔化塑料就更少扩展并且更有效地将底盖14保持在基部12的凹陷42中。
路面标志的一个可选实施例在图14至20中总体地标识为附图标记70。路面标志70包括基部72、前和后透镜74和76以及顶盖78。
基部72由硬塑料整体地模制而成并且包括相反的前和后边缘80和82以及相反的第一和第二侧边缘84和86。基部72还包括底部88，底部的特征在于多排凹槽90和V形隆起92。凹槽90和隆起92用来增加基部72的底面88上的表面积。并不是所有的凹槽90和隆起92都彼此平行。在所示实施例中，底部88被分为四个象限。每个象限中的凹槽90和隆起92彼此平行，但是基本上垂直于相邻象限中的凹槽90和隆起92。因而，路面标志70不大可能由于车辆轮胎在路面标志70上施加的力而导致在沥青和其它胶粘剂中横向滑移。
基部72的底部88具有多个心孔94，但是心孔的数目要比第一实施例的基部12的底部20中的少得多。另外，基部72的基部88中没有凹陷。因此，路面标志70无需以上有关第一实施例中所描述和示出的底盖。
基部72还包括顶面，其与第一实施例所示的基部12的顶部大不相同。更具体地，基部72包括从前边缘82向上且向内倾斜的前表面100以及从后边缘82向上且向后倾斜的后表面102。第一和第二侧面104和106从各个第一和第二侧边缘84和86向上向前弯曲并且在前表面100和后表面102之间延伸。侧面104和106的特征分别在于凹面的指状把手108和110以方便路面标志70的操纵和放置。
前表面100的特征在于前透镜凹陷112，其具有多个向下延伸的前心孔114，这些心孔被多个前腹板116分隔开，如图13和16所示。前腹板116具有基本上处于共同平面中的上边缘。前透镜凹陷112被设计和构造为紧紧地容纳前透镜74，以使得前透镜74向外面对的部分基本上与前表面100邻近前透镜凹陷112的部分平齐。前透镜74可以通过胶粘焊接和机械紧固件固定在前透镜凹陷112中。考虑到这种连接，前透镜凹陷112中的心孔114被前透镜74覆盖。
后表面102被形成为包括后透镜凹陷118，并且具有多个后心孔120，这些心孔被多个后腹板122彼此分隔开，如图13和16所示。后腹板122包括基本上处于共同平面中的上边缘122。后透镜凹陷被设计为容纳后透镜76，以使得后透镜76的上部外表面基本上与后表面102邻近后透镜凹陷118的部分平齐。后透镜76可以通过前透镜74固定在前透镜凹陷112中的相同方式固定在后透镜凹陷118中。
基部72还包括顶盖凹陷124，其在前透镜凹陷112和后透镜凹陷118之间在前后方向上延伸，如图13和15所示。另外，顶盖凹陷124在第一和第二侧面104和106之间在左右方向上延伸。基部72对应于顶盖凹陷124的区域包括多个向下延伸的心孔126，它们被一单元排的腹板128彼此间隔开。另外，心孔128被周边台阶130向内间隔，所述周边台阶绕着顶盖凹陷124的整个周边延伸。腹板128和周边台阶130具有顶端132，这些顶端基本上位于一个与基部72的底部88平行的共同平面中。顶盖凹陷124被构造来容纳这里所述的顶盖78。
每个腹板128包括面朝上的腹板凹槽134。另外，周边台阶130包括绕着顶盖凹陷124的整个周围延伸的连续周边凹槽136。凹槽134和136具有基本上相同的横截面形状并且基本上与第一实施例中所述的基部12的凹陷32中的凹槽44的横截面形状相同。更具体地，每个凹槽134和136具有基本上扩口的矩形横截面，并且底面和侧面彼此稍微远离地分开。每个凹槽134和136与第一实施例中所述的凹槽44具有基本上相同的深度。
顶盖78由荧光性的塑料(比如通用电气出售的商标为LEXAN的聚碳酸酯)整体地形成。顶盖78包括基本上平状的顶面140(如图13所示)以及相反的底面142(如图17所示)。底面142的特征在于一排向下延伸的能量导向肋144，其设计和构造为嵌入形成于基部72中的腹板128中的凹槽134。另外，顶盖78的底面142包括绕着顶盖78的底面142的整个周边延伸的连续周边能量导向肋146，其嵌入周边凹槽136。能量导向肋144和146的横截面形状和尺寸基本上与形成于第一实施例的底盖14上的能量导向肋56的横截面形状和尺寸相一致。
路面标志70通过利用常规的固定方式(比如胶粘剂、焊接或机械固定)将前和后透镜74和76固定在前和后透镜凹陷112和118中来装配。顶盖78随后缩入顶盖凹陷124。于是，能量导向肋144松散地缩入腹板凹槽134。同时，周边能量导向肋146缩入连续地绕着顶盖78周边的周边凹槽136。装配的路面标志70随后提供到超声焊接装置。该装置包括喇叭状物(horn)，其基本上与能量导向肋144和146对准。随后向顶盖78施加压力和超声能量。于是，能量导向肋144和146的塑料熔化并填充相应的凹槽134和136。于是，在能量导向肋144和146以及基部72邻近凹槽134和136的部分之间就形成了整体性的结合。这个焊接区域限定了绕着顶盖78周围连续的紧密密封，从而防止了湿气填充入基部72中的心孔126。湿气会影响形成顶盖78的荧光性材料的光学性能和边缘辉光。熔化的塑料会影响顶盖78内光子的内反射。能量导向肋144和146与凹槽132和134的内嵌布置减少了熔化材料的扩展并且将熔化材料疏导进入较小的横向区域。于是，相当程度地减少了超声焊接对于形成顶盖78的荧光性材料的光学性能的不利影响。
虽然已经针对特定的具体实施例描述了本发明，但是在不偏离本发明由所附权利要求限定的范围之下，很显然能作出很多变化。例如，凹槽与能量导向件的相互啮合在第一或第二实施例中可以应用到透镜凹陷和透镜。另外，也可以提供其它模式的凹槽和能量导向件以及其它构造的凹槽和能量导向件。