CN109720419A - 仪表板横梁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种仪表板横梁，包括主横梁、车身左侧围连接件、车身右侧围连接件、车身前围板连接件、车身地板连接件和转向管柱安装件。车身左侧围连接件和车身右侧围连接件分别设于主横梁的两端。车身前围板连接件设于主横梁的一侧，车身地板连接件和转向管柱安装件设于主横梁的另一侧。主横梁、车身左侧围连接件、车身右侧围连接件、车身前围板连接件、车身地板连接件和转向管柱安装件由塑胶一体注塑成型。主横梁中夹设有由连续纤维增强热塑性复合材料模压而成的加强嵌板。本发明还提供一种仪表板横梁的制备方法。本发明的仪表板横梁具有质量轻、强度高和耐腐蚀的特点，且该仪表板横梁的制备方法工序简化，设计灵活性高。

Description

仪表板横梁及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种仪表板横梁及其制备方法。

背景技术

汽车仪表板横梁是支撑人机界面控制所需的设备和装饰件，并与其他安全件一起构成驾驶仓安全系统。汽车仪表板横梁是保护车内驾驶员及乘客的结构件，强度和刚度是衡量其性能的重要指标。另外，为提高汽车燃油的经济性，汽车轻量化已成为主流的发展趋势。但现有的汽车仪表板横梁还存在质量大、容易生锈和腐蚀等问题，不符合目前汽车轻量化的趋势。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种仪表板横梁及其制备方法，旨在解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的仪表板横梁，包括：主横梁、车身左侧围连接件、车身右侧围连接件、车身前围板连接件、车身地板连接件和转向管柱安装件，所述车身左侧围连接件和车身右侧围连接件分别设于所述主横梁的两端，所述车身前围板连接件设于所述主横梁的一侧，所述车身地板连接件和所述转向管柱安装件设于所述主横梁的另一侧，所述主横梁、所述车身左侧围连接件、所述车身右侧围连接件、所述车身前围板连接件、所述车身地板连接件和所述转向管柱安装件由塑胶一体注塑成型，所述主横梁中夹设有由连续纤维增强热塑性复合材料模压而成的加强嵌板。

优选地，所述主横梁和所述加强嵌板的横截面均为U型结构，所述加强嵌板沿所述主横梁的长度方向分布并夹设于所述主横梁中。

优选地，所述主横梁开设有模压开口位，所述加强嵌板露出于所述模压开口位。

优选地，所述主横梁的内凹处分布有加强筋。

优选地，所述主横梁、所述车身左侧围连接件、所述车身右侧围连接件、所述车身前围板连接件、所述车身地板连接件和所述转向管柱安装件由尼龙玻纤复合材料一体注塑成型。

优选地，所述车身地板连接件上设有仪表板安装位点、副仪表板安装位点和空调箱体安装位点，所述车身地板连接件还开设有线束过孔和空调风道过孔。

优选地，所述车身地板连接件上还开设有减重维修孔和减重避让孔。

本发明还提出一种仪表板横梁的制备方法，用于制备所述仪表板横梁，包括以下步骤：

S1、将连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热，得到变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材；

S2、将变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材放置在注塑模具内，将动模和定模合模，对所述变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材进行模压；

S3、向经过步骤S2的模具型腔内注入熔融态塑胶，然后经过保压、冷却、开模和顶出产品后，得到夹设有连续纤维增强热塑性复合材料加强嵌板的仪表板横梁。

优选地，在所述步骤S1之前还包括以下步骤：将连续纤维增强热塑性复合材料片材裁切成长方形片状。

优选地，所述步骤S2还包括以下步骤：利用动模和定模的配合，将所述长方形片状的连续纤维增强热塑性复合材料片材模压成横截面为U型的加强嵌板。

本发明技术方案所提供的仪表板横梁包括主横梁、加强嵌板和其它零部件，其中加强嵌板由连续纤维增强热塑性复合材料模压而成，而主横梁和其它零部件则通过注塑工艺完成，最终形成加强嵌板夹设于主横梁的一体成型的结构。与现有金属材质的仪表板横梁相比，本发明的仪表板横梁具有质量轻、强度高和耐腐蚀的特点，且该仪表板横梁的制备方法工序简化，设计灵活性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明仪表板横梁一实施例的结构示意图；

图2为图1所示仪表板横梁的另一结构示意图；

图3为图1所示仪表板横梁的剖面结构示意图；

图4为图1所示仪表板横梁中加强嵌板的结构示意图；

图5为本发明仪表板横梁的制备方法一实施例的流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	仪表板横梁	10	主横梁
11	模压开口位	12	加强筋
				20	加强嵌板	30	车身左侧围连接件
40	车身右侧围连接件	50	车身前围板连接件
				60	车身地板连接件	61	仪表板安装位点
62	副仪表板安装位点	63	线束过孔
				64	空调风道过孔	65	减重维修孔
66	减重避让孔

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提供一种仪表板横梁1，请参阅图1至图3所示，其中图1为本发明仪表板横梁一实施例的结构示意图；图2为图1所示仪表板横梁的另一结构示意图；图3为图1所示仪表板横梁的剖面结构示意图。

该仪表板横梁1包括主横梁10、车身左侧围连接件30、车身右侧围连接件40、车身前围板连接件50、车身地板连接件60和转向管柱安装件(附图未示)。车身左侧围连接件30和车身右侧围连接件40分别设于主横梁10的两端。车身前围板连接件50设于主横梁10的一侧，车身地板连接件60和转向管柱安装件设于主横梁10的另一侧。主横梁10、车身左侧围连接件30、车身右侧围连接件40、车身前围板连接件50、车身地板连接件60和转向管柱安装件由塑胶一体注塑成型。主横梁10中夹设有由连续纤维增强热塑性复合材料模压而成的加强嵌板20。

现有的汽车仪表板横梁通常采用20号无缝钢管或有缝钢管作为主横梁，各安装支架一般为冲压钣金件，然后再焊接到主横梁上，存在质量大、精度低和易生锈腐蚀等问题，而且会影响汽车仪表板横梁的搬运以及会增加汽车的总重量，不符合目前汽车轻量化趋势。而本发明技术方案所提供的仪表板横梁包括主横梁、加强嵌板和其它零部件，其中加强嵌板由连续纤维增强热塑性复合材料模压而成，而主横梁和其它零部件则通过注塑工艺一体成型，最终形成加强嵌板夹设于主横梁的一体成型的结构。与传统金属材质的仪表板横梁相比，本发明的仪表板横梁具有质量轻、强度高和耐腐蚀等特点。

进一步地，如图3和图4所示，主横梁10和加强嵌板20的横截面均为U型结构，所述加强嵌板20沿主横梁10的长度方向分布并夹设于主横梁10中。加强嵌板20由连续纤维增强热塑性复合材料模压而成，内含长玻璃纤维和塑胶，其比强度和比模量等综合指标，在现有结构材料中是最高的。首先通过大吨位液压机将连续纤维增强热塑性复合材料压制成薄型片材，由于该薄型片材具有高刚性、高韧性和高强度的特性，使用前将需要将其裁切成要一定大小的长方形状，然后通过加热使其内部的热塑性塑胶变软，最后再模压成U型结构。该U型结构的加强嵌板20能够作为汽车仪表板横梁1的主要受力结构，代替现有的金属加强嵌板20。

进一步地，如图1所示，主横梁10开设有模压开口位11，加强嵌板20露出于所述模压开口位11。可以理解，模具包括定模和动模，而模压开口位11是动模与加强嵌件接触的点，通过动模和定模的配合使加强嵌板20在合模过程中由平板状变成U型。

进一步地，如图2所示，主横梁10的内凹处分布有加强筋12。可以理解，在在主横梁10的内凹处增加大量横向和斜向筋条设计结构，能够增强仪表板横梁1的强度和刚度。

进一步地，主横梁10、车身左侧围连接件30、车身右侧围连接件40、车身前围板连接件50、车身地板连接件60和转向管柱安装件由尼龙玻纤复合材料一体注塑成型。尼龙玻纤复合材料具有高强度特性，同时也有较高的耐热特性，适合在汽车内部使用。

进一步地，如图1所示，车身地板连接件60上设有仪表板安装位点61、副仪表板安装位点62和空调箱体安装位点(附图未示)，车身地板连接件60还开设有线束过孔63和空调风道过孔64。另外，车身地板连接件60上还开设有减重维修孔65和减重避让孔66。

本实施例提供的仪表板横梁1为一体式的结构，由加强嵌板20、主横梁10和其它零部件构成。其中，加强嵌板20利用连续纤维增强热塑性复合材料的高刚性、高韧性和高强度的特性，在仪表板横梁1中起到骨架作用。而主横梁10和其它零部件则采用塑胶一体成型，塑胶具有高度设计灵活性，可以设计成形状复杂的结构；另外，塑胶与热塑性复合材料同是高分子材料，两者具有高度亲和性，利于融合粘接一起。本实施例技术方案减轻了仪表板横梁1的整体质量，提高了其整体强度，有效避免其发生生锈和化学腐蚀的现象，另外一体式结构的仪表板横梁1能够作为一个模块直接参与汽车的组装，方便快捷。

本发明实施例还提供一种仪表板横梁1的制备方法，用于制备所述仪表板横梁1，请参阅图5所示，该制备方法包括以下步骤：

S1、将连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热，得到变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材。

可以理解，连续纤维增强热塑性复合材料片材，在常温下具有高刚性、高韧性和高强度的特性，必须通过加热使其内的热塑性塑胶变软，才能进行下一步模压。

S2、将变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材放置在注塑模具内，将动模和定模合模，对所述变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材进行模压。

具体地，将上述变软的复合材料片材放置在模具内，然后将模具合模，利用动模和定模配合后的形状，将该复合材料片材压出特定形状，形成由续纤维增强热塑性复合材料构成的加强嵌板20。

S3、向经过步骤S2的模具型腔内注入熔融态塑胶，然后经过保压、冷却、开模和顶出产品后，得到夹设有连续纤维增强热塑性复合材料加强嵌板20的仪表板横梁1。

可以理解，在步骤S2之后，继续向模具型腔内注入熔融态塑胶，熔融态塑胶模具型腔内流动、填充，并将加强嵌板20包围，经过保压、冷却、开模和顶出产品后，得到夹设有连续纤维增强热塑性复合材料加强嵌板20的仪表板横梁1。优选地，所述塑胶为尼龙玻纤复合材料。

进一步地，所述步骤S1之前还包括以下步骤：将连续纤维增强热塑性复合材料片材裁切成长方形片状。可以理解，将该复合材料片材裁切成长方形片状有利于后续模压出U型结构的加强嵌板20。

进一步地，所述步骤S2还包括以下步骤：利用动模和定模的配合，将所述长方形片状的连续纤维增强热塑性复合材料片材模压成横截面为U型的加强嵌板20。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种仪表板横梁，其特征在于，包括：主横梁、车身左侧围连接件、车身右侧围连接件、车身前围板连接件、车身地板连接件和转向管柱安装件，所述车身左侧围连接件和车身右侧围连接件分别设于所述主横梁的两端，所述车身前围板连接件设于所述主横梁的一侧，所述车身地板连接件和所述转向管柱安装件设于所述主横梁的另一侧，所述主横梁、所述车身左侧围连接件、所述车身右侧围连接件、所述车身前围板连接件、所述车身地板连接件和所述转向管柱安装件由塑胶一体注塑成型，所述主横梁中夹设有由连续纤维增强热塑性复合材料模压而成的加强嵌板。

2.如权利要求1所述的仪表板横梁，其特征在于，所述主横梁和所述加强嵌板的横截面均为U型结构，所述加强嵌板沿所述主横梁的长度方向分布并夹设于所述主横梁中。

3.如权利要求2所述的仪表板横梁，其特征在于，所述主横梁开设有模压开口位，所述加强嵌板露出于所述模压开口位。

4.如权利要求3所述的仪表板横梁，其特征在于，所述主横梁的内凹处分布有加强筋。

5.如权利要求4所述的仪表板横梁，其特征在于，所述主横梁、所述车身左侧围连接件、所述车身右侧围连接件、所述车身前围板连接件、所述车身地板连接件和所述转向管柱安装件由尼龙玻纤复合材料一体注塑成型。

6.如权利要求5所述的仪表板横梁，其特征在于，所述车身地板连接件上设有仪表板安装位点、副仪表板安装位点和空调箱体安装位点，所述车身地板连接件还开设有线束过孔和空调风道过孔。

7.如权利要求6所述的仪表板横梁，其特征在于，所述车身地板连接件上还开设有减重维修孔和减重避让孔。

8.一种仪表板横梁的制备方法，用于制备如权利要求1至7任意一项所述的仪表板横梁，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将连续纤维增强热塑性复合材料片材进行加热，得到变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材；

S2、将变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材放置在注塑模具内，将动模和定模合模，对所述变软的连续纤维增强热塑性复合材料片材进行模压；

S3、向经过步骤S2的模具型腔内注入熔融态塑胶，然后经过保压、冷却、开模和顶出产品后，得到夹设有连续纤维增强热塑性复合材料加强嵌板的仪表板横梁。

9.如权利要求8所述的仪表板横梁的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括以下步骤：将连续纤维增强热塑性复合材料片材裁切成长方形片状。

10.如权利要求9所述的仪表板横梁的制备方法，其特征在于，所述步骤S2还包括以下步骤：利用动模和定模的配合，将所述长方形片状的连续纤维增强热塑性复合材料片材模压成横截面为U型的加强嵌板。