一种集成式复合材料转向柱安装构件的制作方法

本发明涉及汽车转向系统，具体涉及一种集成式复合材料转向柱安装构件。

背景技术：

转向柱安装支架需要承载转向柱，对强度、刚度要求较高，在现有技术中一般采用钢制结构。如CN 102039937 A公开的“一种汽车转向支撑总成与车体前围的连接构件”（参见图1），包括车体前围连接支架1、转向柱安装加强支架2、转向支撑横管3和转向柱总成固定支架4，其特征是：设在车体前围连接支架一端部上的两颗螺钉穿过设在转向柱总成固定支架一端部的两个通孔，并且车体前围连接支架一端部与转向柱总成固定支架一端部焊接，转向柱总成固定支架的另一端部与转向柱安装加强支架的一端部焊接，转向柱安装加强支架的上部与车体前围连接支架的中下部焊接，构成一个三角形的型腔，转向支撑横管的中部位于该三角形的型腔内，并与三者焊接在一起。其有益效果：加强了汽车转向系统与车体的连接强度，提高了抗扭转能力，避免了转向系统发生共振，改善了驾驶员的操作舒适性。但是，这种采用钢制结构并有多个支架分体焊接组成的转向柱安装支架总成存在如下问题：

（1）采用钢制结构，重量大，部件多，集成度低，需要进行防腐处理。

（2）转向柱安装支架总成的结构较复杂，通过冲压成型难以控制精度，支架数量较多，通过焊接工艺连接，难以控制精度。

（3）采用焊接工艺连接需要焊接工装，工装成本高，工序多，生产工序繁琐，生产周期长，且需要较大的生产场所。

因此，需要寻求其它材质和结构来解决上述长期存在的问题。CN 205327177U公开了“一种碳纤维复合材料汽车转向支撑结构”，包括安装方向盘和仪表板的横臂，方向盘通过固定在横臂上的转向柱与转向器相连，横臂的左右两端连接有左支承座和右支承座，左右支承座与车身连接，横臂的前后两侧连接有起支撑作用的前支架和后支架，前支架与发动机舱前壁板相连，后支架与车底的副车架相连接，横臂、右支承座和左支承座上设置有若干线束安装卡扣及电器元件安装定位点。其有益效果：强度高、质量轻，生产效率高，后道的加工工作量小。毋庸置疑，这是所属技术领域的一种有益的尝试，但没有解决现有转向柱安装支架总成存的上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种集成式复合材料转向柱安装构件，其具有多个零部件的功能，集成度大，整体强度及刚度高，减重效果明显，制造工艺简单，能够有效控制部件的精度，不需进行防腐处理。

本发明所述的一种集成式复合材料转向柱安装构件，包括转向柱安装构件本体；所述转向柱安装构件本体呈后背靠前的座椅型，在所述转向柱安装构件本体的前端部的中间设有车体前围连接部，在所述转向柱安装构件本体前部的中间设有车体前围正连面、左边设有车体前围左侧连接面、右边设有车体前围右侧连接面；在所述转向柱安装构件本体后部中间设有仪表板第二固定部，在所述仪表板第二固定部的后边设有转向柱下固定面、左右两边分别设有转向柱上固定面；在所述转向柱安装构件本体后端部的中间设有转向柱上固定部、在所述转向柱安装构件本体后端部的左边设有仪表板第一固定部；在所述转向柱安装构件本体前部下面的左边设有转向柱下固定部。

进一步，所述车体前围连接部的中部凸起两边下凹，在两边下凹面上分别设有一通孔，并通过螺栓与汽车的前壁板连接固定。

进一步，所述仪表板第二固定部为断面呈三角形的凹槽结构。

进一步，所述转向柱上固定部为断面呈“几”字形的凹槽结构，下部的两边分别设有一过孔，并通过螺栓与汽车转向系统的转向柱的上柱固定连接。

进一步，所述转向柱下固定部的断面呈“几”字形的凹槽结构，下部的两边分别设有一固定孔，并通过螺栓与汽车转向系统的转向柱的下柱固定连接。

进一步，所述转向柱下固定面为凹凸面结构。

进一步，所述转向柱上固定面为开口向下的U型结构。

进一步，所述转向柱安装构件本体上部的车体前围连接部、车体前围左侧连接面和车体前围右侧连接面形成一个断面呈三角形的空腔结构，所述转向柱安装构件本体下部的转向柱上固定部、仪表板第一固定部和仪表板第二固定部也形成一个断面呈三角形的空腔结构。

进一步，所述转向柱安装构件本体的纤维增强复合材料，采用注塑工艺成型。

进一步，所述的纤维增强复合材料为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料或芳纶纤维增强复合材料。

本发明具有以下优点：

（1）由于本发明为具有多个折面的整体结构，既有利于提升刚度和强度，又有利于部件的集成。

（2）由于本发明上部的车体前围连接部、车体前围左侧连接面和车体前围右侧连接面形成一个三角形的空腔结构、下部的转向柱上固定部、仪表板第一固定部和仪表板第二固定部也形成一个三角形的空腔结构。两个三角形空腔的侧面都可以起到加强作用，能够有效的分散作用力，可以明显提升强度，车体前围左、右侧连接面的翻边结构，能够进一步增加强度。

（3）在转向柱安装构件本体上集成了两个仪表板固定部，最大限度的实现了部件集成，有利于重量的控制，通过集成，设计较复杂结构，有利于提升强度。

（4）采用注塑工艺实现复杂结构，实现了部件集成，保证了总成精度，减少了装配流程；由于纤维增强复合材料的密度低，虽然转向柱安装构件本体的结构较复杂，但相对金属件也实现了轻量化，加之纤维增强复合材料不易腐蚀，不需进行防腐处理，明显的提高了生产效率。

附图说明

图1是现有汽车转向支撑总成的结构示意图。

图2是本发明安装在转向柱上的示意图；

图3是本发明的结构示意图之一；

图4是本发明的结构示意图之二；

图5是本发明的结构示意图之三。

图中：1－车体前围连接支架，2－转向柱安装加强支架，3－转向支撑横管，4－转向柱总成固定安装支架；5－转向柱安装构件本体，6－车体前围连接部，7－仪表板第一固定部，8－仪表板第二固定部， 9－转向柱上固定部，10－转向柱下固定部，11－转向柱下固定面，12－转向柱上固定面，13－车体前围正连面，14－车体前围左侧连接面，15－车体前围右侧连接面，16－转向柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图2、图3、图4和图5，所示的一种集成式复合材料转向柱安装构件，包括转向柱安装构件本体5，其突出的实质性特点是：所述转向柱安装构件本体1呈后背靠前的座椅型，在所述转向柱安装构件本体的前端部的中间设有车体前围连接部6，在所述转向柱安装构件本体前部的中间设有车体前围正连面13、左边设有车体前围左侧连接面14、右边设有车体前围右侧连接面15；在所述转向柱安装构件本体后部中间设有仪表板第二固定部8，在所述仪表板第二固定部的后边设有转向柱下固定面11、左右两边分别设有转向柱上固定面12；在所述转向柱安装构件本体后端部的中间设有转向柱上固定部9、在所述转向柱安装构件本体后端部的左边设有仪表板第一固定部7；在所述转向柱安装构件本体前部下面的左边设有转向柱下固定部10。转向柱安装构件本体采用具有多个折面的座椅型结构，既有利于提升强度，又有利于集成其他部件。

所述车体前围连接部6的中部凸起两边下凹，在两边下凹面上分别设有一通孔，并通过两个M8的螺栓与汽车的前壁板连接固定。

所述仪表板第二固定部8为断面呈三角形的凹槽结构，以提升与仪表板的安装强度。

所述转向柱上固定部9为断面呈“几”字形的凹槽结构，下部的两边分别设有一过孔，并通过两个M8的螺栓与汽车转向系统的转向柱16的上柱固定连接。

所述转向柱下固定部10的断面呈“几”字形的凹槽结构，下部的两边分别设有一固定孔，并通过螺栓与汽车转向系统的转向柱16的下柱固定连接。转向柱下固定部设计成凹槽结构能够明显提升强度及刚度，凹槽的下平面较浅，以保证有足够的固定空间。

所述转向柱下固定面11为凹凸面结构。

所述转向柱上固定面12为开口向下的U型结构。

所述转向柱安装构件本体5上部的车体前围连接部6、车体前围左侧连接面14和车体前围右侧连接面15形成一个断面呈三角形的空腔结构，所述转向柱安装构件本体5下部的转向柱上固定部9、仪表板第一固定部7和仪表板第二固定部8也形成一个断面呈三角形的空腔结构。这两个空腔结构相连，非常有利于提升总成的刚度及强度。

所述转向柱安装构件本体5的纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,或Fiber Reinforced Plastic,简称FRP)，采用注塑工艺成型。

所述的纤维增强复合材料为玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)或芳纶纤维增强复合材料(AFRP)。

综上所述，本发明设计为两个相连的三角形空腔，能够有效的与其他部件的干涉，并且能够明显提升整体结构的刚度及强度，有效的保证了汽车转向系统的强度及刚度。本发明通过应用注塑工艺，不仅能够实现这种复杂结构、保证尺寸精度，还能够降低制造成本；本发明采用纤维增强复合材料，密度较低，虽然结构较复杂，相比金属件实现了轻量化。