CN107310634B - 模块化混合式仪表板横梁组件 - Google Patents

Abstract

模块化混合式仪表板横梁组件包括基管，其具有相反的第一和第二自由端。多个组件单独地连接到基管上，各个组件具有通过聚合材料的包模部而联接在一起的多个金属板，并且各个组件具有缺乏聚合材料的包模部的至少一个金属凸缘。第一和第二端附连部分各自连接到基管第一或第二自由端中的一个上。各个组件的金属凸缘和第一和第二端附连部分使用紧固件连接到基管上，模块化混合式仪表板横梁组件不具有焊接连接部。

Description

模块化混合式仪表板横梁组件

技术领域

本发明大体涉及机动车辆的仪表板横梁(cross car beam)。

背景技术

本部分中的叙述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可或可不构成现有技术。

在普通的机动车辆框架结构中，仪表板横梁用来连接在车辆支柱之间，且支承多个构件，诸如转向组件、仪表板设备、手套箱等。当前的仪表板横梁设计包括被选择以降低重量的金属部件，诸如铝部件，其焊接在一起以使强度最大化。但是，铝的焊接可导致受热影响区域(HAZ)，其在局部降低焊接接头的强度。另外，准备焊接接头(对于典型的仪表板横梁而言，焊接接头的数量可为大约50或更多)以及在焊接之后研磨或清洁焊接接头以为油漆或涂层材料做准备的成本和时间可能很多。

虽然应用于铝结构部件的材料涂层(依赖于其来进一步降低重量)，诸如聚合涂层是已知的，但是在特定区域应用聚合材料涂层的已知铝仪表板横梁组件可由于组装所需要的大小、复杂性、成本、工艺等的原因而受限。本领域因此可受益于改进的仪表板横梁设计。

发明内容

根据若干方面，一种模块化混合式仪表板横梁组件包括至少一个组件，其具有通过聚合材料的包模部(overmolding)连接在一起的多个单独的金属部件。至少一个组件进一步具有缺乏聚合材料的包模部的至少一个金属凸缘。金属基管支承至少一个组件。多个紧固件将至少一个组件的至少一个金属凸缘连接到基管上，模块化混合式仪表板横梁组件不具有焊接连接部。

在一个方面，梁组件包括第一基管自由端和相反的第二基管自由端；并且第一和第二端附连部分各自连接到相反的第一或第二基管自由端中的一个上。

在另一个方面，第一和第二端附连部分各自包括通过聚合材料包模的附连部分金属部件。

在另一个方面，至少一个金属凸缘包括多个凸缘，其各自直接接触基管的外壁，使多个紧固件中的至少一个紧固件被接纳通过多个凸缘和基管中的各个，以将多个凸缘联接到基管上。

在另一个方面，至少一个紧固件为自攻流钻紧固件。

在另一个方面，至少一个紧固件为自刺穿铆钉。

在另一个方面，至少一个紧固件为铆螺母，其限定螺钉和螺母式组件。

在另一个方面，基管包括第一和第二管，其彼此紧固。

在另一个方面，第一管具有纵向轴线，其相对于第二管的纵向轴线偏移。

在另一个方面，至少一个组件的多个金属凸缘中的一个限定联接连接器，其直接接触第一管和第二管的重叠部分。

在另一个方面，至少一个组件包括：第一组件，其限定转向柱支承部分；第二组件，其限定仪表板支承部分；和第三组件，其限定手套箱支承部分。

根据进一步方面，玻璃纤维以范围在大约30重量%到大约60重量%之间的量添加到聚合材料，以进行强化。

根据进一步方面，模块化混合式仪表板横梁组件包括基管，其具有相反的第一和第二自由端。多个组件单独地连接到基管，各个组件具有通过聚合材料的包模部联接在一起的多个金属板，并且各个组件具有缺乏聚合材料的包模部的至少一个金属凸缘。第一和第二端附连部分各自连接到基管第一或第二自由端中的一个上。各个组件的至少一个金属凸缘和第一和第二端附连部分使用紧固件连接到基管，模块化混合式仪表板横梁组件不具有焊接连接部。

在另一个方面，组件中的第一组件限定转向柱支承部分；组件中的第二组件限定仪表板支承部分；并且组件中的第三组件限定手套箱支承部分。

在另一个方面，基管包括：第一管和第二管。第一管具有管纵向轴线，其相对于第二管的纵向轴线偏移，从而提供第一管和第二管的重叠部分。联接连接器接触重叠部分，联接连接器紧固到第一管和第二管。

在另一个方面，转向柱支承部分、仪表板支承部分、手套箱支承部分、第一端附连部分和第二端附连部分包括完全由聚合材料制成的至少一个构件。

在另一个方面，第一和第二端附连部分各自适于连接到机动车辆的不同的结构支柱部件。

在另一个方面，多个组件中的各个的金属凸缘适于与基管的面重叠，紧固件延伸通过凸缘进入基管。

在另一个方面，第一附连部分和第二端附连部分中的各个包括金属板，其利用用玻璃纤维强化的聚合材料包模。

根据进一步方面，一种用于机动车辆的模块化混合式仪表板横梁组件包括基管，其具有相反的第一和第二自由端。第一和第二端附连部分各自连接到基管第一或第二自由端中的一个上。第一组件限定转向柱支承部分，且第二组件限定仪表板支承部分。第一组件和第二组件中的各个包括通过聚合材料的包模部联接在一起的多个金属板。缺乏聚合材料的包模部的至少一个金属凸缘从第一组件和第二组件中的各个向外延伸。各个金属凸缘在第一和第二自由端之间使用紧固件连接到基管，并且第一和第二端附连部分中的各个使用紧固件连接到第一和第二自由端中的一个，模块化混合式仪表板横梁组件不具有焊接连接部。

参照以下描述和附图，进一步方面、示例和优点将变得显而易见，在附图中，相同标号表示相同构件、元件或特征。

附图说明

本文描述的附图仅用于示出目的，而不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1为具有本公开的模块化混合式仪表板横梁组件的机动车辆的局部横截面左前透视图；

图2为图1的模块化混合式仪表板横梁组件的基管的俯视透视图；

图3为图1的模块化混合式仪表板横梁组件的转向组件部分的右前透视图；

图4为图1的模块化混合式仪表板横梁组件的仪表板组件部分的右前透视图；

图5为图1的模块化混合式仪表板横梁组件的手套箱组件部分的右前透视图；

图6为图1的模块化混合式仪表板横梁组件的具有端附连部分的基管的右前透视图；

图7为图1的组装好的模块化混合式仪表板横梁组件的右前透视图；

图8为图7的组装好的模块化混合式仪表板横梁组件的一部分的俯视透视图；以及

图9为图7的组件模块化混合式仪表板横梁组件的一部分的左后透视图。

具体实施方式

以下描述在性质上仅为示例性的，而不意图限制本公开、应用或用途。

参照图1，模块化混合式仪表板横梁组件10大体由参考标号10表示。根据若干方面，梁组件10为用于机动车辆14中的示例性框架12的结构部件。梁组件10在第一端处连接到框架12的第一部件16，诸如第一“A”框架或支柱部件，且在第二端处连接到第二部件18，诸如第二“A”框架或支柱部件。梁组件10本身用来支承多个构件组件，诸如转向组件20、仪表板组件22和手套箱组件24，并且还可支承其它物体(未显示)诸如，但不限于线束、管道、通风构件或导管等。

梁组件10构造成没有焊接接头，以消除对焊接前的接头准备和焊接后的研磨的需要，且消除在焊接操作期间由于高的焊接温度产生的热扭曲。消除焊接接头还消除了可出现在已知的梁组件的金属构件中的热影响区域(HAZ)的形成。HAZ已知会导致梁材料的材料强度的局部降低，特别是在焊接的铝材料中。

参照图2且再次参照图1，梁组件10包括基管26，其由第一管区段28和第二管区段30组装而成。为了消除基管26中的一个或多个弯曲部，第一管区段28的纵向中心轴线32相对于第二管区段30的纵向中心轴线34偏移。第一管区段28的第一面部分36与第二管区段30的第二面部分38重叠，从而提供重叠节段40。第一面部分36和第二面部分38的重叠节段40使用多个紧固件42连接。根据若干方面，紧固件42可为流钻紧固件、自刺穿(SPR)铆钉或螺钉-螺栓-螺母式铆螺母中的任一个。根据若干方面，转向组件20、仪表板组件22和手套箱组件24单独地分开来组装，且然后使用多个紧固件诸如紧固件42附连到基管26上。

参照图3且再次参照图1-2，根据若干方面，转向组件20使用由金属诸如铝或钢制成的多个冲压件构造成，例如两个前部冲压件44, 46和两个后部冲压件48, 50。为了降低梁组件10的总重量，至少两个冲压件诸如前部冲压件44, 46可由减小厚度的金属板P1, P2制成，且然后使用聚合材料的包模部M1连接在一起，以产生单个转向组件构件52。包模部M1可添加在模具中，诸如在注射模制机中，并且使用的聚合材料可包括玻璃纤维材料，玻璃纤维存在的量的范围在大约30重量%到大约60重量%之间，以强化强度。聚合材料的包模部M1还提供阻止在车辆运行期间产生的噪声传递通过转向组件构件52的额外益处。

继续参照图3且再次参照图1-2，各个冲压件诸如两个后部冲压件48, 50包括缺乏聚合材料的包模部M1的一个或多个凸缘，诸如第一凸缘54、第二凸缘56、第三凸缘58和第四凸缘60。各对凸缘诸如第一凸缘54和第二凸缘56重叠到基管26的一些相反的外部面上，这将关于图7更详细显示。紧固件诸如本文之前论述的紧固件42延伸通过凸缘且进入基管26，以将凸缘且因此将两个后部冲压件48, 50中的各个且因此将转向组件20连接到基管26。要注意各个组件的构件的数量可相对于本文示出的数量而改变，而不偏离本公开的范围。

现在参照图4且再次参照图1-2，根据若干方面，仪表板组件22由五个冲压件制成，包括第一和第二竖向冲压件62, 64，水平冲压件66和至少第一和第二附连支架68, 70。第一竖向冲压件80和第二竖向冲压件82中的各个可包括板P3, P4，它们使用聚合材料的包模部M2联接在一起，如上面关于转向组件20描述的那样。水平冲压件66和第一和第二附连支架68, 70可例如使用SPR铆钉紧固到第一和第二竖向冲压件62, 64。类似于转向组件20，各个冲压件诸如第一和第二竖向冲压件62, 64包括缺乏聚合材料的包模部M2的一个或多个凸缘，诸如第一凸缘72、第二凸缘74、第三凸缘76和第四凸缘78。单对凸缘(诸如第一凸缘72和第二凸缘74限定的对)重叠且因此直接接触基管26的一个或多个外部面，这将关于图7更详细显示。紧固件诸如本文之前论述的紧固件42延伸通过凸缘72, 74, 76, 78且进入基管26，以将凸缘72, 74, 76, 78以及将第一和第二竖向冲压件62, 64中的各个且因此将仪表板组件22连接到基管26。

参照图5，且再次参照图1-2，手套箱组件24由两个冲压件制成，包括第一冲压件80和第二冲压件82。第一冲压件80和第二冲压件82中的各个包括一个或多个板，其大体以P5,P6指示，相邻的一些板通过聚合材料的包模部M3, M4连接，如上面关于转向组件20描述的那样。第一冲压件80可进一步包括附连支架84，且第二冲压件82可包括附连支架86。类似于转向组件20，各个冲压件诸如第一冲压件80和第二冲压件82包括缺乏聚合材料的包模部M3, M4的至少一个凸缘，诸如第一凸缘88和第二凸缘90。凸缘88, 90中的各个重叠且因此直接接触基管26的一个或多个外部面，如关于图7更详细显示的那样。紧固件诸如本文之前论述的紧固件42延伸通过凸缘88, 90且进入基管26，以将凸缘88, 90且因此将第一冲压件80和第二冲压件82中的各个且因此将手套箱组件24连接到基管26。

参照图6和再次参照图1-2，梁组件10进一步包括第一端附连件92和第二端附连件94。第一端附连件92通过紧固而固定到基管26的第一自由端96，并且第二端附连件94通过紧固而固定到基管26的相反的第二自由端98。第一和第二端附连件92, 94两者包括一个或多个板7, 8，相邻的一些板具有聚合材料的包模部M5, M6，以连接板，如上面关于转向组件20描述的那样。第一和第二端附连件92, 94中的各个可进一步包括缺乏聚合材料的包模部M5, M6的第一和第二附连支架，诸如第一附连支架100和第二附连支架102。紧固件诸如本文之前论述的紧固件42延伸通过第一和第二附连支架100, 102且进入基管26，以将第一和第二端附连件92, 94连接到基管26。

参照图7且再次参照图1-6，梁组件10可通过首先将第一管区段28连接到第二管区段30以产生基管26来组装。转向组件20可然后紧固到基管26上，之后是仪表板组件22和手套箱组件24。第一和第二端附连件92, 94可然后单独地紧固到基管第一和第二自由端96,98中的一个上。

参照图8和9，再次参照图1-7，梁组件10的基管26可进一步包括联接连接器104，其用来将第一管区段28连结到第二管区段30上。联接连接器104直接接触第一管区段28的上部面106和第二管区段30的上部面108中的各个，且还直接接触第一管区段28的后部面110。多个紧固件42延伸通过联接连接器104且进入第一和第二管区段28, 30的壁。如图8中显而易见，聚合材料112可包模到后部冲压件48的板P1限定的一部分或整个表面上。类似地，聚合材料112也可包模到之前描述的板P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8的一部分或整个表面上，且因此用来联接不同的组件的多个板中的相邻的一些板。

特别参照图9，联接连接器104包括重叠部分114，其直接接触第一管区段28的后部面110。这允许多个紧固件42接合重叠部分114，以及联接连接器104的上部面116。联接连接器104可为金属，并且其几何结构加强在第一管区段28和第二管区段30之间的接头。

根据若干方面，用于机动车辆12的模块化混合式仪表板横梁组件10包括基管26，其具有相反的第一和第二自由端96, 98。第一和第二端附连部分92, 94各自连接到基管第一或第二自由端96, 98中的一个。第一组件20限定转向柱支承部分且第二组件22限定仪表板支承部分。第一组件20和第二组件22中的各个包括多个金属板44, 46, 62, 64，其通过聚合材料的包模部M1, M2联接在一起。缺乏聚合材料的包模部M1, M2的至少一个金属凸缘54, 56, 58, 60, 72, 74, 76, 78从第一组件20和第二组件22中的各个向外延伸。各个金属凸缘54, 56, 58, 60, 72, 74, 76, 78在第一和第二自由端96, 98之间使用紧固件42连接到基管26。第一和第二端附连部分92, 94中的各个使用紧固件42连接到第一和第二自由端96, 98中的一个，模块化混合式仪表板横梁组件10不具有焊接连接部。

要注意，在本文示出为金属材料的冲压件的物体也可提供为铸造、锻造或挤制结构。本文描述的聚合材料可选自多个类型的聚合物，包括但不限于合成聚合物和脂族或半芳族聚酰胺材料。

本发明的描述在性质上仅为示例性的，并且不偏离本发明的要旨的变型意图落在本发明的范围内。这种变型不应看作偏离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种模块化混合式仪表板横梁组件，包括：

至少一个组件，其具有通过聚合材料的包模部而连接在一起的多个单独的金属部件，所述至少一个组件进一步具有缺乏所述聚合材料的包模部的至少一个金属凸缘；

金属基管，其支承所述至少一个组件；以及

多个紧固件，其将所述至少一个组件的至少一个金属凸缘连接到所述基管上，所述模块化混合式仪表板横梁组件不具有焊接连接部。

2.根据权利要求1所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，进一步包括：

第一基管自由端和相反的第二基管自由端；以及

第一和第二端附连部分，其各自连接到所述相反的第一或第二基管自由端中的一个上。

3.根据权利要求2所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述第一和第二端附连部分各自包括通过所述聚合材料包模的附连部分金属部件。

4.根据权利要求1所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述至少一个金属凸缘包括多个凸缘，其各自直接接触所述基管的外壁，从而使所述多个紧固件中的至少一个紧固件被接纳通过所述多个凸缘和所述基管中的各个，以将所述多个凸缘联接到所述基管上。

5.根据权利要求4所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述至少一个紧固件为自攻流钻紧固件。

6.根据权利要求4所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述至少一个紧固件为自刺穿铆钉。

7.根据权利要求4所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述至少一个紧固件为限定螺钉和螺母式组件的铆螺母。

8.根据权利要求1所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述基管包括彼此紧固的第一和第二管。

9.根据权利要求8所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述第一管具有纵向轴线，其相对于所述第二管的纵向轴线偏移。

10.根据权利要求9所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述至少一个组件的多个金属凸缘中的一个限定联接连接器，其直接接触所述第一管和所述第二管的重叠部分。

11.根据权利要求1所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述至少一个组件包括：

第一组件，其限定转向柱支承部分；

第二组件，其限定仪表板支承部分；以及

第三组件，其限定手套箱支承部分。

12.根据权利要求1所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，进一步包括玻璃纤维，其以范围在大约30重量%到大约60重量%之间的量添加到所述聚合材料，以进行强化。

13.一种模块化混合式仪表板横梁组件，包括：

基管，其具有相反的第一和第二自由端；

多个组件，其单独地连接到所述基管，所述组件中的各个具有通过聚合材料的包模部联接在一起的多个金属板，并且所述组件中的各个具有缺乏所述聚合材料的包模部的至少一个金属凸缘；以及

第一和第二端附连部分，其各自连接到所述基管第一或第二自由端中的一个上；

其中所述组件中的各个的至少一个金属凸缘和所述第一和第二端附连部分使用紧固件连接到所述基管上，所述模块化混合式仪表板横梁组件不具有焊接连接部。

14.根据权利要求13所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于：

所述组件中的第一组件限定转向柱支承部分；

所述组件中的第二组件限定仪表板支承部分；以及

所述组件中的第三组件限定手套箱支承部分。

15.根据权利要求14所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述基管包括：

第一管和第二管，所述第一管具有管纵向轴线，其相对于所述第二管的纵向轴线偏移，从而提供所述第一管和所述第二管的重叠部分，以及

联接连接器，其接触所述重叠部分，所述联接连接器紧固到所述第一管和所述第二管上。

16.根据权利要求14所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述转向柱支承部分、所述仪表板支承部分、所述手套箱支承部分、所述第一端附连部分和所述第二端附连部分中的任一个包括完全由所述聚合材料制成的至少一个构件。

17.根据权利要求13所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述第一和所述第二端附连部分各自适于连接到机动车辆的不同的结构支柱部件上。

18.根据权利要求13所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述多个组件中的各个的金属凸缘适于与所述基管的面重叠，所述紧固件通过所述凸缘延伸进入所述基管。

19.根据权利要求13所述的模块化混合式仪表板横梁组件，其特征在于，所述第一端附连部分和所述第二端附连部分中的各个包括金属板，其利用用玻璃纤维强化的聚合材料包模。

20.一种用于机动车辆的模块化混合式仪表板横梁组件，包括：

基管，其具有相反的第一和第二自由端；

第一和第二端附连部分，其各自连接到所述基管第一或第二自由端中的一个上；

限定转向柱支承部分的第一组件和限定仪表板支承部分的第二组件，所述第一组件和所述第二组件中的各个包括多个金属板，其通过聚合材料的包模部联接在一起；以及

缺乏所述聚合材料的包模部的至少一个金属凸缘，其从所述第一组件和所述第二组件中的各个向外延伸；

其中各个金属凸缘使用紧固件在所述第一和所述第二自由端之间连接到所述基管上，并且所述第一和第二端附连部分中的各个使用紧固件连接到所述第一和所述第二自由端中的一个上，所述模块化混合式仪表板横梁组件不具有焊接连接部。