PL205683B1 - Hybrydowa konstrukcja wspierająca dla samochodowej tablicy rozdzielczej oraz sposób jej wytwarzania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowa konstrukcja wspierająca dla samochodowej tablicy rozdzielczej oraz sposób jej wytwarzania.

Tablica rozdzielcza samochodu jest złożoną jednostką, która składa się z wielu urządzeń i sterowników, takich jak tablica przyrządów, zespół do rozprowadzania powietrza wewnątrz kabiny pasażerskiej, panelu sterowania dla zespołu rozprowadzania powietrza, modułu poduszki powietrznej, itd. Konstrukcja wspierająca tablicy rozdzielczej zawiera element poprzeczny, wykonany ze zgiętego arkusza metalu, mającego wydłużony kształt wzdłuż głównej osi i jest zaprojektowana tak aby być mocowaną do korpusu pojazdu. Element poprzeczny stanowi element nośny do wspierania całego zespołu tablicy rozdzielczej. Znane są hybrydowe konstrukcje wspierające, w których tworzywo sztuczne jest współformowane na metalowym elemencie poprzecznym do tworzenia zespołu rozprowadzającego powietrze i obszarów mocowania, na których ma zostać zamocowany, na przykład, moduł poduszki powietrznej i różne elektryczne lub elektroniczne elementy lub urządzenia, tworzące cześć zespołu tablicy rozdzielczej. W szczególności, zespół rozprowadzania powietrza zawiera kanał rozprowadzający, który rozciąga się równolegle do elementu poprzecznego i pojemnik rozprowadzający, określający jedna lub więcej komór, które łączą się z kanałem. Zespół rozprowadzania powietrza jest otrzymany poprzez wstrzykiwanie tworzywa sztucznego i jest mocowany na elemencie poprzecznym poprzez współformowanie, to jest poprzez wstrzykiwanie tworzywa sztucznego na metalowy element poprzeczny.

Jeden z problemów, które zauważono podczas produkcji hybrydowej konstrukcji wspierającej tego typu, stanowi odmienny współczynnik rozszerzalności cieplnej elementu poprzecznego i współformowanego na nim tworzywa sztucznego. Kiedy zespół tablicy rozdzielczej jest zamocowany na pojeździe, cykle ogrzewania i schładzania wytwarzają odmienną rozszerzalność cieplną części z tworzywa sztucznego i części metalowych hybrydowej konstrukcji wspierającej. Rozszerzalność cieplna tego typu wytwarza napięcia w tworzywie sztucznym, które mogą doprowadzić do jego uszkodzenia.

W celu przezwyciężenia wcześniej wspomnianych wad, celem obecnego wynalazku jest hybrydowa konstrukcja wspierająca dla samochodowej tablicy rozdzielczej, jak również proces jej wytwarzania, wspomniana konstrukcja i proces posiadają cechy, które są przedmiotem opisu poniższych zastrzeżeń patentowych.

Hybrydowa konstrukcja wspierająca dla samochodowej tablicy rozdzielczej, według wynalazku, zawierająca metalowy element poprzeczny, mający wydłużony kształt wzdłuż głównej osi oraz kanał rozprowadzający powietrze, wykonany z tworzywa sztucznego, zawierający co najmniej jeden kanał o wydłużonym kształcie, który rozciąga się równolegle do metalowego elementu poprzecznego, i pojemnik rozprowadzający powietrze, zamocowany do metalowego elementu poprzecznego poprzez współformowanie, charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jeden wspornik, wykonany z tworzywa sztucznego, zamocowany do metalowego elementu poprzecznego poprzez współformowanie i połączony z kanałem rozprowadzającym powietrze tak aby umożliwić swobodny wzglę dny ruch pomiędzy kanałem i wspornikiem w kierunku równoległym do głównej osi.

Korzystnym jest gdy, kanał rozprowadzający i wspornik są połączone ze sobą poprzez elementy powierzchni prowadzącej, która umożliwia względne ślizganie się w kierunku równoległym do wcześniej wspomnianej głównej osi.

Powierzchnia łącząca korzystnie zapobiega względnym ruchom w kierunkach prostopadłych do wcześniej wspomnianej osi głównej.

Kanał rozprowadzający i wspornik korzystnie są wykonane z tworzyw sztucznych, które są inne lub nie współgrają ze sobą pod względem chemicznym.

Jedna czwarta tworzyw sztucznych, korzystnie stanowi układ bezpostaciowy, jedna druga tworzyw sztucznych stanowi układ krystaliczny.

Korzystnym jest gdy, wcześniej wspomniane tworzywo sztuczne układu bezpostaciowego zawiera ABS lub mieszankę ABS i poliwęglanu, a w szczególności gdy wcześniej wspomniane tworzywo sztuczne układu krystalicznego zawiera homopolimer polipropylenu lub copolimer polipropylenu.

Sposób wytwarzania hybrydowego układu wspierającego dla samochodowej tablicy rozdzielczej, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że dostarcza się metalowy element poprzeczny, mający wydłużony kształt wzdłuż osi głównej, po czym współformuje się pierwsze tworzywa sztuczne na jednej części elementu poprzecznego, aby utworzyć zespół rozprowadzający powietrze, który zawiera co najmniej jeden kanał o wydłużonym kształcie i jeden pojemnik rozprowadzający zamocowany do

PL 205 683 B1 elementu poprzecznego poprzez współformowanie, a następnie wstrzykuje się drugie tworzywa sztuczne i kształtuje się co najmniej jeden wspornik współuformowany na elemencie poprzecznym i połączony z kanał em rozprowadzają cym, tak aby umoż liwić swobodny wzgl ę dny ruch pomię dzy kanałem i wspornikiem w kierunku równoległym do wcześniej wspomnianego elementu poprzecznego.

Korzystnie wstrzykuje się drugie tworzywo sztuczne ma miejsce, w tym samym urządzeniu wtryskującym po zestaleniu się pierwszego tworzywa sztucznego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 do 3 są schematycznymi widokami procesu wytwarzania hybrydowej konstrukcji wspierającej według obecnego wynalazku, fig. 4 i 5 są perspektywicznymi widokami z przodu i z tyłu, odpowiednio, części wskazanej przez strzałkę IV na fig. 3, fig. 6 jest rzutem pionowym z przodu konstrukcji wspierającej według obecnego wynalazku, a fig. 7, 8 i 9 są przekrojami poprzecznymi wzdłuż linii VII-VII, VIII-VIII i IX-IX, odpowiednio, z fig. 6.

W odniesieniu do fig. 1 do 3, hybrydowa konstrukcja wspierają ca wedł ug obecnego wynalazku jest wytwarzana począwszy od elementu poprzecznego 10, wykonanego ze zgiętego arkusza metalu, mającego zazwyczaj przekrój poprzeczny w kształcie C i wydłużony kształt wzdłuż głównej osi, oznaczonej jako 12 na fig. 1. Element poprzeczny 10 jest wyposażony w otwory 14 do mocowania go do korpusu pojazdu i otwory 16 do ułatwiania mocowania współformowanego tworzywa sztucznego. Element poprzeczny 10 jest włożony do matrycy urządzenia wtryskująco-formującego (nie pokazanego), w którym w jednym etapie formowania wtryskuje się pierwsze tworzywo sztuczne do pierwszego wtryskująco-formującego gniazda matrycy, gniazda tworzącego zespół rozprowadzający powietrze. Fig. 2 przedstawia element, który jest otrzymany na końcu tego pośredniego etapu formowania. Zespół rozprowadzający powietrze jest oznaczony, jak całość, przez 18 i składa się z kanału rozprowadzającego powietrze 20, który rozciąga się równolegle do elementu poprzecznego 10, i pojemnika rozprowadzającego 22, utworzonego w integralny sposób z kanałem 20 i mający część 24, współformowaną na odpowiadającym obszarze elementu poprzecznego 10. Jak pokazano na fig. 2, pojemnik rozprowadzający 22 jest zamocowany w istotnie środkowej obszarze elementu poprzecznego 10, a kanał rozprowadzający 20 ma dwie boczne części 26, które rozciągają się, w sposób wspornikowy, od pojemnika rozprowadzającego 22. Część 24 do mocowania pojemnika rozprowadzającego 22 całkowicie otacza element poprzeczny 10 i jest termicznie zamocowana do tego ostatniego, bez jakiejkolwiek możliwości względnego ruchu.

W następnym etapie procesu formowania, drugie tworzywo sztuczne innego typu od tworzywa sztucznego, które tworzy zespół rozprowadzający powietrze 18, jest wtłaczane w celu utworzenia co najmniej jednego wspornika, mocowanego do elementu poprzecznego 10 i połączonego, w sposób który zostanie opisany poniżej, do odpowiadającej części bocznej 26 kanału rozprowadzającego 20. Fig. 3 przedstawia konstrukcję wspierającą według obecnego wynalazku na końcu tego etapu formowania. Jak można zobaczyć to na fig. 3, w tym drugim etapie formowania, pierwszy wspornik 28 i drugi wspornik 30 są utworzone przez współformowanie i są zamocowane do elementu poprzecznego 10 na przeciwległych stronach w odniesieniu do pojemnika rozprowadzającego 22. Także wsporniki 28, 30 są sztywno zamocowane do elementu poprzecznego 10 bez jakiejkolwiek możliwości ruchu w odniesieniu do tego ostatniego.

Korzystnie, pierwszy wtryskująco-formujący etap formowania zespołu rozprowadzającego 18 i drugi wtryskująco-formujący etap formowania wsporników 28, 30 są wykonywane wewnątrz tej samej matrycy. Dwa etapy formowania są oddzielone od siebie w taki sposób, że drugi etap formowania odbywa się po tym jak tworzywo, wstrzyknięte w pierwszym etapie formowania, stwardnieje. Dwa etapy formowania mogą być wykonane w odwrotnej kolejności w odniesieniu do tego co zostało przedstawione tutaj, to jest, najpierw mogą zostać wstrzyknięte wsporniki 28, 30, a następnie może zostać uformowany zespół rozprowadzający 18. Korzystnie, współformowane części, wykonane z tworzywa sztucznego, są wyposażone w żebra usztywniające do podwyższenia sztywności konstrukcji. Według obecnego wynalazku, pierwsza i druga czynność formowania są wykonywane w celu ustanowienia wzajemnego połączenia pomiędzy kanałem rozprowadzającym 20 i wspornikami 28, 30, co umożliwia swobodny względny ruch w kierunku równoległym do głównej osi 12. Osiągnięto to poprzez utworzenie spoiny lub chemicznego wiązania w obszarze wzajemnego połączenia pomiędzy wspornikami 28, 30 i kanałem rozprowadzającym 20. Jak to zostanie przedstawione w szczegółach poniżej, powierzchnie łączące pomiędzy wspornikami 28, 30 i kanałem rozprowadzającym 20 są ukształtowane tak aby tworzyć prowadnicę, równoległa do elementu poprzecznego 10, która nie zapobiega względnym ruchom pomiędzy łączącymi powierzchniami w kierunku równoległym do

PL 205 683 B1 głównej osi 12. Połączenie w formie prowadnicy pomiędzy wspornikami 28, 30 i kanałem rozprowadzającym 20 jest ponadto zapewnione w celu zapobiegania względnym ruchom w kierunkach prostopadłych do głównej osi 12.

Szczególnie prosty i efektywny sposób otrzymania tego typu połączenia stanowi wykorzystanie tworzyw sztucznych, które różnią się i nie współgrają ze sobą pod względem chemicznym, aby tworzyć zespół rozprowadzający 18 i wsporniki 28, 30. Korzystnie, dwa tworzywa sztuczne są tworzywami polimerycznymi, mającymi różną budowę; na przykład, pierwsze tworzywo sztuczne może być układem bezpostaciowym, podczas gdy drugie tworzywo sztuczne może mieć budowę krystaliczną. Na przykład, tworzywo sztuczne tworzące kanał rozprowadzający 20 może być kopolimerem ABS lub inną mieszanką ABS i poliwęglanu, a tworzywo stanowiące wsporniki 28, 30 może być homopolimerem polipropylenu lub innym kopolimerem polipropylenu. Dwa wsporniki 28, 30 mają za zadanie łączyć dwa boczne końce 26 kanału rozprowadzającego 20 do metalowego elementu poprzecznego 10 i ponadto móc być wykorzystane do mocowania urządzeń i elementów, które tworzą część zespołu tablicy rozdzielczej. Na przykład, wspornik 28 może być wykorzystany do mocowania skrzynki bezpieczników (nie pokazano), a wspornik 30 może być wykorzystany do mocowania zespołu poduszki powietrznej dla pasażera.

Fig. 4 i 5 przedstawiają sposób, w który jeden ze wsporników, w tym przypadku wspornik 28, jest zamocowany przez współformowanie do elementu poprzecznego 10 i jest połączony z kanałem rozprowadzającym 20. Powierzchnia łącząca pomiędzy kanałem 20 i wspornikiem 28 jest oznaczona przez 32. W tym obszarze, jedno z dwóch tworzyw sztucznych jest wtryśnięte na zewnętrzna powierzchnię innego tworzywa, które zostało już uformowane i dzięki innej naturze tego tworzywa sztucznego, ani chemiczne wiązanie ani jakiekolwiek połączenie nie zostaje ustanowione pomiędzy dwoma tworzywami. Powierzchnia łącząca może mieć istotnie kształt C, utworzony w taki sposób, aby pozostawić swobodę względnego ślizgania w kierunku głównej osi metalowego elementu poprzecznego 10.

Dalsze szczegóły konstrukcyjne wspierającej konstrukcji według obecnego wynalazku są przedstawione na fig. 6 do 9. W szczególności, na fig. 8 można zauważyć, że pojemnik rozprowadzający 22 określa główną komorę rozprowadzającą 34 i komorę rozprowadzającą dla przepływu powietrza odmgławiającego/odszraniającego 36. Obie komory 34, 36 łączą się, w górnej części, z kanałem rozprowadzającym 20. Główna komora rozprowadzająca 34 łączy się dalej z otworami 38 do rozprowadzania powietrza do przednich wylotów. Na fig. 7 i 8, można zauważyć, że kanał rozprowadzający 20 jest otwarty w górnej części i jest zaprojektowany tak aby być zamkniętym w górnej części tablicy rozdzielczej (nie pokazano). Kanał rozprowadzający 20 ma wzdłużną przeponę 40, która dzieli kanał 20 na kanał rozprowadzający powietrze odmgławiające/odszraniające 42 i na kanał rozprowadzający rozproszone powietrze 44. Jak widać to na fig. 7 i 9, na powierzchni łączącej 32 pomiędzy wspornikami 28, 30 i kanałem 20, mogą być zastosowane wzdłużne żebra 46 równolegle do elementu poprzecznego 10 w taki sposób, że połączenie pomiędzy każdym ze wsporników 28, 30 i kanałem rozprowadzającym 20 jest sztywne w kierunkach prostopadłych do elementu poprzecznego 10, a tylko w kierunku równoległym do elementu poprzecznego 10 istnieje możliwość względnego ruchu.

Kiedy konstrukcja wspierająca według obecnego wynalazku podlega zmianom temperatury, dominująca rozszerzalność cieplna występuje w kierunku elementu poprzecznego 10. Od momentu, gdy metal tworzący element poprzeczny 10 i tworzywo sztuczne, tworzące kanał rozprowadzający 20 mają współczynniki rozszerzalności cieplnej, które różnią się od siebie, elementy te będą podlegały różnej rozszerzalności cieplnej wzdłuż osi elementu poprzecznego 10. Dzięki ruchomym połączeniom pomiędzy wspornikami 28, 30 i kanałem rozprowadzającym 20, konstrukcja wspierająca, jako całość, może swobodnie ulec deformacji w różny sposób, bez jakichkolwiek napięć, wywoływanych w tworzywie sztucznym. W szczególności, części, które są sztywno zamocowane do elementu poprzecznego ruszają się razem z tym ostatnim w kierunku głównej osi, a ruchy różnej rozszerzalności cieplnej są skupione w obszarach połączenia pomiędzy kanałem 20 i wspornikami 28, 30. W tych obszarach, mogą wystąpić względne ruchy w zakresie ±3 mm.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Hybrydowa konstrukcja wspierająca dla samochodowej tablicy rozdzielczej, zawierająca metalowy element poprzeczny (10), mający wydłużony kształt wzdłuż głównej osi (12) oraz kanał rozproPL 205 683 B1 wadzający powietrze (18), wykonany z tworzywa sztucznego, zawierający co najmniej jeden kanał o wydłużonym kształcie (20), który rozciąga się równolegle do metalowego elementu poprzecznego (10), i pojemnik rozprowadzający powietrze (22), zamocowany do metalowego elementu poprzecznego (10) poprzez współformowanie, znamienna tym, że zawiera co najmniej jeden wspornik (28, 30), wykonany z tworzywa sztucznego, zamocowany do metalowego elementu poprzecznego (10) poprzez współformowanie i połączony z kanałem rozprowadzającym powietrze (20) tak aby umożliwić swobodny względny ruch pomiędzy kanałem (20) i wspornikiem (28, 30) w kierunku równoległym do głównej osi (12).
2. 2. Hybrydowa konstrukcja, według zastrz. 1, znamienna tym, że kanał rozprowadzający (20) i wspornik (28, 30) są połączone ze sobą poprzez elementy powierzchni prowadzącej (32), która umożliwia względne ślizganie się w kierunku równoległym do wcześniej wspomnianej głównej osi (12).
3. 3. Hybrydowa konstrukcja według zastrz. 2, znamienna tym, że powierzchnia łącząca (32) zapobiega względnym ruchom w kierunkach prostopadłych do wcześniej wspomnianej osi głównej (12).
4. 4. Hybrydowa konstrukcja według zastrz. 1, znamienna tym, że kanał rozprowadzający (20) i wspornik (28, 30) są wykonane z tworzyw sztucznych, które są inne lub nie współgrają ze sobą pod względem chemicznym.
5. 5. Hybrydowa konstrukcja według zastrz. 4, znamienna tym, że jedna czwarta tworzyw sztucznych stanowi układ bezpostaciowy, jedna druga tworzyw sztucznych stanowi układ krystaliczny.
6. 6. Hybrydowa konstrukcja według zastrz. 5, znamienna tym, że wcześniej wspomniane tworzywo sztuczne układu bezpostaciowego zawiera ABS lub mieszankę ABS i poliwęglanu.
7. 7. Hybrydowa konstrukcja według zastrz. 5, znamienna tym, że wcześniej wspomniane tworzywo sztuczne układu krystalicznego zawiera homopolimer polipropylenu lub copolimer polipropylenu.
8. 8. Sposób wytwarzania hybrydowego układu wspierającego dla samochodowej tablicy rozdzielczej, znamienny tym, że dostarcza się metalowy element poprzeczny, mający wydłużony kształt wzdłuż osi głównej, po czym współformuje się pierwsze tworzywo sztuczne na jednej części elementu poprzecznego (10) i tworzy się zespół rozprowadzający powietrze, który zawiera co najmniej jeden kanał o wydłużonym kształcie (20) i jeden pojemnik rozprowadzający (22) zamocowany do elementu poprzecznego (10) poprzez współformowanie, a następnie wtryskuje się drugie tworzywo sztuczne i kształtuje się co najmniej jeden wspornik (28, 30) współuformowany na elemencie poprzecznym (10) i połączony z kanałem rozprowadzającym (20), tak aby umożliwić swobodny względny ruch pomiędzy kanałem (20) i wspornikiem (28, 30) w kierunku równoległym do wcześniej wspomnianego elementu poprzecznego.
9. 9. Sposób, według zastrz. 8, znamienny tym, że wtryskuje się drugie tworzywo sztuczne tym samym urządzeniem wtryskującym po zestaleniu się pierwszego tworzywa sztucznego.