仪表盘支撑结构的制作方法

本教导总体上涉及车辆内部的支撑结构，尤其涉及具有拉挤的横梁的仪表盘支撑结构。

背景技术：

车辆包括安装在前部中的多个内部部件，这些内部部件包括转向柱支撑件、驾驶员和乘客的膝盖垫、车辆仪表、安全气囊等。通常，仪表盘包括在车辆的前柱之间固定并延伸的金属梁组件。在仪表盘结构的制造过程中，必须将金属梁和各种部件焊接在一起以形成仪表盘支撑件。传统的金属仪表盘很重，刚性和弯曲强度都不足，并且需要昂贵且费时的形成和安装方法（例如激光焊接）。此外，由于运输行业继续优先考虑轻量化，因此大型金属结构（例如仪表盘支撑件）在此类工作中面临更多挑战。

因此，期望具有重量减轻、刚度增加、弯曲强度增加以及成本降低的结构支撑件，以消除所需的焊接步骤。

技术实现要素：

本教导通过提供一种仪表盘来满足本发明的一个或多个需求，该仪表盘用拉挤的和模制的部件代替钢激光焊接的组件，从而重量减轻了大约一半，并且刚度提高了至少15％以及弯曲强度提高了至少100％。另外，本教导提供了相对于已知的轻质钢结构（例如镁）成本更低的替代。所期望的仪表盘可以包括拉挤的横梁和模制的聚合物安装部件。拉挤的梁和聚合物支架可以减轻重量，并且增加刚度和弯曲强度，同时降低了生产成本和激光焊接的耗时步骤。

本教导通过提供一种仪表盘组件来满足本发明的一个或多个需求，该仪表盘组件包括具有第一梁和第二梁的横梁；中央支撑组件，包括第一结构臂、第二结构臂和中央支撑支架；以及转向柱支撑件。第一梁可以是中空的，第一梁在其最宽的横截面上具有比第二梁更大的直径，第二梁适于滑入第一梁中并被第一梁接收。

第一梁和第二梁中的一个或多个可以在外表面上包括一个或多个纵向通道。第一梁的一个或多个纵向通道可以在第一梁的内表面上形成一个或多个内部突起。当插入第一梁中时，中央支撑组件的第一结构臂和第二梁可以彼此互补，从而接合第一梁的一个或多个内部突起，并填充第一梁的内部的一部分。第二结构臂通过一个或多个互锁部件接合第二梁上的一个或多个纵向通道，一个或多个互锁部件装配在一个或多个纵向通道的内部，从而将第二结构臂扣紧到第二梁上。

转向柱支撑件包括第一部和第二部，第一部和第二部均包括一个或多个互锁部件，该互锁部件与第一梁上的一个或多个纵向通道接合，从而将转向柱支撑件连接至横梁。仪表盘组件可以包括多个定位支架。仪表盘组件可以包括多个模制的聚合物定位支架。仪表盘组件可以包括转向柱支撑件的第一部和第二部，所述第一部和所述第二部包括模制的聚合物材料。第一结构臂和第二结构臂可以包括模制的聚合物材料。仪表盘组件可以包括两个互锁部件，所述两个互锁部件在相同位置处占据一个或多个纵向通道中的相同纵向通道。仪表盘组件可以包括一个或多个安装支架。仪表盘组件可以包括一个或多个安装臂。

多个定位支架和一个或多个安装臂可以连接并支撑一个或多个仪表盘、一个或多个仪表板、一个或多个护膝板、手套箱或者它们的组合。中央支撑支架可以由钢制成。中央支撑支架可以包括模制的聚合物材料。第一梁可以与第二梁交叠大约1英寸至大约10英寸。第一梁可以与第二梁交叠大约2英寸至大约7英寸。第一梁和第二梁由拉挤的聚合物材料形成。

本文的教导还提供了一种仪表盘组件，该仪表盘组件包括具有第一拉挤梁和第二拉挤梁的横梁，其中，第一拉挤梁包括容纳第二拉挤梁的一部分的中空部分。该仪表盘组件可以包括多个适于与第一拉挤梁和第二拉挤梁配合的注射成型的支撑臂。

本文的教导还提供了一种用于形成仪表盘的方法，该方法包括：拉挤第一梁，拉挤第二梁，成型多个支撑臂，以及将第一梁和第二梁连接至多个支撑臂。

本文的教导提供了一种构造的支撑结构，该支撑结构结合了横梁以及模制的聚合物支架和聚合物支撑件。拉挤的复合材料和模制的聚合物结构的组合提供了一种最终的仪表盘，与可替换的轻质钢材料（例如镁）相比，该仪表盘在较低价格的情况下还具有更轻的重量和更高的强度。

附图说明

图1是仪表盘支撑结构的立体图；

图2示出了仪表盘支撑结构的侧视图；

图3是图2的仪表盘支撑结构的侧视图的放大图；

图4示出了中央支撑组件的立体图；

图5示出了横梁、支撑支架和转向柱支撑件的立体图；

图6示出了定位支架的一个示例；

图7示出了定位支架的另一个示例；

图8示出了定位支架的又一个示例；

图9示出了安装臂的立体图；

图10和图11示出了中央支撑组件的结构臂；

图12a和图12b示出了转向柱支撑件的第一部和第二部；

图13示出了配合并包围第二拉挤梁的一部分的第一拉挤梁；

图14a至图14c示出了安装支架的各种视图。

具体实施方式

本文提出的解释和说明旨在使本领域的其他技术人员熟知本教导及其原理和实际应用。本领域技术人员可以以最适合于特定用途要求的多种形式来适应和应用本教导。因此，所阐述的本教导的特定实施例并非旨在穷举或限制本教导。因此，本教导的范围不应该在参考以上描述的情况下来确定，而应该参考随附权利要求以及授予这些权利要求的等同物的全部范围来确定。所有文章和参考文献（包括专利申请和出版物）的公开内容出于所有目的以引用的方式并入本文。例如将从以下权利要求所收集到的其他组合也是可能的，这些组合也以引用的方式并入本书面描述中。

本申请要求于2018年2月12日提交的序列号为62/629,391的美国临时申请的提交日期的利益，该申请的内容出于所有的目的通过引用的方式并入于此。

本教导涉及结构支撑系统。该结构支撑系统可以包括一个或多个拉挤结构。结构支撑系统可以用于运输车辆（特别是汽车、轮船、飞机、火车、航天飞行器等）的结构加强。除了热塑性模制部件之外，结构支撑系统还可以包括拉挤支撑梁。

结构支撑系统可以是仪表盘组件。从车辆的一侧跨越到车辆的另一相对侧，该仪表盘组件可以起到向车辆的一部分提供结构加强的作用。仪表盘组件还可起到为仪表板、仪表、转向柱等或者它们的组合提供安装手段的作用。仪表盘组件可以位于车辆的前部。仪表盘组件可以包括横梁以及多个支撑件和支架。

仪表盘组件可以包括横梁。横梁可以起到向车辆提供结构加强的作用，并且为仪表、面板、车辆部件等或者它们的组合提供安装手段。横梁可以跨过车辆的宽度。例如，横梁可以位于车辆的驾驶员侧和乘客侧之间。横梁可以由拉挤的和/或聚合的复合材料、金属材料、模制的聚合物材料或者它们的组合制成。例如，横梁可以包括拉挤的复合材料以增加强度和减轻重量。横梁可以由两个梁组成。两个梁可以处于交叠关系。第一梁可以具有比第二较小的梁更大的直径。第一梁可以被放置在第二梁上方的至少6英寸处，使得第二梁以伸缩的方式被插入到第一梁中。第一梁和第二梁可以彼此连接在一起，并且可以跨越被加强的结构的整个长度。第一梁和第二梁都可以包括在一个或多个外部表面上的纵向通道。

横梁可以包括第一梁。第一梁可以起到支撑转向柱支撑件、中央支撑支架、一个或多个定位支架、一个或多个安装臂、一个或多个安装支架、一个或多个支撑臂、第二横梁等或者它们的任意组合的作用。第一梁可由拉挤的复合材料、金属材料、聚合的材料或者它们的组合中的一种或多种形成。例如，第一梁可以由拉挤的复合材料制成。第一梁可以具有正方形的横截面、矩形的横截面、四边形的横截面、三角形的横截面、圆形的横截面，多边形的横截面或者任何合适形状的横截面。第一梁可以基本上是中空的。第一梁可以适于接收第二梁。

横梁可以包括第二梁。第二梁可以起到向支撑系统提供支撑的作用。第二梁可以连接到转向柱支撑件、中央支撑支架、多个定位支架、一个或多个支撑臂、第一梁等或者它们的任意组合。第二梁可以由拉挤的复合材料、金属材料、聚合的材料或它们的组合中的一种或多种形成。例如，第二梁可以由拉挤的复合材料制成。第二梁可以基本上是中空的。第二梁可以基本上是实心的。第二梁可以具有正方形的横截面、矩形的横截面、四边形的横截面、三角形的横截面、圆形的横截面、多边形的横截面或者任何适合形状的横截面。第二梁可以具有与第一梁基本相同的横截面形状。第二梁可以具有与第一梁不同的横截面形状。在另一个示例中，第二梁可以具有与第一梁的内部互补的横截面。第二梁可以具有比第一梁小的直径。第二梁可以适当地插入形成在第一梁内的空腔中。例如，第一梁和第二梁可以以交叠的关系彼此连接。第二梁可以被插入到第一梁中形成的腔中约1英寸至约10英寸，或者更多。第一梁和第二梁可以彼此连接，从而形成横梁的整个长度。

横梁可以包括在每个梁的外部的一个或多个纵向通道。该纵向通道可以起到用来固定支撑支架、定位支架、安装支架等或者它们的组合的安装手段的作用。横梁可以包括至少一个、至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少六个，或者甚至至少七个纵向通道。横梁可以包括至多八个、至多七个、至多六个、至多五个，或者甚至至多四个纵向通道。例如，横梁可以包括第一梁和第二梁的每个外侧的至少一个纵向通道。

横梁可以包括在每个梁的内部的与纵向通道相对应的纵向突起。内部突起可以起到用于将第一梁和第二梁固定在一起、将第一结构臂和第一梁固定、各种其他支架和底座的固定等或者它们的组合的安装手段的作用。横梁可以包括至少一个、至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少六个，或者甚至至少七个内部突起。横梁可以包括至多八个、至多七个、至多六个、至多五个，或者甚至至多四个内部突起。例如，横梁可以包括针对横梁外部存在的每个纵向通道的一个内部突起。在另一示例中，横梁可以包括在横梁的每一侧的至少一个内部突起。

横梁可以与一个或多个支撑件连接。一个或多个支撑件可以起到将横梁支撑在车辆的乘客室内，同时为结构提供刚性的作用。一个或多个支撑件可以通过一个或多个纵向通道或突起而连接至横梁。一个或多个支撑件可以包括至少一个、至少两个、至少三个、至少四个，或者甚至至少五个支撑件。一个或多个支撑件可以是至多八个、至多七个、至多六个、至多五个、至多四个，或者甚至至多三个支撑件。一个或多个支撑件可以是金属的、复合材料的、聚合物的或者它们的组合。例如，一个或多个支撑件可以由模制的热塑性材料制成。一个或多个支撑件中的每一个可以具有支撑件支撑的仪表盘组件的特定部分。例如，一个或多个支撑件可以是连接至横梁和车辆的一部分的中央支撑件。

仪表盘组件可以包括中央支撑组件。中央支撑组件的功能是将横梁连接至车辆，并且向仪表盘组件提供结构加固。中央支撑组件可以包括第一结构臂、第二结构臂和中央支撑支架。第一结构臂和第二结构臂可以将车辆和横梁彼此连接。中央支撑支架可以将第一结构臂和第二结构臂彼此连接。

中央支撑组件可以包括第一结构臂和第二结构臂。第一结构臂和第二结构臂可以起到将横梁与车辆连接，并且向仪表盘组件提供支撑、强度和刚度的作用。第一结构臂和第二结构臂可以由钢、复合材料、热塑性塑料或者它们的组合制成。结构臂可以是模制的、拉挤的或者挤压的。例如，第一结构臂和第二结构臂可以由模制的热塑性材料制成。第一结构臂和第二结构臂可以通过机械固定手段、化学固定手段或者两者来连接到横梁。第一结构臂和第二结构臂可以通过中央支撑支架连接。

中央支撑组件可以包括中心支撑支架。中心支撑支架可以通过将第一结构臂和第二结构臂连接在一起来起到提高刚性和强度的作用。中心支撑支架可以由钢、聚合物材料、复合材料或者它们的组合制成。例如，中央支撑支架可以由钢制成。中心支撑支架可以通过机械手段（例如，紧固件）、化学手段（例如，粘合剂）或者两者连接到第一结构臂和第二结构臂。

仪表盘组件可以包括转向柱支撑件。转向柱支撑件可以起到向转向柱提供加强的作用。转向柱支撑件可以由钢、聚合物材料、复合材料或者它们的组合制成。转向柱支撑件可以是模制的、拉挤的、挤压的或者冲压的。例如，转向柱支撑件可以由模制的热塑性材料制成。转向柱支撑件可以由第一部分和第二部分组成。转向柱支撑件的第一部分和第二部分可以独立地形成，并且当连接在一起时，形成转向柱支撑件。转向柱支撑件可以在第一梁、第二梁或者两者处固定到横梁。转向柱支撑件可以包括互锁部件，该互锁部件可以起到将转向柱支撑件连接至横梁的纵向通道的作用。

仪表盘组件可以包括一个或多个定位支架。一个或多个定位支架可以起到将仪表盘定位在车辆内和/或定位仪表、仪表板等或者它们的组合的作用。仪表盘组件可以包括至少一个、至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少六个、至少七个、至少八个、甚至至少九个定位支架。仪表盘组件可以包括至多十个、至多九个、至多八个、至多七个、至多六个、至多五个、甚至至多四个定位支架。一个或多个定位支架可以由复合材料、聚合物材料、金属材料或者它们的组合制成。例如，一个或多个定位支架由模制的热塑性塑料制成。在另一示例中，一个或多个定位支架中的一个可以由热塑性塑料制成，并且一个或多个定位支架中的另一个可以由钢制成。一个或多个定位支架可以包括互锁部件，以接合第一梁、第二梁或者二者的纵向通道。类似地，仪表盘组件除定位支架之外还可以包括安装臂。

仪表盘组件可以包括一个或多个安装臂。一个或多个安装臂可以起到将仪表盘定位在车辆内和/或定位仪表、仪表板等或者它们的组合的作用。仪表盘组件可以包括至少一个、至少两个、至少三个、至少四个、甚至至少五个安装臂。仪表盘组件可以包括至多六个、至多五个、甚至至多四个安装臂。一个或多个安装臂可以由复合材料、聚合物材料、金属材料或者它们的组合制成。例如，一个或多个安装臂可以包括模制的热塑性材料。在另一示例中，一个或多个安装臂中的一个可以由热塑性塑料制成，并且一个或多个安装臂中的另一个可以由钢制成。一个或多个安装臂可以包括互锁部件，以接合第一梁、第二梁者二者的纵向通道。类似地，仪表盘组件除了安装臂之外还可以包括安装支架。

仪表盘组件可以包括一个或多个安装支架。安装支架可以起到将仪表盘组件安装在车辆内的作用。仪表盘组件可以包括至少一个、至少两个、至少三个、至少四个，或者甚至五个或更多个安装支架。仪表盘组件可以包括至多六个、至多五个、至多四个、至多三个，或者甚至至多两个安装支架。一个或多个安装支架可以由复合材料、聚合物材料、金属材料或者它们的组合制成。例如，一个或多个安装支架可以由模制的热塑性材料制成。在另一示例中，一个或多个安装支架中的一个可以由热塑性塑料制成，并且一个或多个安装支架中的第二个可以由钢制成。一个或多个安装支架可以包括互锁部件，以接合第一梁、第二梁或者两者的纵向通道。安装支架可以包括多个安装凸片。例如，一个或多个安装支架可以包括沿着纵轴的两个安装凸片以及垂直于纵轴的两个安装凸片，以提供各种安装位置。

图1示出了仪表盘支撑件1的一个示例的立体图。仪表盘支撑件1包括横梁2，该横梁2包括第一梁4和第二梁6。第一梁4和第二梁6作为具有跨越它们的整个长度的纵向通道40的中空结构而被示出。第一梁4以交叠的关系连接到第二梁6。第一梁4连接到转向柱支撑件10和中央支撑组件8的第一结构臂30。第一梁4被示出具有纵向通道40和内部突起44。转向柱支撑件10包括互锁部件48，互锁部件48通过滑入纵向通道40而固定到第一梁4上。第二梁6和中央支撑组件8的第一结构臂30的一部分容纳在第一梁4内，这样第二梁6和第一结构臂30占据第一梁4的内部的一部分（也可以参照图2和图13）。第二梁6连接到中央支撑组件8的第二结构臂32。第二结构臂32与第二梁6的外部互锁，并且第二结构臂32的互锁部件48接合第二梁6的纵向通道40。第一结构臂30和第二结构臂32通过中央支撑支架34连接在一起，从而形成中央支撑组件8。横梁包括安装臂16、18和定位支架20、22、24、26、28，安装臂16、18和定位支架20、22、24、26、28通过它们的互锁部件48接合横梁的纵向通道40。定位支架和安装臂被用于固定和定位仪表板和面板的部件，以及被用于将仪表盘定位在车辆内。

图2示出了仪表盘组件1的侧视图。示出的转向柱支撑件10通过它的互锁部件48接合到第一梁4的顶部、左侧和底部的纵向通道40中。示出了在第一梁4的内部的第二梁6和第一结构臂30，它们各自的纵向通道与第一梁的内部突起44接合，从而占据了第一梁4的中空部分。示出的安装臂16通过它的互锁部件48接合到第一梁4的顶部、右侧和底部的纵向通道中。

图3示出了图2所示的侧视图的放大图。第二梁6和第一结构臂30被配置为置于第一梁4内。第二梁6和第一结构臂30的纵向通道40和第一结构臂30与第一梁4的内部突起44接合。在第一梁4的外部的纵向通道40也形成了在第一梁的内部的内部突起44。内部突起44与在第一梁4内已经合适地滑动的第二梁6和第一结构臂30接合。第二梁6和第一结构臂30被设计成彼此互补并且一起定位在第一梁的中空部分。

图4示出了中央支撑组件8的立体图。中央支撑组件8包括通过中央支撑支架34连接在一起的第一结构臂30和第二结构臂32。中央支撑组件通过连接到车辆和横梁来向仪表盘组件提供支撑。中心支撑支架34可以通过机械手段、粘合手段或者两者而固定到第一结构臂30和第二结构臂32。

图5示出了与转向柱支撑件10、第一结构臂30和第二梁6连接的第一梁4的立体图。安装臂16和18固定到第一梁4。图16和18可以被用于支撑面板、仪表板组件等或者它们的组合。定位支架20连接至第二横梁6，并且可以被用于定位仪表盘组件、仪表板等或者它们的组合。安装臂16和18以及定位支架20通过互锁部件48接合到位于第一梁4和第二梁6上的纵向通道。

图6至图9示出了定位支架和安装臂的不同实施例。图6示出了定位支架26、28的示例。定位支架包括接合到第二梁的顶部、侧部和底部通道的多个互锁部件48。定位支架包括具有纵向连接突出部50的连接臂46。

图7示出了定位支架20、22的另一个示例。定位支架包括多个互锁部件48，这些互锁部件被设计为接合第二梁的纵向通道。定位支架沿纵向通道在第二梁上滑动。定位支架包括具有纵向连接凸片50的连接臂46。

图8示出了垂直定位支架24。垂直定位支架24包括互锁部件48，该互锁部件48连接到第二梁6的纵向通道40中。垂直定位支架24包括具有垂直连接凸片52的连接臂46，这样可以连接到各种面板、车辆等或者它们的组合。

图9示出了安装臂16、18。安装臂通过互锁部件48固定在第一梁4上，该互锁部件48位于第一梁的纵向通道内。安装臂包括可以固定到面板、转向附件等或者它们组合的连接部46。

图10示出了中央支撑组件8的第一结构臂30。

图11示出了中央支撑组件8的第二结构臂32。第二结构臂通过沿第二梁的纵向通道在外部滑动至所期望的位置而连接到第二梁。第二结构臂包括与第二梁6的纵向通道40接合的互锁部件48。

图12a和图12b示出了转向柱支撑件10的第一部12和第二部14。第一部和第二部均包括互锁部件48，该互锁部件48插入第一梁4的纵向通道40中，从而将转向柱支撑件10连接至横梁2。

图13以交叠关系示出了第一梁4和第二梁6。第二梁6插入到第一梁4中大约六英寸。第二梁大约是第一梁的内部高度的一半，并且从第一梁的一侧跨越到第一梁的另一侧。第一梁4包括与第二梁6的外部纵向通道40配合的内部纵向突起44。

图14a至图14c示出了安装支架36。安装支架36适于与第一梁，第二梁或两者连接。安装支架36包括互锁部件48。互锁部件被设计成滑入并锁定在第一梁、第二梁或者二者的纵向通道内。安装支架36还包括多个安装凸片54、56。安装凸片54、56可以用于将安装支架连接到车辆的一部分。

如本文所用，除非另有说明，否则这些教导设想可以将属（列表）红的任何成员从该属中排除；和/或可以将马库什（markush）组中的任何成员从该组中排除。

除非另有说明，否则本文所列举的任何数值包括在任何较低值和任何较高值之间有至少2个单位的间隔的情况下以一个单位为增量的从所述较低值到所述较高值的所有值。例如，如果说成分的量、性质的量或者工艺变量如温度、压力和时间等的值为例如1至90、优选20至80、更优选30至70，则意指被列举的中间范围值（例如，15至85、22至68、43至51、30至32等）也在本说明书的教导之内。同样地，各个中间值也在本教导内。对于小于1的值，则适当地认为一个单位为0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅是具体想要数值的示例，并且在所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能的组合应被认为已在本申请中以类似的方式被清楚地说明。

除非另有说明，否则所有范围都包括两个端点以及端点之间的所有数值。与范围关联所使用的“约”或“近似”适用于所述范围的两端。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。

所有文章和参考文献（包括专利申请和公布）的公开内容出于所有目的通过引用的方式并入本文。用以描述组合的术语“基本上由……组成”将包括所鉴定的要素、成分、组分或步骤，以及不会实质上影响所述组合的基本和新型特征的其他要素、成分、组分或步骤。在本文中使用以描述要素、成分、组分或步骤的组合的术语“包含”或“包括”也涵盖了由或者基本上由要素、成分、组分或步骤组成的实施方案。

复数个元件、成分、组分或步骤可以可以通过单一整合要素、成分、组分或步骤来提供。可替代地，单一整合要素、成分、组分或步骤可能被分成为单独复数个元素、成分、组分或步骤。用以描述要素、成分、组分或步骤的“一”或“一个（一种）”的公开内容并不意图排除其他要素、成分、组分或步骤。

应当理解，以上描述意图是说明性的而非限制性的。除了所提供的示例之外，许多实施方案以及许多应用对于本领域技术人员在阅读以上描述之后将是显而易见的。因此，本发明的范围应该在不参考以上描述的情况下来确定，而应代之以参考所附随的权利要求以及所述权利要求所授权的等同形式的全部范围来确定。所有文章和参考文献（包括专利申请和公布）的公开内容出于所有目的通过引用的方式并入本文。在权利要求中对本文公开的主题的任何方面的省略都并非放弃所述主题，这也不应该被认为发明人未将所述主题考虑为公开的发明性主题的一部分。