專利名稱：用于車輛的橫梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型總的來 說涉及用于車輛的橫梁。更具體地，本實用新型涉及包括加固聚合元件的橫梁組件。這些元件包括主模制件、轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)。可選地，由金屬或聚合物材料構(gòu)成的抗拉件連接至主模制件。作為進一步的可選項，可以將具有A級別表面的現(xiàn)場發(fā)泡部件連接至基板。
背景技術(shù)：
典型的機動車輛包括橫向地連接在車輛前部的相對側(cè)之間的橫梁。儀表板組件通常連接至該橫梁，因此橫梁用作用于儀表板的基板。現(xiàn)今已知在常規(guī)橫梁結(jié)構(gòu)中采用沖壓鋼組件。通常，橫梁由若干沖壓部件構(gòu)成，或者將鋼支架焊接在一起來形成橫梁。這種設(shè)計具有為車輛結(jié)構(gòu)、塑料注塑IP基板、轉(zhuǎn)向管柱、氣囊系統(tǒng)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(jù)車輛的尺寸型號，這種類型的系統(tǒng)可以為301bs至501bs之間的任意重量。根據(jù)已知結(jié)構(gòu)添加至車輛的這種顯著重量與減輕車輛總重的目標(biāo)背道而馳。其次，已知橫梁設(shè)計的包裝效率較低，需要儀表板基板后面的大面積支撐結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)今的車輛中，與儀表板和橫梁相關(guān)地安裝很多部件，包括但不限于氣囊及其相關(guān)組件、HVAC盒體、管道以及無線電/電子罩。已知橫梁的基本結(jié)構(gòu)占用過多的空間，這些部件需要的空間導(dǎo)致需要以復(fù)雜且有難度的幾何結(jié)構(gòu)來設(shè)計這些部件以恰好安裝在分配的空間中。第三，與已知設(shè)計的包裝問題相關(guān)，即使響應(yīng)于相對微小的修改，改變橫梁結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同的車輛內(nèi)部設(shè)計也很昂貴并且耗時。因此，已知橫梁系統(tǒng)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(dá)24個部件，有時每個工廠需要大約$5，000，000的投資。相應(yīng)地，如車輛技術(shù)的很多領(lǐng)域一樣，在提供有效保護的可選結(jié)構(gòu)的橫梁設(shè)計領(lǐng)域還有空間，該橫梁適于多種形狀同時保持相對較低的制造和組裝成本。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題中的一個或多個，本實用新型提供了一種橫梁，其具有減少的重量并且具有相對較低的制造和組裝成本。本實用新型總的來說提供了用于車輛的橫梁，其具有模制基座、連接至模制基座的駕駛側(cè)前側(cè)的模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)以及連接至模制基座的駕駛側(cè)后側(cè)的模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)。模制基座、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的一個由利用纖維加固的聚合物或共混聚合物制成以提供強度結(jié)構(gòu)。將這三個注塑部件振動焊接并且螺栓連接在一起。模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)可以與其他類似結(jié)構(gòu)互換。可選地，將諸如鋼管的抗拉件連接至模制基座。該抗拉件由金屬或加固的聚合物材料制成。將具有A級表面的部件連接至模制基座、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的一個。具有A級表面的部件可以是現(xiàn)場發(fā)泡部件。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種用于車輛的橫梁，包括模制基座，具有前側(cè)、后側(cè)和駕駛側(cè)；模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)，連接至基座的駕駛側(cè)并且基本從基座的前側(cè)延伸；模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)，連接至基座的駕駛側(cè)并且基本從基座的后側(cè)延伸；以及現(xiàn)場發(fā)泡部件，具有A級表面，至少連接至模制基座、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的一個。優(yōu)選地,模制基座、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種用于車輛的橫梁，包括基座，具有駕駛側(cè)；轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)，連接至基座的駕駛側(cè)；以及駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)，連接至基座的駕駛側(cè)，橫梁、轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)由加固聚合材料模制而成。優(yōu)選地,該橫梁進一步包括連接至基座的抗拉件。更優(yōu)選地，抗拉件由金屬或加固聚合材料構(gòu)成。優(yōu)選地，基座包括前側(cè)，并且轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)連接至前側(cè)。優(yōu)選地，基座包括后側(cè)，并且駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)連接至后側(cè)。優(yōu)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(yōu)選地，所述加固聚合材料選自由聚丙烯、聚酰胺、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(yōu)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(jù)本實用新型的又一方面，提供了一種用于車輛的橫梁，包括模制基座，具有前側(cè)、后側(cè)和駕駛側(cè)；模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)連接至基座的駕駛側(cè)并從基座的前側(cè)延伸；以及模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)，連接至基座的駕駛側(cè)并從基座的后側(cè)延伸。優(yōu)選地，模制基座、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)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(gòu)成。優(yōu)選地，模制基座、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的至少一個由選自由聚丙烯、聚酰胺、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(gòu)成。優(yōu)選地，模制基座、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的至少一個由利用纖維進行加固的聚合材料構(gòu)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(yōu)選地，模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)可與其他模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)互換。優(yōu)選地，模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)可與其他模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)互換。優(yōu)選地，該橫梁進一步包括連接至模制基座的抗拉件。更優(yōu)選地，抗拉件由金屬或加固聚合材料構(gòu)成。優(yōu)選地，模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)連接至模制基座的前側(cè)。優(yōu)選地，模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)連接至模制基座的后側(cè)。本實用新型提供了克服已知橫梁設(shè)計的數(shù)個優(yōu)勢。首先，根據(jù)本實用新型的橫梁設(shè)計相對于已知設(shè)計顯著減輕了重量，根據(jù)車輛類型，相對于已知結(jié)構(gòu)減輕了約50%和60%之間的重量，結(jié)果是減輕約IOlb至151b之間的重量。本實用新型的第二優(yōu)勢是改進了包裝。通過去除儀表板基板后面的大部分鋼結(jié)構(gòu)，更多的空間可用于包裝空間。第三，本實用新型相對于已知系統(tǒng)提供了顯著的制造成本優(yōu)勢。具體地，本實用新型可以使每個工廠節(jié)約大約50%或大約$2，500，000的投資。通過結(jié)合附圖和權(quán)利要求，根據(jù)對優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明，本實用新型的其他優(yōu)勢和特征會顯而易見。

為了更完整的理解本實用新型，現(xiàn)在將對附圖中詳細(xì)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(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的橫梁組件的前視立體圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的橫梁組件的后視立體圖；圖3示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的橫梁組件的主模制件的前視平面圖；圖4示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的橫梁組件的駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)的前視立體圖；圖5示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的橫梁組件的轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)的前視立體圖；圖6示出了根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的橫梁組件的可選抗拉件的前視立體圖；圖7示出了用于本實用新型的一個或多個部件的可選現(xiàn)場發(fā)泡結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖8示出了根據(jù)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(biāo)號用于表示相同的部件。在以下說明中，針對不同構(gòu)造的實施例描述各種操作參數(shù)和部件。這些具體參數(shù)和部件用作示例而不用于限制。參照圖I和圖2，示出了根據(jù)本實用新型的加固橫梁組件的相應(yīng)前視和后視立體圖，通常將該橫梁組件示為10。由于可以想象橫梁組件10可形成為多種可選形狀、大小和構(gòu)造而不背離本實用新型的精神和范圍，因此各圖中示出的橫梁組件10及其相關(guān)部件是示例性的而并非限制性的。橫梁組件10包括主模制件12(在圖3的前視平面圖中示出)、駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)14 (在圖4的立體圖中示出)以及轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)16 (在圖5的立體圖中示出)。主模制件12包括前側(cè)18、后側(cè)20和駕駛側(cè)22。可以理解，雖然駕駛側(cè)22位于主模制件12的左側(cè)，但駕駛側(cè)也可以位于主模制件12的右側(cè)。駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)14包括前側(cè)24和后側(cè)26。轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)16包括前側(cè)28和后側(cè)30。如圖I所示，為了形成橫梁組件10，駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)14的前側(cè)24通常連接至主模制件12的后側(cè)。如圖2所示，轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)16通常連接至主模制件12的前側(cè)。為了提供本實用新型的最佳靈活性，主模制件12可以與具有不同構(gòu)造的其他主模制件(未示出)互換，駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)14可以與具有不同構(gòu)造的其他駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)(未示出)互換，以及轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)16可以與具有不同構(gòu)造的其他轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)(未示出)互換。主模制件12、駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)14和轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)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(shù)形成。此外，主模制件12、駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)14和轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)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、聚酰胺(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(yōu)選內(nèi)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(jù)車輛的架構(gòu)，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(jié)構(gòu)。抗拉件用于向橫梁組件10提供更大的強度，以抵抗兩側(cè)的沖擊并且還避免沖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并且作為圖2中的橫梁組件10的一部分。所示抗拉件32的數(shù)量、形狀、放置和大小僅僅是用于說明的目的而并非用于限制。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(xué)粘結(jié)、機械固定和振動焊接)中的任意一種來將駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)14和轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)16連接至主模制件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，主模制件12、駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)14和轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)16中的一個或多個可以包括現(xiàn)場發(fā)泡結(jié)構(gòu)。在圖7中示出了這種設(shè)置，其中示出了通常標(biāo)為34的示例性現(xiàn)場發(fā)泡構(gòu)造的剖面。現(xiàn)場發(fā)泡構(gòu)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(gòu)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，包括已知用于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(biāo)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(guān)部件用作示例而并非用作限制，因為可以創(chuàng)建多種可選形狀、大小和結(jié)構(gòu)的橫梁組件50而不背離本實用新型的精神和范圍。 橫梁組件50包括纖維加固基板或主模制件52，如以上參照橫梁組件10所提出的，諸如駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)的多個部件可以連接至纖維加固基板或主模制件52。纖維加固基板或主模制件52由以上參照橫梁組件10提出的一種或多種聚合材料構(gòu)成。橫梁組件50包括連接至纖維加固基板或主模制件52的儀表板頂蓋54。在圖9的剖面圖中示出了沿著圖8中的線9-9截取的儀表板頂蓋54和一部分纖維加固的基板或主模制件52。在該圖中，儀表板頂蓋54包括A級表面56。雖然儀表板頂蓋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制件52。此外，雖然儀表板54被示為僅部分地覆蓋纖維加固基板或主模制件52，但頂蓋的可選結(jié)構(gòu)可以覆蓋或基本覆蓋整個纖維加固基板或主模制件52。以上討論公開并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(quán)利要求，本領(lǐng)域普通技術(shù)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(quán)利要求所限定的本實 用新型的真實精神和合理范圍。
權(quán)利要求1.一種用于車輛的橫梁，其特征在于，包括 模制基座，具有前側(cè)、后側(cè)和駕駛側(cè)； 模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)，連接至所述基座的所述駕駛側(cè)并且從所述基座的前側(cè)延伸； 模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)，連接至所述基座的所述駕駛側(cè)并且從所述基座的后側(cè)延伸；以及現(xiàn)場發(fā)泡部件，具有A級表面，至少連接至所述模制基座、所述模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和所述模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的橫梁，其特征在于，所述模制基座、所述模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和所述模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的至少一個由加固聚合材料構(gòu)成。
3.一種用于車輛的橫梁，其特征在于，包括 基座，具有駕駛側(cè)； 轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)，連接至所述基座的所述駕駛側(cè)；以及 駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)，連接至所述基座的所述駕駛側(cè)，所述橫梁、所述轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和所述駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)由加固聚合材料模制而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橫梁，其特征在于，進一步包括連接至所述基座的抗拉件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的橫梁，其特征在于，所述抗拉件由金屬或加固聚合材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橫梁，其特征在于，所述基座包括前側(cè)，并且所述轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)連接至所述前側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的橫梁，其特征在于，所述基座包括后側(cè)，并且所述駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)連接至所述后側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的橫梁，其特征在于，所述加固聚合材料利用纖維進行加固。
9.一種用于車輛的橫梁，其特征在于，包括 模制基座，具有前側(cè)、后側(cè)和駕駛側(cè)； 模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)連接至所述基座的所述駕駛側(cè)并從所述基座的所述前側(cè)延伸；以及 模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)，連接至所述基座的所述駕駛側(cè)并從所述基座的所述后側(cè)延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的橫梁，其特征在于，所述模制基座、所述模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和所述模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的至少一個由加固聚合材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的橫梁，其特征在于，所述模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)與其他模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)可互換。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的橫梁，其特征在于，所述模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)與其他模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)可互換。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的橫梁，其特征在于，進一步包括連接至所述模制基座的抗拉件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的橫梁，其特征在于，所述抗拉件由金屬或加固聚合材料構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的橫梁，其特征在于，所述模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)連接至所述模制基座的前側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的橫梁，其特征在于，所述模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)連接至所述模制基座的后側(cè)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于車輛的橫梁，具有模制基座，連接至模制基座的駕駛側(cè)前側(cè)的模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)以及連接至模制基座的駕駛側(cè)后側(cè)的模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)。模制基制、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)中的一個由利用纖維加固的聚合物或共混聚合物構(gòu)成以提供強度。諸如鋼管的可選抗拉件連接至模制基座。抗拉件由金屬或加固聚合材料構(gòu)成。模制基基座、模制轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)和模制駕駛側(cè)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中的一個。本實用新型的橫向相對于現(xiàn)有橫向大大降低了重量并且保持相對較低的制造和組裝成本。
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(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者丹·布蘇約克, 加里·D.馬倫, 馬修·L.·加布里埃利 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司