用於車輛的橫梁的製作方法
2023-10-17 08:27:29 2
專利名稱：用於車輛的橫梁的製作方法
技術領域：
本實用新型總的來 說涉及用於車輛的橫梁。更具體地，本實用新型涉及包括加固聚合元件的橫梁組件。這些元件包括主模製件、轉向管柱結構和駕駛側結構。可選地，由金屬或聚合物材料構成的抗拉件連接至主模製件。作為進一步的可選項，可以將具有A級別表面的現場發泡部件連接至基板。
背景技術：
典型的機動車輛包括橫向地連接在車輛前部的相對側之間的橫梁。儀錶板組件通常連接至該橫梁，因此橫梁用作用於儀錶板的基板。現今已知在常規橫梁結構中採用衝壓鋼組件。通常，橫梁由若干衝壓部件構成，或者將鋼支架焊接在一起來形成橫梁。這種設計具有為車輛結構、塑料注塑IP基板、轉向管柱、氣囊系統和其他車輛模塊提供支撐的功能。已知的橫梁具有多種缺陷。首先，橫梁很重。根據車輛的尺寸型號，這種類型的系統可以為301bs至501bs之間的任意重量。根據已知結構添加至車輛的這種顯著重量與減輕車輛總重的目標背道而馳。其次，已知橫梁設計的包裝效率較低，需要儀錶板基板後面的大面積支撐結構。在現今的車輛中，與儀錶板和橫梁相關地安裝很多部件，包括但不限於氣囊及其相關組件、HVAC盒體、管道以及無線電/電子罩。已知橫梁的基本結構佔用過多的空間，這些部件需要的空間導致需要以複雜且有難度的幾何結構來設計這些部件以恰好安裝在分配的空間中。第三，與已知設計的包裝問題相關，即使響應於相對微小的修改，改變橫梁結構以適應不同的車輛內部設計也很昂貴並且耗時。因此，已知橫梁系統需要大量投資，需要加工許多零部件。典型的鋼橫梁的組件具有多達24個部件，有時每個工廠需要大約$5，000，000的投資。相應地，如車輛技術的很多領域一樣，在提供有效保護的可選結構的橫梁設計領域還有空間，該橫梁適於多種形狀同時保持相對較低的製造和組裝成本。
實用新型內容為了解決上述技術問題中的一個或多個，本實用新型提供了一種橫梁，其具有減少的重量並且具有相對較低的製造和組裝成本。本實用新型總的來說提供了用於車輛的橫梁，其具有模製基座、連接至模製基座的駕駛側前側的模製轉向管柱結構以及連接至模製基座的駕駛側後側的模製駕駛側結構。模製基座、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的一個由利用纖維加固的聚合物或共混聚合物製成以提供強度結構。將這三個注塑部件振動焊接並且螺栓連接在一起。模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構可以與其他類似結構互換。可選地，將諸如鋼管的抗拉件連接至模製基座。該抗拉件由金屬或加固的聚合物材料製成。將具有A級表面的部件連接至模製基座、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的一個。具有A級表面的部件可以是現場發泡部件。根據本實用新型的一個方面，提供了一種用於車輛的橫梁，包括模製基座，具有前側、後側和駕駛側；模製轉向管柱結構，連接至基座的駕駛側並且基本從基座的前側延伸；模製駕駛側結構，連接至基座的駕駛側並且基本從基座的後側延伸；以及現場發泡部件，具有A級表面，至少連接至模製基座、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的一個。優選地,模製基座、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的至少一個由選自由利用纖維進行加固的聚合物或共混聚合物所組成的組中的材料構成，其中纖維選自由短玻璃纖維、短天然纖維、長玻璃纖維和長天然纖維所組成的組。根據本實用新型的另一方面，提供了一種用於車輛的橫梁，包括基座，具有駕駛側；轉向管柱結構，連接至基座的駕駛側；以及駕駛側結構，連接至基座的駕駛側，橫梁、轉向管柱結構和駕駛側結構由加固聚合材料模製而成。優選地,該橫梁進一步包括連接至基座的抗拉件。更優選地，抗拉件由金屬或加固聚合材料構成。優選地，基座包括前側，並且轉向管柱結構連接至前側。優選地，基座包括後側，並且駕駛側結構連接至後側。優選地，加固聚合材料選自由聚合物或共混聚合物組成的組。 優選地，所述加固聚合材料選自由聚丙烯、聚醯胺、聚乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯組成的組。優選地，加固聚合材料利用纖維進行加固，其中纖維選自由短玻璃纖維、短天然纖維、長玻璃纖維和長天然纖維組成的組。根據本實用新型的又一方面，提供了一種用於車輛的橫梁，包括模製基座，具有前側、後側和駕駛側；模製轉向管柱結構，結構連接至基座的駕駛側並從基座的前側延伸；以及模製駕駛側結構，連接至基座的駕駛側並從基座的後側延伸。優選地，模製基座、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的至少一個由選自由聚合物或共混聚合物所組成的組中的材料構成。優選地，模製基座、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的至少一個由選自由聚丙烯、聚醯胺、聚乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯所組成的組中的材料構成。優選地，模製基座、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的至少一個由利用纖維進行加固的聚合材料構成，其中纖維選自由短玻璃纖維、短天然纖維、長玻璃纖維和長天然纖維所組成的組。優選地，模製轉向管柱結構可與其他模製轉向管柱結構互換。優選地，模製駕駛側結構可與其他模製駕駛側結構互換。優選地，該橫梁進一步包括連接至模製基座的抗拉件。更優選地，抗拉件由金屬或加固聚合材料構成。優選地，模製轉向管柱結構連接至模製基座的前側。優選地，模製駕駛側結構連接至模製基座的後側。本實用新型提供了克服已知橫梁設計的數個優勢。首先，根據本實用新型的橫梁設計相對於已知設計顯著減輕了重量，根據車輛類型，相對於已知結構減輕了約50%和60%之間的重量，結果是減輕約IOlb至151b之間的重量。本實用新型的第二優勢是改進了包裝。通過去除儀錶板基板後面的大部分鋼結構，更多的空間可用於包裝空間。第三，本實用新型相對於已知系統提供了顯著的製造成本優勢。具體地，本實用新型可以使每個工廠節約大約50%或大約$2，500，000的投資。通過結合附圖和權利要求，根據對優選實施例的詳細說明，本實用新型的其他優勢和特徵會顯而易見。
為了更完整的理解本實用新型，現在將對附圖中詳細示出的以及以下以本實用新型示例方式描述的實施例做出說明，其中圖I示出了根據本實用新型優選實施例的橫梁組件的前視立體圖；圖2示出了根據本實用新型優選實施例的橫梁組件的後視立體圖；圖3示出了根據本實用新型優選實施例的橫梁組件的主模製件的前視平面圖；圖4示出了根據本實用新型優選實施例的橫梁組件的駕駛側結構的前視立體圖；圖5示出了根據本實用新型優選實施例的橫梁組件的轉向管柱結構的前視立體圖；圖6示出了根據本實用新型優選實施例的橫梁組件的可選抗拉件的前視立體圖；圖7示出了用於本實用新型的一個或多個部件的可選現場發泡結構的剖面圖；圖8示出了根據本實用新型的具有連接至基板組件的部件的A級零件的組件，以及圖9示出了沿圖8中的線9-9截取的圖8所示組件的剖面圖。
具體實施方式
在以下的附圖中，相同的參考標號用於表示相同的部件。在以下說明中，針對不同構造的實施例描述各種操作參數和部件。這些具體參數和部件用作示例而不用於限制。參照圖I和圖2，示出了根據本實用新型的加固橫梁組件的相應前視和後視立體圖，通常將該橫梁組件示為10。由於可以想像橫梁組件10可形成為多種可選形狀、大小和構造而不背離本實用新型的精神和範圍，因此各圖中示出的橫梁組件10及其相關部件是示例性的而並非限制性的。橫梁組件10包括主模製件12(在圖3的前視平面圖中示出)、駕駛側結構14 (在圖4的立體圖中示出)以及轉向管柱結構16 (在圖5的立體圖中示出)。主模製件12包括前側18、後側20和駕駛側22。可以理解，雖然駕駛側22位於主模製件12的左側，但駕駛側也可以位於主模製件12的右側。駕駛側結構14包括前側24和後側26。轉向管柱結構16包括前側28和後側30。如圖I所示，為了形成橫梁組件10，駕駛側結構14的前側24通常連接至主模製件12的後側。如圖2所示，轉向管柱結構16通常連接至主模製件12的前側。為了提供本實用新型的最佳靈活性，主模製件12可以與具有不同構造的其他主模製件(未示出)互換，駕駛側結構14可以與具有不同構造的其他駕駛側結構(未示出)互換，以及轉向管柱結構16可以與具有不同構造的其他轉向管柱結構(未示出)互換。主模製件12、駕駛側結構14和轉向管柱結構16中的一個或者所有都可以通過注塑或者(作為可能的變型)通過吹塑技術形成。此外，主模製件12、駕駛側結構14和轉向管柱結構16中的一個或所有可以由聚合材料形成。可以單一或組合使用各種聚合材料，包括聚丙烯、聚醯胺(諸如尼龍_6，6)、聚乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(ABS)和聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)。為了向這些聚合材料提供期望的強度，優選內部加固件。具體地，利用纖維加固一種或多種聚合材料，其中從由短玻璃纖維、短天然纖維、長玻璃纖維和長天然纖維組成的組中選擇纖維。根據車輛的架構，可以期望通過添加整體或部分在橫梁組件10的端部之間延伸 的一個或多個抗拉件來修改橫梁組件10的結構。抗拉件用於向橫梁組件10提供更大的強度，以抵抗兩側的衝擊並且還避免衝擊事件中的車輛散開。示例抗拉件是圖6中單獨示出的抗拉件32並且作為圖2中的橫梁組件10的一部分。所示抗拉件32的數量、形狀、放置和大小僅僅是用於說明的目的而並非用於限制。抗拉件32可以由金屬或加固聚合材料形成。可以通過多種方法(包括化學粘結、機械固定和振動焊接)中的任意一種來將駕駛側結構14和轉向管柱結構16連接至主模製件12。還可以將這些部件中的一個或多個機械地固定至抗拉件32。作為橫梁組件10的變型，主模製件12、駕駛側結構14和轉向管柱結構16中的一個或多個可以包括現場發泡結構。在圖7中示出了這種設置，其中示出了通常標為34的示例性現場發泡構造的剖面。現場發泡構造34包括加固基板層36，由以上提出的一種或多種聚合材料構成，聚合材料還具有以上提出的一種或多種纖維；泡沫中間層38，包括泡沫聚合物；以及外殼40，包括已知用於該目的的多種聚合材料中的任意一種。作為本實用新型的橫梁組件的進一步變型，A級部件可以連接至該組件。圖8和圖9中示出了本實用新型的這種實施例。參照圖8，在立體圖中示出了通常標為50的橫梁組件。與以上討論的橫梁組件10一樣，橫梁組件50及其相關部件用作示例而並非用作限制，因為可以創建多種可選形狀、大小和結構的橫梁組件50而不背離本實用新型的精神和範圍。 橫梁組件50包括纖維加固基板或主模製件52，如以上參照橫梁組件10所提出的，諸如駕駛側結構和轉向管柱結構的多個部件可以連接至纖維加固基板或主模製件52。纖維加固基板或主模製件52由以上參照橫梁組件10提出的一種或多種聚合材料構成。橫梁組件50包括連接至纖維加固基板或主模製件52的儀錶板頂蓋54。在圖9的剖面圖中示出了沿著圖8中的線9-9截取的儀錶板頂蓋54和一部分纖維加固的基板或主模製件52。在該圖中，儀錶板頂蓋54包括A級表面56。雖然儀錶板頂蓋54被不為單個部件，但可以將多個頂蓋連接至纖維加固基板或主模製件52。此外，雖然儀錶板54被示為僅部分地覆蓋纖維加固基板或主模製件52，但頂蓋的可選結構可以覆蓋或基本覆蓋整個纖維加固基板或主模製件52。以上討論公開並說明了本實用新型的示例實施例。通過這些討論以及附圖和權利要求，本領域普通技術人員能夠意識到，可以做出多種改變、修改和變型而不背離權利要求所限定的本實 用新型的真實精神和合理範圍。
權利要求1.一種用於車輛的橫梁，其特徵在於，包括 模製基座，具有前側、後側和駕駛側； 模製轉向管柱結構，連接至所述基座的所述駕駛側並且從所述基座的前側延伸； 模製駕駛側結構，連接至所述基座的所述駕駛側並且從所述基座的後側延伸；以及現場發泡部件，具有A級表面，至少連接至所述模製基座、所述模製轉向管柱結構和所述模製駕駛側結構中的一個。
2.根據權利要求I所述的橫梁，其特徵在於，所述模製基座、所述模製轉向管柱結構和所述模製駕駛側結構中的至少一個由加固聚合材料構成。
3.一種用於車輛的橫梁，其特徵在於，包括 基座，具有駕駛側； 轉向管柱結構，連接至所述基座的所述駕駛側；以及 駕駛側結構，連接至所述基座的所述駕駛側，所述橫梁、所述轉向管柱結構和所述駕駛側結構由加固聚合材料模製而成。
4.根據權利要求3所述的橫梁，其特徵在於，進一步包括連接至所述基座的抗拉件。
5.根據權利要求4所述的橫梁，其特徵在於，所述抗拉件由金屬或加固聚合材料構成。
6.根據權利要求3所述的橫梁，其特徵在於，所述基座包括前側，並且所述轉向管柱結構連接至所述前側。
7.根據權利要求5所述的橫梁，其特徵在於，所述基座包括後側，並且所述駕駛側結構連接至所述後側。
8.根據權利要求3所述的橫梁，其特徵在於，所述加固聚合材料利用纖維進行加固。
9.一種用於車輛的橫梁，其特徵在於，包括 模製基座，具有前側、後側和駕駛側； 模製轉向管柱結構，結構連接至所述基座的所述駕駛側並從所述基座的所述前側延伸；以及 模製駕駛側結構，連接至所述基座的所述駕駛側並從所述基座的所述後側延伸。
10.根據權利要求9所述的橫梁，其特徵在於，所述模製基座、所述模製轉向管柱結構和所述模製駕駛側結構中的至少一個由加固聚合材料構成。
11.根據權利要求9所述的橫梁，其特徵在於，所述模製轉向管柱結構與其他模製轉向管柱結構可互換。
12.根據權利要求9所述的橫梁，其特徵在於，所述模製駕駛側結構與其他模製駕駛側結構可互換。
13.根據權利要求9所述的橫梁，其特徵在於，進一步包括連接至所述模製基座的抗拉件。
14.根據權利要求13所述的橫梁，其特徵在於，所述抗拉件由金屬或加固聚合材料構成。
15.根據權利要求9所述的橫梁，其特徵在於，所述模製轉向管柱結構連接至所述模製基座的前側。
16.根據權利要求9所述的橫梁，其特徵在於，所述模製駕駛側結構連接至所述模製基座的後側。
專利摘要本實用新型公開了一種用於車輛的橫梁，具有模製基座，連接至模製基座的駕駛側前側的模製轉向管柱結構以及連接至模製基座的駕駛側後側的模製駕駛側結構。模製基制、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的一個由利用纖維加固的聚合物或共混聚合物構成以提供強度。諸如鋼管的可選抗拉件連接至模製基座。抗拉件由金屬或加固聚合材料構成。模製基基座、模製轉向管柱結構和模製駕駛側結構中的一個可以包括A級表面。可選地或此外，可以將A級部件連接至這些結構中的一個。本實用新型的橫向相對於現有橫向大大降低了重量並且保持相對較低的製造和組裝成本。
文檔編號B62D25/14GK202783409SQ201220232650
公開日2013年3月13日 申請日期2012年5月22日 優先權日2011年5月27日
發明者丹·布蘇約克, 加裡·D.馬倫, 馬修·L.·加布裡埃利 申請人:福特環球技術公司