CN114852181A - 一种柔性化设计的模块化横梁 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性化设计的模块化横梁,包括端板模块、管柱支架模块、中支撑模块和管梁，端板模块设置在管梁的两端用于与车身侧围连接，管柱支架模块设置在管梁上的一侧用于安装转向管及与车身前围连接，中支撑模块设置在管梁的中部用于与车身中通道连接，管梁可根据不同车型调整长度，端板模块和管柱支架模块可根据不同车型调整与管梁的连接位置，该结构能够将横梁上更多的支架，在不同车型和不同平台上实现通用，同时横梁整体的结构强度、刚度和重量等多个维度保持可控，实现更短的开发周期和更低的单车成本。

Description

一种柔性化设计的模块化横梁

技术领域

本发明涉及车辆内饰系统，特别是涉及一种用于仪表板的横梁。

背景技术

仪表板横梁是车辆内部一个比较重要的零部件，主要负责为仪表板、空调、各种电器模块和线束提供安装，同时对方向盘的转向模态和整车碰撞安全等方面也起着重要作用，因此其结构较为复杂，开发周期比较长，特别是每个车型都需要设计不同的结构，都需要比较大的模具和工装等一次性投入，开发成本也较高。因此，为了节约开发成本，缩短开发周期，都对平台化和模块化等一系列可以减少经济和时间投入的设计提出了更高的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种柔性化设计的模块化横梁,该结构能够将横梁上更多的支架，在不同车型和不同平台上实现通用，同时横梁整体的结构强度、刚度和重量等多个维度保持可控，实现更短的开发周期和更低的单车成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性化设计的模块化横梁，包括端板模块、管柱支架模块、中支撑模块和管梁，所述端板模块设置在管梁的两端用于与车身侧围连接，所述管柱支架模块设置在管梁上的一侧用于安装转向管及与车身前围连接，所述中支撑模块设置在管梁的中部用于与车身中通道连接，所述管梁可根据不同车型调整长度，所述端板模块和管柱支架模块可根据不同车型调整与管梁的连接位置，以实现所述管梁、端板模块和管柱支架模块跨平台和车型使用。

所述管梁包括粗管梁、细管梁和管梁连接组合支架，所述粗管梁和细管梁通过管梁连接组合支架实现错位连接，所述粗管梁和细管梁根据不同车型通过调整粗管梁和细管梁的长度以实现粗管梁和细管梁作为通用件跨平台和车型使用。

所述端板模块包括左端板模块和右端板模块，所述左端板模块和右端板模块均包括端板、设置在端板面上的安装支架及从安装支架中穿过的定位销，所述端板、安装支架和定位销均作为通用件应用在不同的车型上，所述端板模块在安装时根据不同的车型调整安装支架在端板上的固定位置即可匹配不同车型和平台的位置需求。

所述左端板模块和右端板模块相对整车对称面左右对称。

所述管柱支架包括管柱安装支架，管柱安装支架设置在粗管梁上并通过绕粗管梁轴线旋转及沿粗管梁轴线平移来匹配不同车型的不同管柱位置。

所述管柱支架还包括前围连接支架，所述前围连接支架与车身前围连接。

所述管柱安装支架包括管柱前安装支架和管柱后安装组合支架，所述管柱前安装支架及管柱后安装组合支架作为通用件用在不同车型和平台上。

所述中支撑块模块包括左中支撑和右中支撑，所述左中支撑的上端与管梁连接组合支架连接，所述右中支撑的上端与细管梁连接，所述左中支撑和右中支撑的下端分别与车身中通道连接。

所述中支撑块模块还包括空调组合支架，所述空调组合支架设置在左中支撑、右中支撑及管梁上用于安装空调。

所述端板模块、管柱支架模块和中支撑模块通过焊接与管梁连接。

本发明的有益效果在于：本发明所述的横梁采用柔性化设计思路，将横梁分为几个模块，每个模块之间只需要重新开发一小部分零件，甚至只是调整相互位置，便可以实现一定范围内的不同配合关系。技术方面，两端、管柱和中支撑等几个部位相对应的车身、管柱、空调等模块的接口匹配实现了通用化，缩短方案制定周期，降低了因为结构变化较大导致的性能下降和重量上升等风险，也缩短了产品开发周期；经济方面，可以减少新支架的开发，降低模具和夹具等工装的开发投入，降低了零件成本。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明所述横梁总成的示意图；

图2为本发明中左端板模块的轴测图；

图3为本发明中右端板模块的轴测图；

图4为本发明中管柱支架模块的轴测图；

图5为本发明中的中支撑模块的轴视图；

图6为本发明中管梁的轴视图；

图7为本发明左端板模块中左端板1和左安装支架2在X向可调整的范围示意图；

图8为本发明右端板模块中右端板4和右安装支架5在X向可调整的范围示意图。

其中：

1-左端板；2-左安装支架；3-定位销；4-右端板；5-右安装支架；6-定位销；7-管柱前安装支架；8-管柱后安装组合支架；9-前围连接支架；10-左中支撑；11-右中支撑；12-空调组合支架；13-粗管梁；14-细管梁；15-管梁连接组合支架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

在本实施方式中，X方向代表车辆前后方向，Y方向代表车辆左右方向，Z方向代表车辆上下方向。

本发明提供了一种柔性化设计的模块化横梁，包括左端板模块、右端板模块、管柱支架模块、管梁和中支撑模块5个模块，各模块通过焊接方式进行连接，其中左端板模块和右端板模块通过两个定位销和螺栓与车身侧围进行定位和连接，中支撑模块负责与车身中通道进行连接，管柱支架模块负责给转向管柱提供安装以及与车身前围进行连接，最后管梁通过焊接方式将其它4各模块连接到一起，使5个模块成为一个整体，然后其上增加空调、域控制器等安装支架，实现横梁的安装、强度、模态等各项功能和性能。

管梁可根据不同车型调整长度，端板模块和管柱支架模块可根据不同车型调整与管梁的连接位置，以实现管梁、端板模块和管柱支架模块跨平台和车型使用。

其中，管梁，包括粗管梁13、细管梁14和管梁连接组合支架15，如图1及6所示，粗管梁13和细管梁14通过管梁连接组合支架15实现错位连接，以适应不同的空间布置，其中粗管梁13和细管梁14的直径和料厚跨平台跨车型保持沿用，通过调整粗管梁13和细管梁14的长度以实现粗管梁和细管梁作为通用件跨平台和车型使用。

端板模块包括左端板模块和右端板模块，左端板模块固定在粗管梁13的左端部，右端板模块固定在细管梁14的右端部。

其中，左端板模块，如图2所示，包括左端板1、左安装支架2和定位销3，三者作为通用件应用在不同车型上。定位销3和左安装支架2相对位置固化，左安装支架2焊接在左端板1的平面上，两者之间的位置可以实现X方向一定范围内的相互错动，匹配不同平台和车型不同的位置需求，如图7所示。同时，左端板模块可以通过焊接，实现在左端板1和粗管梁13在左端板1的Y向投影范围内的连接。

右端板模块，如图3所示，包括右端板4、右安装支架5和定位销6，三者作为通用件应用在不同车型上。定位销6和右安装支架5相对位置固化，右安装支架5焊接在右端板4的平面上，两者之间的位置可以实现X方向和Z方向上一定范围内的相互错动，匹配不同平台和车型不同的位置需求，如图8所示。同时，右端板模块可以通过焊接，实现在右端板4和细管梁14在右端板4的Y向投影范围内的连接。

管柱支架模块，如图4所示，包括管柱前安装支架7、管柱后安装组合支架8和前围连接支架9，管柱前安装支架7和管柱后安装组合支架8作为通用件应用在不同车型上。三个支架焊接在粗管梁13上，管柱前安装支架7和管柱后安装组合支架8组合后相对位置固化，可以一起通过绕粗管梁13的轴线旋转和沿着粗管梁13轴线平移来匹配不同车型的不同管柱位置，并且管柱前安装支架7和管柱后安装组合支架8组合后与粗管梁13的轴线相对距离锁定。前围连接支架9负责和车身前围连接，提高转向模态。

中支撑模块，此模块上的主体零件可以实现单一平台上的沿用，如图5所示，包括左中支撑10、右中支撑11、空调组合支架12三组支架。左中支撑10上端与粗管梁13和细管梁14通过管梁连接组合支架15进行连接，下端装配在车身中通道上，右中支撑11上端焊接在细管梁14上，下端装配在车身中通道上。管梁连接组合支架15中的三个支架可以根据不同平台和不同车型的粗管梁13和细管梁14，以及左中支撑11的相对位置需求进行适应性开发。最终所有模块通过焊接，固定在管梁上，形成完整的横梁结构。

本发明中，左端板1、左安装支架2、定位销3、右端板4、右安装支架5、定位销6、管柱前安装支架7、管柱后安装组合支架8作为通用件可以跨平台跨车型通用。粗管梁13和细管梁14的管子直径和料厚可以跨平台跨车型通用，只调整长度尺寸。前围连接支架9、左中支撑10、右中支撑11、空调组合支架12、管梁连接组合支架15则作为单一平台下的通用件只适用于某一个平台。其它未提及的仪表板安装支架、线束支架等作为针对单一车型需求，可适应性开发。

本发明的横梁方案，实施的前提有两点，首先空调HVAC各平台和车型能够通用，并且在单一平台下在整车坐标下的位置锁定，这样便于锁定图5中的中支撑模块上各支架位置；其次，转向管柱在横梁上的接口尺寸各平台和车型能够通用，也就是图4管柱支架模块中的管柱前安装支架7和管柱后安装组合支架8两者上的管柱安装点相对关系保持不变。

在某车型开发时，首先会根据整车人机需求布置方向盘和转向管柱的位置，由于图4管柱支架模块中的管柱前安装支架7和管柱后安装组合支架8为通用件，并与转向管柱的配合接口固化，因此管柱前安装支架7和管柱后安装组合支架8的位置和角度也相应的随转向管柱位置而锁定。然后在此基础上，根据不同平台和车型需求，设计不同结构的前围连接支架9。

管柱支架模块位置锁定后，由于图6管梁模块中的粗管梁13与管柱前安装支架7和管柱后安装组合支架8的相对关系固化，因此粗管梁13的X和Z向位置也随转向管柱的布置位置进行锁定，然后管梁13的Y向长度尺寸，随整车车身尺寸进行调整。细管梁14的位置，需要根据单一平台下规划的车型需求，判断副驾驶气囊等模块的空间需求，锁定细管梁14的X和Z向位置，然后Y向长度，随整车车身尺寸进行调整。

待图6管梁模块中的粗管梁13和细管梁14位置锁定后，根据车内各周边模块的布置空间和安装要求，以及下部与车身中通道的安装要求，确定图5中支撑模块中的左中支撑10和右中支撑11的结构和尺寸，然后就可以设计图6管梁中的管梁连接组合支架15，同时根据某平台和车型的空调位置和安装需求，设计图5中的空调组合支架12。

粗管梁13和细管梁14的相对位置关系，可以根据需求随意设计，最终靠管梁连接组合支架15进行连接。

图2左端板模块和图3右端板模块中的左端板1和右端板4、左安装支2和右安装支架5架两组支架结构和位置关于整车对称面左右对称，定位销3和定位销6结构相同且位置也关于整车对称面左右对称。在图6管梁模块中的粗管梁13和细管梁14锁定位置后，根据左端板1和粗管梁13、右端板4和细管梁14相对之间可以实现焊接的相对位置范围内，选择一个相对位置，通常情况下，如果车身配合结构可行，优先选择左端板1的上下对称面与粗管梁轴线在Z向上重合的位置，这样更有利用转向模态的提升，然后右端板4的位置与左端板1左右对称。随后，左安装支架2随左端板1确定Z向位置后，再根据与车身的匹配结构，在图7所示的两个极限位置之家选择一个合适位置进行锁定。右安装支架5按照左安装支架2的位置根据车身对称面左右对称后进行锁定。

至此，横梁的5个模块根据一定的规则，组合成了某车型需要的一根完整的横梁主体，最后再根据不同的仪表板造型和线束布置等，设计部分相应的小支架即可。

从以上设计方案可以看出，本发明的横梁各个模块，可以在一定范围内实现相对关系的调整，来匹配不同平台和车型需求，也就是可以使刚性体的横梁变成结构柔性的产品，最大化的通用横梁支架，以及保证各平台和车型横梁的结构性能，以节约单车成本，降低性能开发风险，缩短产品开发周期等。

以上具体实施方式描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明的保护范围不受上述实施例的限制，任何不经过创造性劳动想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种柔性化设计的模块化横梁，包括端板模块、管柱支架模块、中支撑模块和管梁，所述端板模块设置在管梁的两端用于与车身侧围连接，所述管柱支架模块设置在管梁上的一侧用于安装转向管及与车身前围连接，所述中支撑模块设置在管梁的中部用于与车身中通道连接，其特征在于：

所述管梁可根据不同车型调整长度，所述端板模块和管柱支架模块可根据不同车型调整与管梁的连接位置，以实现所述管梁、端板模块和管柱支架模块跨平台和车型使用。

2.如权利要求1所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述管梁包括粗管梁、细管梁和管梁连接组合支架，所述粗管梁和细管梁通过管梁连接组合支架实现错位连接，所述粗管梁和细管梁根据不同车型通过调整粗管梁和细管梁的长度以实现粗管梁和细管梁作为通用件跨平台和车型使用。

3.如权利要求2所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述端板模块包括左端板模块和右端板模块，所述左端板模块和右端板模块均包括端板、设置在端板面上的安装支架及从安装支架中穿过的定位销，所述端板、安装支架和定位销均作为通用件应用在不同的车型上，所述端板模块在安装时根据不同的车型调整安装支架在端板上的固定位置即可匹配不同车型和平台的位置需求。

4.如权利要求3所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述左端板模块和右端板模块相对整车对称面左右对称。

5.如权利要求2所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述管柱支架包括管柱安装支架，管柱安装支架设置在粗管梁上并通过绕粗管梁轴线旋转及沿粗管梁轴线平移来匹配不同车型的不同管柱位置。

6.如权利要求5所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述管柱支架还包括前围连接支架，所述前围连接支架与车身前围连接。

7.如权利要求5所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述管柱安装支架包括管柱前安装支架和管柱后安装组合支架，所述管柱前安装支架及管柱后安装组合支架作为通用件用在不同车型和平台上。

8.如权利要求2所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述中支撑块模块包括左中支撑和右中支撑，所述左中支撑的上端与管梁连接组合支架连接，所述右中支撑的上端与细管梁连接，所述左中支撑和右中支撑的下端分别与车身中通道连接。

9.如权利要求8所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述中支撑块模块还包括空调组合支架，所述空调组合支架设置在左中支撑、右中支撑及管梁上用于安装空调。

10.如权利要求1所述的一种柔性化设计的模块化横梁，其特征在于，所述端板模块、管柱支架模块和中支撑模块通过焊接与管梁连接。

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