CN111319687A - 用于车辆的轻质的前围横杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轻质的前围横杆，该轻质的前围横杆可以包括：前围横梁，横向连接设置在车身的两侧的侧框架；侧面紧固部，连接到前围横梁的两个端部；支撑腿，位于前围横梁的中央部分处，并且由车辆的前车身支撑；以及加强支架，连接支撑腿和前围横梁，其中上述部件由塑料材料一体地构造。

Description

用于车辆的轻质的前围横杆
技术领域
本发明涉及一种轻质的前围横杆组件，并且更具体地，涉及一种由塑料材料制成并包括多个加强构件和连接结构以减轻重量并确保足够的刚度的轻质的前围横杆。
背景技术
通常，车辆的车身可以包括设置在车身两侧的侧框架和横向连接侧框架的若干横梁。
前围横梁是横向地设置在前围板后方的车室侧以增加车身前部的刚度的结构。前围横梁被设计为支撑转向柱并具有足够的刚度以吸收从转向柱传递的发动机振动的结构。
用于支撑前围横梁的一对支撑腿(support leg)连接到前围横梁的中央下侧。支撑腿用于将来自转向装置的振动分散到车身的下部。支撑腿设置有用于增强支撑腿的横向刚度的连接杆。
前围横梁的两侧分别设置有用于将前围横梁连接到侧框架的侧面紧固部。
此外，前围横梁设置有用于安装仪表板、空调管道、声音装置、保险丝盒、安全气囊等的各种支架。
连接到前围横梁的支撑腿、侧面紧固部和各种支架分别通过冲压、挤压、铸造等来制造，然后通过焊接连接到前围横梁。
然而，当供应自动驾驶车辆时，需要根据车辆前部的细长驾驶室的形状改变前围横杆的结构。此外，在传统的内燃机车辆的情况下，因为前围横杆由铝制成并因此车辆的重量增加而存在车辆的燃料效率差的问题。
在本发明背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且可以不被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种前围横杆，该前围横杆由轻质的塑料材料制成并可以提供稳定的刚度。
此外，本发明的各个方面旨在提供一种由具有塑料的物理性质的材料一体地注塑成型的前围横杆。
本发明的目的不限于如上所述的目的，并且通过阅读以下描述可以理解本文未提及的本发明的其他目的，并且可以通过本发明的实施例更清楚地理解本发明的其他目的。此外，本发明的目的可以通过所附权利要求书中描述的装置及其组合来实现。
一种用于实现如上所述的目的的轻质的前围横杆可以包括以下特征：
本发明的一个方面提供一种轻质的前围横杆，包括：前围横梁，横向连接设置在车身的两侧的侧框架；侧面紧固部，连接到前围横梁的两个端部；支撑腿，位于前围横梁的中央部分处，并被构造成由车辆的前车身支撑；以及加强支架，一体地连接支撑腿和前围横梁，其中上述部件被一体地构造。
此外，提供一种轻质的前围横杆，进一步包括：转向柱紧固部，形成在前围横梁处以支撑转向柱。
此外，提供一种轻质的前围横杆，其中连接到前围横梁的转向柱紧固部可以进一步包括用于增强弯曲刚度的支撑部。
此外，提供一种轻质的前围横杆，其中转向柱紧固部可以进一步包括：应力集中部，被构造成使得当从车身的外侧施加冲击时，转向柱紧固部和车身的外侧之间的前围横梁断裂。
此外，提供一种轻质的前围横杆，其中侧面紧固部、支撑腿、加强支架和转向柱紧固部连接到前围横梁的部分分别进一步包括至少一个加强连接部。
此外，提供一种轻质的前围横杆，其中加强连接部被构造为凹口形肋或圆形肋。
此外，提供一种轻质的前围横杆，进一步包括：板形加强构件，安装在前围横梁的至少一个表面上。
此外，提供一种轻质的前围横杆，进一步包括：平视显示器(HUD)安装部，被构造成将HUD安装到前围横梁。
此外，提供一种轻质的前围横杆，其中HUD安装部可以进一步包括：弯曲诱导部，用于在从车身的外侧施加冲击时吸收冲击。
此外，提供一种轻质的前围横杆，其中轻质的前围横杆可以通过将聚酰胺、聚酰胺6(PA6)和长玻璃纤维(LGF)组合而形成。
根据本发明的示例性实施例，可以通过前述实施例和下面描述的结构的组合和使用关系来实现以下效果。
本发明的各个方面提供一种由塑料材料制成的前围横杆，从而具有提供轻质的前围横杆的效果。
此外，本发明具有提供轻质的前围横杆的效果，该轻质的前围横杆包括多个加强构件和支撑构件，以增强由塑料材料制成的前围横杆的刚度，从而具有足够的刚度性能。
以下讨论本公开的其他方面和示例性实施例。
将理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车，包括各种小船和大船的船舶，飞机等，并且可以包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料(例如，源自除石油以外的来源的燃料)车辆。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油和电力双动力车辆。
本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从一起用于解释本发明的某些原理的本文包含的附图以及以下详细描述中显而易见或将在附图以及以下详细描述中更加详细地阐述。
以下讨论本公开的上述和其他特征。
附图说明
图1示出根据本发明的示例性实施例的轻质的前围横杆的结构图；
图2示出根据本发明的另一示例性实施例的设置有HUD的车辆的轻质的前围横杆的结构图；
图3示出根据本发明的示例性实施例的轻质的前围横杆的应变能量密度的实验结果；
图4示出根据本发明的示例性实施例的轻质的前围横杆的支撑部的结构图；
图5示出根据本发明的示例性实施例的轻质的前围横杆的加强构件的放大视图；
图6示出根据本发明的示例性实施例的轻质的前围横杆的加强连接部的结构图；以及
图7示出根据本发明的示例性实施例的轻质的前围横杆的加强支架的结构图。
可以理解的是，附图不一定按比例绘制，其呈现说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的表示。如本文包括的本发明的具体设计特征，包括例如具体的尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特定预期应用和使用环境决定。
在附图中，附图标记在附图的若干附图中指代本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施例，本发明的各个实施例的示例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合本发明的示例性实施例描述本发明，但将理解的是，本说明书并不旨在将本发明限制于以下示例性实施例。另一方面，本发明不仅旨在涵盖本发明的示例性实施例，而且旨在涵盖可以包括在如由所附权利要求书限定的本发明的思想和范围内的各种替换方案、修改方案、等同方案和其他实施例。
此外，如本文所描述的术语“部”、“横梁”等是指执行至少一个功能或操作的单元，并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
此外，本文将某些部件的名称分为“左......”、“右......”等旨在区分相对于车辆的前部具有相同名称的部件，并且本发明不一定限于以下描述中的那些序数术语的顺序。
图1和图2示出根据本发明的示例性实施例的轻质的前围横杆100，其中图1示出不包括平视显示器(HUD)的前围横杆100的结构，而图2示出包括平视显示器(HUD)或增强现实平视显示器(AR HUD)的前围横杆100的结构。
本发明的示例性实施例的前围横杆100可以通过将聚酰胺、聚酰胺6(PA6)和长玻璃纤维(LGF)组合而形成，前围横杆100通过塑料注塑成型工艺一体地形成，该塑料注塑成型工艺包括至少两个模具，并且可以考虑脱模的形状来形成。
更优选地，本发明的示例性实施例的前围横杆100可以通过在作为基底材料的聚酰胺的基础上包含具有用于补充防潮性和抗热冲击性的物理性质的添加剂来形成。
在本发明的示例性实施例中，添加剂可以包括聚邻苯二甲酰胺(PPA)和长玻璃纤维，其中聚邻苯二甲酰胺可以通过聚合间苯二甲酸(PA6I)和对苯二甲酸(PA6T)来制备。
参照图1，前围横杆100可以包括：前围横梁110，横穿车身的两侧并具有连接到侧框架300的两个端部；以及侧面紧固部180，被构造成连接到前围横梁110和侧框架。
前围横梁110的中央部分包括被构造成由车辆的前车身支撑的支撑腿120。支撑腿120的形状可以根据车辆的驾驶室的形状改变。在本发明的示例性实施例中，前围横杆100被设计成应用于使用细长驾驶室的车辆，其中位于前围横梁110的中央部分的支撑腿120具有预定曲率并被固定到车辆的前车身。具有预定曲率的支撑腿120的形状可以应用于包括应用于车辆的驾驶室或者驾驶座椅和副驾驶座椅的走查(walk-through)形状的车辆。
根据本发明的示例性实施例的前围横杆100由塑料材料一体地注塑成型，其中前围横杆进一步包括与支撑腿120和前围横梁110桥131连接的加强支架130，以防止支撑刚度由于施加到支撑腿120的振动载荷而降低。
加强支架130被构造成使得其一端部连接到与前围横梁110的中央部分邻近的位置并且其另一端部连接到支撑腿120的至少一端部。
更优选地，加强支架130可以被构造成通过桥131连接而紧固到支撑腿120。
参照图1，前围横梁110被构造成使得其在车辆的正面侧部发生碰撞时断裂并因此满足小重叠性能。为此目的，前围横梁具有应力集中部150，使得当在车辆的正面侧部发生碰撞时，转向柱和与转向柱邻近的车辆的侧面之间的前围横梁110可以断裂。换句话说，在本发明的示例性实施例中，由塑料材料制成的前围横杆100来满足小重叠性能。
应力集中部150被形成为使得前围横梁110断裂，并且应力集中部150是指被构造成在转向柱和位于转向柱附近的车身之间施加预定应力的部分。
如上所述，应力集中部150被构造成位于使得前围横梁110发生断裂的位置，其中该位置可以设置在前围横梁110的一端部或者两个或更多个位置并且可以设置在前端或局部部分。
图2包括与图1中的结构基本相同的结构。然而，本图示出本发明的另一示例性实施例，其被构造成使得平视显示器(HUD)安装到前围横杆100。
本发明的示例性实施例的安装平视显示器(HUD)的前围横杆100包括：前围横梁110，横穿车身的两侧并具有连接到侧框架300的两个端部；以及侧面紧固部180，被构造成连接到前围横梁110和侧框架。
前围横梁110的中央部分包括被构造成由车辆的前车身支撑的支撑腿120。支撑腿120的形状可以根据车辆的驾驶室的形状改变。在本发明的示例性实施例中，前围横杆100被设计成应用于使用细长驾驶室的车辆，其中位于前围横梁110的中央部分的支撑腿120具有预定曲率并被固定到车辆的前车身。具有预定曲率的支撑腿120的形状可以应用于包括应用于车辆的驾驶室或者驾驶座椅和副驾驶座椅的走查形状的车辆。
根据本发明的示例性实施例的前围横杆100由塑料材料一体地注塑成型，其中前围横杆进一步包括与支撑腿120和前围横梁110桥131连接的加强支架130，以防止支撑刚度由于施加到支撑腿120的振动载荷而降低。
此外，本发明的本示例性实施例与图1中公开的结构的不同之处在于，本示例性实施例进一步包括HUD安装部210。该HUD安装部210被构造成使得HUD安装在转向柱紧固部140的顶端部分上。此外，HUD安装部210被构造成包括设置在转向柱紧固部140两侧的支架，即设置在转向柱紧固部140右侧的右支架212和设置在转向柱紧固部140左侧的左支架211。
此外，HUD安装部210可以包括加强连接部160，该加强连接部160在面对转向柱紧固部140的位置形成为凹口形肋或圆形肋，以增强HUD安装部210和转向柱紧固部140彼此面对的位置的刚度。
在构成HUD安装部210的左支架211和右支架212中，设置在车辆的外侧附近的支架可以包括弯曲诱导部。
被构造成使得转向柱的位移量满足小重叠性能的弯曲诱导部可以被构造成使得肋的数量和其截面系数最小化，从而使得支架在从车辆的前侧部分施加冲击时弯曲。
在本发明的示例性实施例中，弯曲诱导部被设置在左支架211上，其中弯曲诱导部位于设置成具有预定角度的位置，使得当冲击施加到车辆时，弯曲诱导部可以向车辆下方弯曲。此外，弯曲诱导部被设计成使得肋的数量和其截面系数最小化。
这种弯曲诱导部被构造成通过冲击向下移动，可以通过向下移动的左支架211使转向柱的变形最小化。
在本发明的弯曲诱导部的情况下，弯曲诱导部可以根据转向柱存在的位置来改变。因此，在本发明的示例性实施例中公开的设置在左支架211上的弯曲诱导部是左手柄车辆的示例。
图3示出在本发明的示例性实施例中根据转向振动的应变能量密度高的位置。图4示出设置在应变能量密度高的位置的支撑部141的结构。
本发明的示例性实施例的前围横梁110包括转向柱紧固部140，该转向柱紧固部140相对于支撑腿120位于车辆的横向方向一侧，其中由于图1示出左手柄车辆的结构，前围横梁包括位于支撑腿120的左侧的转向柱紧固部140。
转向柱紧固部140被构造成固定转向柱。此外，转向柱紧固部140包括能够承受从转向柱产生的振动载荷的结构，转向柱紧固部140包括设置在转向柱紧固部140和前围横梁110彼此面对的位置的至少一个支撑部141。
支撑部141可以位于转向柱紧固部140和前围横梁110彼此面对的位置的上表面上，并且包括形成矩形格的多个肋。
本发明的支撑部141是用于增加截面系数的结构，并且可以包括在转向柱紧固部140和前围横梁110彼此面对的位置的格状肋。此外，转向柱紧固部140包括在转向柱被紧固的长度方向上具有更大截面系数的平面形状，从而确保抵抗转向振动的足够刚度。
在本发明的示例性实施例中，前围横杆100可以包括位于前围横杆100的至少一个表面上的加强构件170，以确保由塑料材料制成的前围横杆100的刚度。
如图5所示，加强构件170可以被构造为具有预定角度的肋形(板形)，并且包括在构成前围横杆100的前围横梁110、支撑腿120、加强连接部160和转向柱紧固部140中的至少一个中。
更优选地，在本发明的示例性实施例中，加强构件170被构造为在转向柱紧固部140和前围横梁110彼此面对的位置的格形肋，其中加强构件170可以组合并定位在前围横梁110的上表面或前围横梁110面向车辆的前部的面上。
加强构件170的肋的形状可以被构造为彼此正交的肋的组合。更优选地，加强构件170可以被构造为格形肋的组合，并且可以设置在车辆的前表面、后表面、上表面和底表面中的至少一个上。
在本发明的示例性实施例中，加强构件170被构造成设置在前围横梁110的前表面上，并且可以被构造为具有预定角度的肋和垂直于肋的附加肋的组合。此外，加强构件170可以设置在根据设计需要增强刚度的位置并且被构造成具有高截面系数。
此外，如图6所示，在本发明的示例性实施例中，用于将支撑腿120、加强连接部160、转向柱紧固部140等连接到前围横梁110的连接部可以包括加强连接部160的结构，加强连接部160可以包括凹口形肋或圆形肋。
如上所述，由于本发明的示例性实施例中的前围横杆100由塑料材料制成，因此由于塑料的物理性质而必然需要增强刚度。因此，前围横杆可以包括设置在各结构之间的连接位置、容易发生变形的位置的加强构件170和加强连接部160。
如上所述，通过加强构件170和加强连接部160的结构增强本发明的示例性实施例中的前围横杆100的支撑刚度。此外，可以通过注塑成型一体地制造的本发明的前围横杆100的结构可以容易地改变加强构件170和加强连接部160并且可以通过一次注塑成型工艺制造。
此外，诸如加强构件170、加强连接部160或支撑部141的用于增强本发明的前围横杆100的支撑刚度的结构可以考虑用于模具的拔模角度来设置，并通过注塑成型一体地形成。
图7示出根据本发明的示例性实施例的连接到支撑腿120的加强支架130的连接结构。
如图所示，支撑腿120与前围横梁110一体地注塑成型，并且被构造成朝向车辆的前部具有预定曲率。如上所述，支撑腿120朝向车辆的前部具有预定曲率，以实现细长驾驶室或确保驾驶座椅和副驾驶座椅的走查空间。
前围横杆可以包括被构造成邻近支撑腿120螺栓固定到前围横梁110的加强支架130。
加强支架是用于保持并增强被构造成具有预定曲率的支撑腿120的刚度的结构。该加强支架被构造成其一端部紧固到前围横梁110并且其另一端部紧固到支撑腿120的至少一个部分。更优选地，连接到支撑腿120的加强支架130可以被构造成通过桥131连接来确保支撑刚度。
此外，加强支架130可以与前围横杆100一体地注塑成型，并且可以使用多个模具形成为单个模制产品。
如上所述，通过加强支架130的结构增强由塑料材料一体地注塑成型的前围横杆100的支撑腿120的刚度。
为了方便说明和在所附权利要求书中的准确限定，术语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“后面”、“内”、“外”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“前方”和“后方”用于参考如附图中所示的示例性实施例的特征的位置来描述这些特征。将进一步理解的是，术语“连接”或其衍生词既指直接连接也指间接连接。
已经出于说明并描述的目的呈现了本发明的特定示例性实施例的前述描述。前述描述并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式，并且显然根据上述教导可以进行许多修改和变型。选择并描述示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够制造并利用本发明的各种示例性实施例以及其各种替换和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案限定。

Claims (11)

1.一种轻质的前围横杆，包括：
前围横梁，横向连接设置在车身的第一侧和第二侧的侧框架；
侧面紧固部，一体地形成在所述前围横梁的第一部分处，并且连接到所述车身；
支撑腿，一体地形成在所述前围横梁的第二部分处，并且由车辆的前车身支撑；以及
加强支架，一体地连接所述支撑腿和所述前围横梁。
2.根据权利要求1所述的轻质的前围横杆，进一步包括：
转向柱紧固部，形成在所述前围横梁的第三部分处以支撑转向柱。
3.根据权利要求2所述的轻质的前围横杆，其中，
连接到所述前围横梁的所述转向柱紧固部进一步包括用于增强弯曲刚度的支撑部。
4.根据权利要求3所述的轻质的前围横杆，其中，
所述支撑部设置在所述转向柱紧固部和所述前围横梁彼此面对的位置处。
5.根据权利要求2所述的轻质的前围横杆，其中，
所述转向柱紧固部进一步包括：应力集中部，被构造成使得当从所述车身的外侧施加冲击时，所述转向柱紧固部和所述车身的外侧之间的所述前围横梁断裂。
6.根据权利要求2所述的轻质的前围横杆，其中，
所述侧面紧固部、所述支撑腿、所述加强支架和所述转向柱紧固部连接到所述前围横梁的部分分别进一步包括至少一个加强连接部。
7.根据权利要求6所述的轻质的前围横杆，其中，
所述加强连接部包括至少一个肋。
8.根据权利要求1所述的轻质的前围横杆，进一步包括：
加强构件，安装在所述前围横梁的至少一个表面上。
9.根据权利要求1所述的轻质的前围横杆，进一步包括：
平视显示器安装部，即HUD安装部，被构造成将HUD安装到所述前围横梁。
10.根据权利要求9所述的轻质的前围横杆，其中，
所述HUD安装部进一步包括：弯曲诱导部，用于在从所述车身的外侧施加冲击时吸收冲击。
11.根据权利要求1所述的轻质的前围横杆，其中，
所述轻质的前围横杆通过将聚酰胺、聚酰胺6即PA6和长玻璃纤维即LGF组合而形成。
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