专利名称：用于车辆的横梁的制作方法
技术领域：
本实用新型总的来 说涉及用于车辆的横梁。更具体地，本实用新型涉及包括加固聚合元件的横梁组件。这些元件包括主模制件、转向管柱结构和驾驶侧结构。可选地，由金属或聚合物材料构成的抗拉件连接至主模制件。作为进一步的可选项，可以将具有A级别表面的现场发泡部件连接至基板。
背景技术：
典型的机动车辆包括横向地连接在车辆前部的相对侧之间的横梁。仪表板组件通常连接至该横梁，因此横梁用作用于仪表板的基板。现今已知在常规横梁结构中采用冲压钢组件。通常，横梁由若干冲压部件构成，或者将钢支架焊接在一起来形成横梁。这种设计具有为车辆结构、塑料注塑IP基板、转向管柱、气囊系统和其他车辆模块提供支撑的功能。已知的横梁具有多种缺陷。首先，横梁很重。根据车辆的尺寸型号，这种类型的系统可以为301bs至501bs之间的任意重量。根据已知结构添加至车辆的这种显著重量与减轻车辆总重的目标背道而驰。其次，已知横梁设计的包装效率较低，需要仪表板基板后面的大面积支撑结构。在现今的车辆中，与仪表板和横梁相关地安装很多部件，包括但不限于气囊及其相关组件、HVAC盒体、管道以及无线电/电子罩。已知横梁的基本结构占用过多的空间，这些部件需要的空间导致需要以复杂且有难度的几何结构来设计这些部件以恰好安装在分配的空间中。第三，与已知设计的包装问题相关，即使响应于相对微小的修改，改变横梁结构以适应不同的车辆内部设计也很昂贵并且耗时。因此，已知横梁系统需要大量投资，需要加工许多零部件。典型的钢横梁的组件具有多达24个部件，有时每个工厂需要大约$5，000，000的投资。相应地，如车辆技术的很多领域一样，在提供有效保护的可选结构的横梁设计领域还有空间，该横梁适于多种形状同时保持相对较低的制造和组装成本。
实用新型内容为了解决上述技术问题中的一个或多个，本实用新型提供了一种横梁，其具有减少的重量并且具有相对较低的制造和组装成本。本实用新型总的来说提供了用于车辆的横梁，其具有模制基座、连接至模制基座的驾驶侧前侧的模制转向管柱结构以及连接至模制基座的驾驶侧后侧的模制驾驶侧结构。模制基座、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的一个由利用纤维加固的聚合物或共混聚合物制成以提供强度结构。将这三个注塑部件振动焊接并且螺栓连接在一起。模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构可以与其他类似结构互换。可选地，将诸如钢管的抗拉件连接至模制基座。该抗拉件由金属或加固的聚合物材料制成。将具有A级表面的部件连接至模制基座、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的一个。具有A级表面的部件可以是现场发泡部件。根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于车辆的横梁，包括模制基座，具有前侧、后侧和驾驶侧；模制转向管柱结构，连接至基座的驾驶侧并且基本从基座的前侧延伸；模制驾驶侧结构，连接至基座的驾驶侧并且基本从基座的后侧延伸；以及现场发泡部件，具有A级表面，至少连接至模制基座、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的一个。优选地,模制基座、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的至少一个由选自由利用纤维进行加固的聚合物或共混聚合物所组成的组中的材料构成，其中纤维选自由短玻璃纤维、短天然纤维、长玻璃纤维和长天然纤维所组成的组。根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于车辆的横梁，包括基座，具有驾驶侧；转向管柱结构，连接至基座的驾驶侧；以及驾驶侧结构，连接至基座的驾驶侧，横梁、转向管柱结构和驾驶侧结构由加固聚合材料模制而成。优选地,该横梁进一步包括连接至基座的抗拉件。更优选地，抗拉件由金属或加固聚合材料构成。优选地，基座包括前侧，并且转向管柱结构连接至前侧。优选地，基座包括后侧，并且驾驶侧结构连接至后侧。优选地，加固聚合材料选自由聚合物或共混聚合物组成的组。 优选地，所述加固聚合材料选自由聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯组成的组。优选地，加固聚合材料利用纤维进行加固，其中纤维选自由短玻璃纤维、短天然纤维、长玻璃纤维和长天然纤维组成的组。根据本实用新型的又一方面，提供了一种用于车辆的横梁，包括模制基座，具有前侧、后侧和驾驶侧；模制转向管柱结构，结构连接至基座的驾驶侧并从基座的前侧延伸；以及模制驾驶侧结构，连接至基座的驾驶侧并从基座的后侧延伸。优选地，模制基座、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的至少一个由选自由聚合物或共混聚合物所组成的组中的材料构成。优选地，模制基座、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的至少一个由选自由聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯和聚碳酸酯/丙烯晴-丁二烯-苯乙烯所组成的组中的材料构成。优选地，模制基座、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的至少一个由利用纤维进行加固的聚合材料构成，其中纤维选自由短玻璃纤维、短天然纤维、长玻璃纤维和长天然纤维所组成的组。优选地，模制转向管柱结构可与其他模制转向管柱结构互换。优选地，模制驾驶侧结构可与其他模制驾驶侧结构互换。优选地，该横梁进一步包括连接至模制基座的抗拉件。更优选地，抗拉件由金属或加固聚合材料构成。优选地，模制转向管柱结构连接至模制基座的前侧。优选地，模制驾驶侧结构连接至模制基座的后侧。本实用新型提供了克服已知横梁设计的数个优势。首先，根据本实用新型的横梁设计相对于已知设计显著减轻了重量，根据车辆类型，相对于已知结构减轻了约50%和60%之间的重量，结果是减轻约IOlb至151b之间的重量。本实用新型的第二优势是改进了包装。通过去除仪表板基板后面的大部分钢结构，更多的空间可用于包装空间。第三，本实用新型相对于已知系统提供了显著的制造成本优势。具体地，本实用新型可以使每个工厂节约大约50%或大约$2，500，000的投资。通过结合附图和权利要求，根据对优选实施例的详细说明，本实用新型的其他优势和特征会显而易见。
为了更完整的理解本实用新型，现在将对附图中详细示出的以及以下以本实用新型示例方式描述的实施例做出说明，其中图I示出了根据本实用新型优选实施例的横梁组件的前视立体图；图2示出了根据本实用新型优选实施例的横梁组件的后视立体图；图3示出了根据本实用新型优选实施例的横梁组件的主模制件的前视平面图；图4示出了根据本实用新型优选实施例的横梁组件的驾驶侧结构的前视立体图；图5示出了根据本实用新型优选实施例的横梁组件的转向管柱结构的前视立体图；图6示出了根据本实用新型优选实施例的横梁组件的可选抗拉件的前视立体图；图7示出了用于本实用新型的一个或多个部件的可选现场发泡结构的剖面图；图8示出了根据本实用新型的具有连接至基板组件的部件的A级零件的组件，以及图9示出了沿图8中的线9-9截取的图8所示组件的剖面图。
具体实施方式
在以下的附图中，相同的参考标号用于表示相同的部件。在以下说明中，针对不同构造的实施例描述各种操作参数和部件。这些具体参数和部件用作示例而不用于限制。参照图I和图2，示出了根据本实用新型的加固横梁组件的相应前视和后视立体图，通常将该横梁组件示为10。由于可以想象横梁组件10可形成为多种可选形状、大小和构造而不背离本实用新型的精神和范围，因此各图中示出的横梁组件10及其相关部件是示例性的而并非限制性的。横梁组件10包括主模制件12(在图3的前视平面图中示出)、驾驶侧结构14 (在图4的立体图中示出)以及转向管柱结构16 (在图5的立体图中示出)。主模制件12包括前侧18、后侧20和驾驶侧22。可以理解，虽然驾驶侧22位于主模制件12的左侧，但驾驶侧也可以位于主模制件12的右侧。驾驶侧结构14包括前侧24和后侧26。转向管柱结构16包括前侧28和后侧30。如图I所示，为了形成横梁组件10，驾驶侧结构14的前侧24通常连接至主模制件12的后侧。如图2所示，转向管柱结构16通常连接至主模制件12的前侧。为了提供本实用新型的最佳灵活性，主模制件12可以与具有不同构造的其他主模制件(未示出)互换，驾驶侧结构14可以与具有不同构造的其他驾驶侧结构(未示出)互换，以及转向管柱结构16可以与具有不同构造的其他转向管柱结构(未示出)互换。主模制件12、驾驶侧结构14和转向管柱结构16中的一个或者所有都可以通过注塑或者(作为可能的变型)通过吹塑技术形成。此外，主模制件12、驾驶侧结构14和转向管柱结构16中的一个或所有可以由聚合材料形成。可以单一或组合使用各种聚合材料，包括聚丙烯、聚酰胺(诸如尼龙_6，6)、聚乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、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)。为了向这些聚合材料提供期望的强度，优选内部加固件。具体地，利用纤维加固一种或多种聚合材料，其中从由短玻璃纤维、短天然纤维、长玻璃纤维和长天然纤维组成的组中选择纤维。根据车辆的架构，可以期望通过添加整体或部分在横梁组件10的端部之间延伸 的一个或多个抗拉件来修改横梁组件10的结构。抗拉件用于向横梁组件10提供更大的强度，以抵抗两侧的冲击并且还避免冲击事件中的车辆散开。示例抗拉件是图6中单独示出的抗拉件32并且作为图2中的横梁组件10的一部分。所示抗拉件32的数量、形状、放置和大小仅仅是用于说明的目的而并非用于限制。抗拉件32可以由金属或加固聚合材料形成。可以通过多种方法(包括化学粘结、机械固定和振动焊接)中的任意一种来将驾驶侧结构14和转向管柱结构16连接至主模制件12。还可以将这些部件中的一个或多个机械地固定至抗拉件32。作为横梁组件10的变型，主模制件12、驾驶侧结构14和转向管柱结构16中的一个或多个可以包括现场发泡结构。在图7中示出了这种设置，其中示出了通常标为34的示例性现场发泡构造的剖面。现场发泡构造34包括加固基板层36，由以上提出的一种或多种聚合材料构成，聚合材料还具有以上提出的一种或多种纤维；泡沫中间层38，包括泡沫聚合物；以及外壳40，包括已知用于该目的的多种聚合材料中的任意一种。作为本实用新型的横梁组件的进一步变型，A级部件可以连接至该组件。图8和图9中示出了本实用新型的这种实施例。参照图8，在立体图中示出了通常标为50的横梁组件。与以上讨论的横梁组件10一样，横梁组件50及其相关部件用作示例而并非用作限制，因为可以创建多种可选形状、大小和结构的横梁组件50而不背离本实用新型的精神和范围。 横梁组件50包括纤维加固基板或主模制件52，如以上参照横梁组件10所提出的，诸如驾驶侧结构和转向管柱结构的多个部件可以连接至纤维加固基板或主模制件52。纤维加固基板或主模制件52由以上参照横梁组件10提出的一种或多种聚合材料构成。横梁组件50包括连接至纤维加固基板或主模制件52的仪表板顶盖54。在图9的剖面图中示出了沿着图8中的线9-9截取的仪表板顶盖54和一部分纤维加固的基板或主模制件52。在该图中，仪表板顶盖54包括A级表面56。虽然仪表板顶盖54被不为单个部件，但可以将多个顶盖连接至纤维加固基板或主模制件52。此外，虽然仪表板54被示为仅部分地覆盖纤维加固基板或主模制件52，但顶盖的可选结构可以覆盖或基本覆盖整个纤维加固基板或主模制件52。以上讨论公开并说明了本实用新型的示例实施例。通过这些讨论以及附图和权利要求，本领域普通技术人员能够意识到，可以做出多种改变、修改和变型而不背离权利要求所限定的本实 用新型的真实精神和合理范围。
权利要求1.一种用于车辆的横梁，其特征在于，包括 模制基座，具有前侧、后侧和驾驶侧； 模制转向管柱结构，连接至所述基座的所述驾驶侧并且从所述基座的前侧延伸； 模制驾驶侧结构，连接至所述基座的所述驾驶侧并且从所述基座的后侧延伸；以及现场发泡部件，具有A级表面，至少连接至所述模制基座、所述模制转向管柱结构和所述模制驾驶侧结构中的一个。
2.根据权利要求I所述的横梁，其特征在于，所述模制基座、所述模制转向管柱结构和所述模制驾驶侧结构中的至少一个由加固聚合材料构成。
3.一种用于车辆的横梁，其特征在于，包括 基座，具有驾驶侧； 转向管柱结构，连接至所述基座的所述驾驶侧；以及 驾驶侧结构，连接至所述基座的所述驾驶侧，所述横梁、所述转向管柱结构和所述驾驶侧结构由加固聚合材料模制而成。
4.根据权利要求3所述的横梁，其特征在于，进一步包括连接至所述基座的抗拉件。
5.根据权利要求4所述的横梁，其特征在于，所述抗拉件由金属或加固聚合材料构成。
6.根据权利要求3所述的横梁，其特征在于，所述基座包括前侧，并且所述转向管柱结构连接至所述前侧。
7.根据权利要求5所述的横梁，其特征在于，所述基座包括后侧，并且所述驾驶侧结构连接至所述后侧。
8.根据权利要求3所述的横梁，其特征在于，所述加固聚合材料利用纤维进行加固。
9.一种用于车辆的横梁，其特征在于，包括 模制基座，具有前侧、后侧和驾驶侧； 模制转向管柱结构，结构连接至所述基座的所述驾驶侧并从所述基座的所述前侧延伸；以及 模制驾驶侧结构，连接至所述基座的所述驾驶侧并从所述基座的所述后侧延伸。
10.根据权利要求9所述的横梁，其特征在于，所述模制基座、所述模制转向管柱结构和所述模制驾驶侧结构中的至少一个由加固聚合材料构成。
11.根据权利要求9所述的横梁，其特征在于，所述模制转向管柱结构与其他模制转向管柱结构可互换。
12.根据权利要求9所述的横梁，其特征在于，所述模制驾驶侧结构与其他模制驾驶侧结构可互换。
13.根据权利要求9所述的横梁，其特征在于，进一步包括连接至所述模制基座的抗拉件。
14.根据权利要求13所述的横梁，其特征在于，所述抗拉件由金属或加固聚合材料构成。
15.根据权利要求9所述的横梁，其特征在于，所述模制转向管柱结构连接至所述模制基座的前侧。
16.根据权利要求9所述的横梁，其特征在于，所述模制驾驶侧结构连接至所述模制基座的后侧。
专利摘要本实用新型公开了一种用于车辆的横梁，具有模制基座，连接至模制基座的驾驶侧前侧的模制转向管柱结构以及连接至模制基座的驾驶侧后侧的模制驾驶侧结构。模制基制、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的一个由利用纤维加固的聚合物或共混聚合物构成以提供强度。诸如钢管的可选抗拉件连接至模制基座。抗拉件由金属或加固聚合材料构成。模制基基座、模制转向管柱结构和模制驾驶侧结构中的一个可以包括A级表面。可选地或此外，可以将A级部件连接至这些结构中的一个。本实用新型的横向相对于现有横向大大降低了重量并且保持相对较低的制造和组装成本。
文档编号B62D25/14GK202783409SQ201220232650
公开日2013年3月13日 申请日期2012年5月22日 优先权日2011年5月27日
发明者丹·布苏约克, 加里·D.马伦, 马修·L.·加布里埃利 申请人:福特环球技术公司