CN221188776U - 一种基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，仪表板横梁包括主管梁和拓展支架；拓展支架嵌套在主管梁上；主管梁设为一体式横梁，主管梁包括第一主管梁和第二主管梁，主管梁的中间设为第一主管梁，两个第二主管梁位于第一主管梁的两端；第一主管梁的截面为半封闭截面，第二主管梁的截面为全开口截面。通过本申请中的技术方案，克服了传统成型工艺中钢制U型管梁整体模态、转向系统模态、扭转刚度性能低，塑料件支架与钢制管梁连接能力差的问题。

Description

一种基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁

技术领域

本申请涉及汽车仪表板横梁的技术领域，具体而言，涉及一种基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁。

背景技术

汽车仪表台横梁是汽车内部的一个重要组成部分，通常位于驾驶员和前排乘客的座位之前，紧靠车辆前挡风玻璃下方。汽车仪表板横梁总成与汽车车身连接，它承载着汽车转向系统、空调系统、电器件系统、副驾驶安全气囊系统，是汽车零部件中较为重要的结构之一。

随着汽车轻量化技术越来越被重视，使用轻量化复合材料可使产品具有优异结构性能与优秀的减重效果，应用于燃油车可降低油耗、降低排放量，应用于新能源车可提升续航里程，环保节能，降低客户的续航焦虑，因此复合材料仪表台横梁的应用逐渐开始受到主机厂青睐。

目前仪表台横梁主要分为两种形式，一种仪表台横梁的主管梁采用截面为封闭式的铝制长条形状，塑料支架注塑在在铝制管梁上，该结构性能好，但制造难度及成本相对较高；第二种仪表台横梁的主管梁采用截面为U形开口式的钢制长条形状，这种结构制造难度及成本较低，制造节拍短，但是与之连接的塑料支架与钢制管梁连接能力较差；而且第二种仪表台横梁的整体模态、转向系统模态、扭转刚度等性能的表现远低于传统钢制横梁系统，性能的减弱造成了客户应用焦虑。所以，随着市场竞争的加剧和客户对产品性能要求的提高，急需研发一种具备高性能、低成本的复合材料仪表横梁装置来满足市场需求。

实用新型内容

本申请的目的在于：提供了一种基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，解决传统成型工艺中钢制U型管梁整体模态、转向系统模态、扭转刚度等性能低，塑料件支架与钢制管梁连接能力差的问题。

本申请的技术方案是：提供了一种基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，仪表板横梁包括主管梁和拓展支架；

拓展支架嵌套在主管梁上；

主管梁设为一体式横梁，主管梁包括第一主管梁和第二主管梁，主管梁的中部设为第一主管梁，两个第二主管梁位于第一主管梁的两端；第一主管梁的截面为半封闭截面，第二主管梁的截面为全开口截面。

上述任一项技术方案中，进一步地，第一主管梁的截面A的底边中部具有开口，底边开口长度D₂为所述截面A底边长度D₁的三分之一。

上述任一项技术方案中，进一步地，截面A的底边的内角α大于45度且小于80度。

上述任一项技术方案中，进一步地，截面A为中心对称，截面A中心对称处设有折弯连接缝。

上述任一项技术方案中，进一步地，拓展支架包括仪表板支架、转向管柱支架、车身支架、连接支架和中通支架；主管梁上固定连接仪表板支架、转向管柱支架、车身支架、连接支架和中通支架。

上述任一项技术方案中，进一步地，第一主管梁连接转向管柱支架、连接支架和中通支架；第二主管梁连接仪表板支架和车身支架。

上述任一项技术方案中，进一步地，主管梁上通过螺栓固定仪表板支架、转向管柱支架、车身支架、连接支架和中通支架。

上述任一项技术方案中，进一步地，仪表板支架、转向管柱支架、车身支架、连接支架和中通支架与主管梁通过一体注塑工艺连接。

本申请的有益效果是：

本申请中的技术方案采用高强钢复杂截面辊压成型工艺，克服了传统成型工艺中钢制U型管梁整体模态、转向系统模态、扭转刚度等性能低的问题，可在料厚减薄、截面腔体面积减小的情况下可有效提升总成的强度、刚度、模态等性能；既能保持轻量化又能保持性能及成本要求的市场需求。

优选的，采用纳米注塑技术工艺与高强钢复杂截面辊压成型工艺，与传统的金属和塑料的结合不同，纳米注塑工艺将金属与塑料在纳米尺度上的结合，具有更高的结合力。相对传统制造方式有更好的连接性能并且产品可以简化产品结构做的更薄、更轻量化，有效解决市场主流的仪表台横梁主梁不能有效平衡高性能、轻量化、集成化、低成本的之间问题。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的复合仪表台横梁的立体结构图；

图2是根据本申请的一个实施例的主管梁的立体结构前视图；

图3是根据本申请的一个实施例的主管梁的立体结构后视图；

图4是根据本申请的一个实施例的主管梁的立体截面图；

图5是根据本申请的一个实施例纳米注塑工艺示意图。

其中，1-主管梁、2-仪表板支架、3-转向管柱支架、4-车身支架、5-连接支架、6中通支架、101-第一主管梁和102-第二主管梁。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，该仪表板横梁包括：主管梁1和拓展支架；拓展支架包括仪表板支架2、转向管柱支架3、车身支架4、连接支架5和中通支架6；拓展支架嵌套在主管梁1上。

如图2所示，主管梁1为钢制横梁结构，沿汽车横向布置在车辆驾驶舱内的前排乘客的座位之前，用于承载转向系统、空调系统、电器件系统和安全气囊系统；主管梁1的侧面和顶面分别间隔布置多个安装孔，主管梁1侧面的安装孔上通过螺栓固定仪表板支架2、车身支架4、连接支架5和中通支架6；主管梁1顶面的安装孔上通过螺栓固定转向管柱支架3；中通支架6位于主管梁1中部，中通支架6的底部与底板连接，用于支撑和固定主管梁1；车身支架4分为左侧车身支架和右侧车身支架，左侧车身支架和右侧车身支架分别位于主管梁1的两端且靠近挡风玻璃处，并分别与车身的左侧围板和右侧围板连接，用于支撑固定主管梁1；仪表板支架2包括左侧仪表板支架和右侧仪表板支架，分别安装在主管梁1的两端，左侧仪表板支架和右侧仪表板支架分别位于左侧车身支架和右侧车身支架向下延伸处，用于固定安装仪表板；转向管柱支架3位于车身的主驾驶侧，转向管柱支架3在中通支架6和左侧车身支架之间，转向管柱支架3用于安装转向管柱和安全气囊；连接支架5位于车身的副驾驶侧，固定在主管梁1上，连接支架5在中通支架6和右侧车身支架之间，连接支架5用于固定安装空调和手套箱；仪表板支架2、转向管柱支架3、车身支架4、连接支架5和中通支架6均采用PA6+GF60复合材料。

进一步的，如图3所示，主管梁1设为一体式横梁，主管梁1包括第一主管梁101和第二主管梁102，主管梁1的中间设为第一主管梁101，两端设为第二主管梁102；第一主管梁101的截面为半封闭截面，第二主管梁102的截面为全开口截面，半封闭截面具有更好的承载性，全开口截面与车身连接时贴合性更好；第一主管梁101连接转向管柱支架3、连接支架5和中通支架6；第二主管梁102连接仪表板支架2和车身支架4。

如图4所示，主管梁1采用辊压折弯工艺制作，兼顾折弯工艺的实现和结构的性能，主管梁1采用DP590高强钢，屈服强度390MPa，抗拉强度590MPa；第一主管梁101的截面设为截面A，截面A为中心对称，截面A为半封闭截面；截面A中心对称处设有折弯连接缝，钢板厚度L设为0.8mm，截面A的顶边长度大于底边长度D₁，截面A的高度H小于顶边长度，截面A的底边长度中部具有开口，底边开口长度D₂为截面A顶边长度D₁的三分之一，底边的内角α大于45度且小于80度；第二主管梁102的截面为U型全开口截面。

仪表板横梁采用螺栓连接时的工艺步骤为：

步骤1：将主管梁1的原材料钢板切割下料，钢板放置在辊压设备中进行复合辊压成型，调整参数进行辊压，获得边中部为半封闭截面、两端为全开口截面的主管梁21；

步骤2：采用数控机床对主管梁1加工安装孔，在主管梁1的内部与安装孔对应的位置焊接螺母；

步骤3：将复合材料的仪表板支架2、转向管柱支架3、车身支架4、连接支架5和中通支架6通过螺栓固定在主管梁1上。

在本实施例中采用高强钢复杂截面辊压成型工艺，克服了传统成型工艺中钢制U型管梁整体模态、转向系统模态、扭转刚度等性能低的问题，可在料厚减薄、截面腔体面积减小的情况下可有效提升总成的强度、刚度、模态等性能；既能保持轻量化又能保持性能及成本要求的市场需求。有效解决市场主流的仪表台横梁主梁不能有效平衡高性能、轻量化、集成化、低成本的之间问题。

实施例2：

在本实施例中仪表板支架2、转向管柱支架3、车身支架4、连接支架5和中通支架6与主管梁1采用一体注塑工艺连接；

主管梁1上的多个具有间隔距离的定位坐标，主管梁1的定位坐标用于注塑时定位仪表板支架2、转向管柱支架3、车身支架4、连接支架5和中通支架6。

采仪表板横梁用注塑工艺时的步骤为：

步骤1：将主管梁1的原材料钢板切割下料，钢板放置在辊压设备中进行复合辊压成型，调整参数进行辊压，获得边中部为半封闭截面、两端为全开口截面的主管梁1；

步骤2：采用数控机床对主管梁1加工安装孔，在主管梁1的内部与安装孔对应的位置焊接螺母；

步骤3：采用纳米注塑技术对梁进行复合材料注塑加工，首先将主管梁表面进行纳米腐蚀处理，然后将主管梁1放入注塑模具中，将复合材料的仪表板支架2、转向管柱支架3、车身支架4、连接支架5和中通支架6注塑在主管梁1上包裹为一体，实现复合材料注塑在在金属表面实现一体化成型。

需要说明的是，如图5所示，纳米注塑工艺，是一种将金属与塑料以纳米技术结合的工艺，先将金属件表面经过纳米腐蚀处理，然后将复合材料注入金属表面一体成型；左图为经过纳米腐蚀化处理的金属件表面，金属件表面形成多个孔状结构，右图为将复合材料注塑在在金属表面的孔状结构中实现一体化融合。

本实施例采用纳米注塑技术工艺与高强钢复杂截面辊压成型工艺，与传统的金属和塑料的结合不同，纳米注塑工艺将金属与塑料在纳米尺度上的结合，具有更高的结合力。相对传统制造方式有更好的连接性能并且产品可以简化产品结构做的更薄、更轻量化。

在本申请中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本申请的原理进行说明，并非意在对本申请进行限制。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (8)

1.一种基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，其特征在于，所述仪表板横梁包括主管梁(1)和拓展支架；

所述拓展支架嵌套在所述主管梁(1)上；

所述主管梁(1)设为一体式横梁，所述主管梁(1)包括第一主管梁(101)和第二主管梁(102)，所述主管梁(1)的中部设为所述第一主管梁(101)，两个所述第二主管梁(102)位于所述第一主管梁(101)的两端；所述第一主管梁(101)的截面为半封闭截面，所述第二主管梁(102)的截面为全开口截面。

2.如权利要求1所述的基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，其特征在于，所述第一主管梁(101)的截面A的底边中部具有开口，底边开口长度D₂为所述截面A底边长度D₁的三分之一。

3.如权利要求2所述的基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，其特征在于，所述截面A的底边的内角α大于45度且小于80度。

4.如权利要求2所述的基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，其特征在于，所述截面A为中心对称，截面A中心对称处设有折弯连接缝。

5.如权利要求1所述的基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，其特征在于，所述拓展支架包括仪表板支架(2)、转向管柱支架(3)、车身支架(4)、连接支架(5)和中通支架(6)；所述主管梁(1)上固定连接所述仪表板支架(2)、所述转向管柱支架(3)、所述车身支架(4)、所述连接支架(5)和所述中通支架(6)。

6.如权利要求5所述的基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，其特征在于，所述第一主管梁(101)连接所述转向管柱支架(3)、所述连接支架(5)和所述中通支架(6)；所述第二主管梁(102)连接所述仪表板支架(2)和所述车身支架(4)。

7.如权利要求6所述的基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，其特征在于，所述主管梁(1)上通过螺栓固定所述仪表板支架(2)、所述转向管柱支架(3)、所述车身支架(4)、所述连接支架(5)和所述中通支架(6)。

8.如权利要求6所述的基于纳米注塑工艺的复合材料仪表板横梁，其特征在于，所述仪表板支架(2)、所述转向管柱支架(3)、所述车身支架(4)、所述连接支架(5)和所述中通支架(6)与所述主管梁(1)通过一体注塑工艺连接。