具有复合梁结构和加强件的汽车横梁组件制造技术

本公开提供了“复合梁结构和加强件的汽车横梁组件”。本文提供了一种汽车横梁组件。复合梁结构横向延伸穿过车辆。车辆地板支架被设置在所述复合梁下方。复合加强件具有固定地接合到所述梁结构的第一部分和接合到所述车辆地板支架的第二部分。

Composite Beam Structures and Reinforcement Components for Automobile Cross Beams

The present disclosure provides a \composite beam structure and a reinforced automotive cross beam assembly\. This paper provides an automotive beam assembly. The composite beam structure extends horizontally through the vehicle. The vehicle floor bracket is arranged below the composite beam. The composite reinforcement is fixed to the first part of the beam structure and to the second part of the vehicle floor bracket.

【技术实现步骤摘要】
具有复合梁结构和加强件的汽车横梁组件
本公开总体上涉及一种用于车辆的汽车横梁组件，并且更具体地涉及一种由复合材料形成的汽车横梁组件。
技术介绍
常规的汽车横梁组件通常由焊接或粘合在一起的金属部件制成。由此产生的组件在设计上既笨重又有限制。因此，需要一种在不牺牲结构完整性的情况下赋予更大的设计灵活性的轻质汽车横梁组件和制造方法。本公开意图满足该需求。
技术实现思路
根据本公开的第一方面，提供了一种汽车横梁组件。复合梁结构横向延伸穿过车辆。车辆地板支架被设置在该复合梁下方。复合加强件具有固定地接合到该梁结构的第一部分和接合到该车辆地板支架的第二部分。本公开的第一方面的实施例可以包括以下特征中的任何一个或组合：·该复合梁结构包括用聚合物加强的短切碳纤维，而该复合加强件包括用聚合物加强的编织或连续碳纤维；·该聚合物包括尼龙或聚丙烯；·该复合加强件通过拉挤或挤压形成，并插入成型到该复合梁结构；·该复合加强件是直的并具有带封闭外周边的恒定横截面；·该复合加强件的第一部分固定地接合到该复合梁结构的下部中间部分，并且其中该复合加强件在该复合梁结构与该车辆地板支架之间垂直延伸；·该复合加强件是中空的并且是末端开口的，其中一个或多个通道中的一个从一端延伸到另一端；·该复合加强件具有一个或多个侧壁以及一个或多个突起，该一个或多个突起从该一个或多个侧壁延伸并横跨该一个或多个侧壁的整个长度；和·该复合加强件用钻穿该复合加强件的一个或多个机械紧固件接合到该车辆地板支架。根据本公开的第二方面，提供了一种汽车横梁组件。复合梁结构被配置为横向延伸穿过车辆。复合加强件与该复合梁结构分开形成，并通过插入成型工艺固定地接合到该复合梁结构，由此该复合梁结构被注塑成型，使得该复合梁结构部分地围绕该复合加强件。本公开的第二方面的实施例可以包括以下特征中的任何一个或组合：·该复合梁结构包括用聚合物加强的短切碳纤维，而该复合加强件包括用聚合物加强的编织或连续碳纤维；·该复合加强件通过拉挤或挤压单独形成；·该复合加强件是直的并具有带封闭外周边的恒定横截面；·该复合加强件是中空的并且是末端开口的，其中一个或多个内部通道从一端延伸到另一端；和·该复合加强件包括固定地接合到该复合梁结构的下部中间部分的第一部分和被配置为接合到车辆地板支架的第二部分。根据本公开的第三方面，提供了一种制造汽车横梁组件的方法，并且该方法包括以下步骤：拉挤或挤压复合加强件；将该复合加强件插入注塑模具中；以及注塑成型复合梁结构，使得该复合梁结构部分地围绕该复合加强件，其中该复合梁结构被配置为横向延伸穿过车辆。本公开的第三方面的实施例可以包括以下特征中的任何一个或组合：·该复合梁结构包括用聚合物加强的短切碳纤维，而该复合加强件包括用聚合物加强的编织或连续碳纤维；·该复合加强件是直的并具有带封闭外周边的恒定横截面；·该复合加强件是中空的并且是末端开口的，其中一个或多个内部通道从一端延伸到另一端；和·该复合加强件包括固定地接合到该复合梁结构的下部中间部分的第一部分和被配置为接合到车辆地板支架的第二部分。在研究以下说明书、权利要求和附图之后，本领域技术人员将理解和明白本公开的这些和其他方面、目标和特征。附图说明在附图中：图1示出了车辆的前乘客舱，其中多个负载至少部分地由汽车横梁组件支撑；图2示出了汽车横梁组件的复合梁结构和复合加强件；图3是沿着图2的线III-III截取的复合加强件的截面图；图4示出了复合加强件的替代实施例；图5示出了固定到车辆地板支架的复合加强件；和图6是制造汽车横梁组件的方法的流程图。具体实施方式根据需要，本文公开了本公开的详细实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例性的并可以各种和替代形式体现。附图不一定是详细设计的，并且一些示意图可能被夸大或最小化以示出功能概况。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应当被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本公开的代表性基础。如本文所使用的，术语“和/或”在用于两项或更多项的列表时表示可以单独地采用所列出项中的任一个，或者可以采用所列出项中的两项或更多项的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，则组合物可以含有：仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或者A、B和C的组合。参考图1，示出了车辆12的前乘客舱10。前乘客舱10包括仪表板14，该仪表板至少部分地由汽车横梁组件16支撑，该车横梁组件总体以虚线示出。出于示例性目的，汽车横梁组件16还可以至少部分地支撑暖通空调(HVAC)单元(未示出)、一个或多个乘客安全气囊(未示出)、转向柱18和方向盘20以及杂物箱22。然而，应当理解，如果需要，汽车横梁组件16可以另外地或替代地支撑其他负载。除了为各种车辆部件提供支撑之外，汽车横梁组件16还用于为车辆12提供稳定性并抵抗由车辆碰撞引起的压缩力。继续参考图1，汽车横梁组件16通常位于仪表板14的车辆前方，并包括复合梁结构24、复合加强件26和车辆地板支架28。在所描绘的实施例中，复合梁结构24横向延伸穿过车辆12。复合梁结构24可以直接支撑仪表板14和/或其他负载，并可以接合到车辆车架、侧柱30和31、和/或车辆12的其他合适结构。车辆地板支架28被设置在复合梁结构24下方，并被配置为部分地接纳复合加强件26。复合加强件26在复合梁结构24与车辆地板支架28之间垂直延伸并固定地与其接合。在组装时，复合加强件26与复合梁结构24分开形成。具体地，可以预期复合加强件26可以通过拉挤或挤压形成。一旦形成，复合加强件26就通过插入成型工艺固定地接合到复合梁结构24，由此复合梁结构24被注塑成型，使得复合梁结构24部分地围绕复合加强件26。关于本文提供的实施例，复合梁结构24包括用聚合物加强的短切碳纤维，该聚合物诸如但不限于尼龙或聚丙烯。复合加强件26包括也用聚合物加强的编织或连续碳纤维，该聚合物诸如但不限于尼龙或聚丙烯。有利地，拉挤或挤压复合加强件26并将复合加强件26插入成型到复合梁结构24形成整体支撑结构，其是轻质的并在结构上等同于通常由钢、镁或其他金属构造的并具有焊接或粘合在一起的多个件的常规梁结构。另外地，拉挤或挤压的复合材料(诸如复合加强件26)是各向同性的并受益于具有高杨氏模量和多种可能的几何形状。因此，可以预期其他拉挤或挤压的复合材料可以插入成型到复合梁结构24以提供高应力区域的更大刚度和设计灵活性。参考图2，复合梁结构24示例性地包括用于容纳不同负载的各种框架区域32以及用于允许使用机械紧固件、粘合剂等将不同负载固定到复合梁结构24的附接点33。附接点33还可以用于将复合梁结构24固定到车辆12。在所描绘的实施例中，复合加强件26是直的并包括第一部分34和第二部分36。第一部分34大致对应于复合加强件26的上部范围，而第二部分36大致对应于复合加强件26的下部范围。复合加强件26的第一部分34通过本文先前描述的插入成型工艺固定地接合到复合梁结构24的下部中间部分38。应当明白，附加的拉挤或挤压复合材料可以在别处(包括在车身和/或周边部分处)接合到复合梁结构24。参考图3，复合加强件26具有带封闭外周边42的恒定横截面40。另外地，复合加强件26是中空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车横梁组件，其包括：复合梁结构，其横向延伸穿过车辆；车辆地板支架，其被设置在所述复合梁下方；和复合加强件，其具有固定地接合到所述梁结构的第一部分和接合到所述车辆地板支架的第二部分。

【技术特征摘要】
2017.12.11 US 15/837,6061.一种汽车横梁组件，其包括：复合梁结构，其横向延伸穿过车辆；车辆地板支架，其被设置在所述复合梁下方；和复合加强件，其具有固定地接合到所述梁结构的第一部分和接合到所述车辆地板支架的第二部分。2.如权利要求1所述的汽车横梁组件，其中所述复合梁结构包括用聚合物加强的短切碳纤维，而所述复合加强件包括用聚合物加强的编织或连续碳纤维。3.如权利要求2所述的汽车横梁组件，其中所述聚合物包括尼龙或聚丙烯。4.如权利要求1所述的汽车横梁组件，其中所述复合加强件通过拉挤或挤压形成，并插入成型到所述复合梁结构。5.如权利要求1所述的汽车横梁组件，其中所述复合加强件是直的并具有带封闭外周边的恒定横截面。6.如权利要求1所述的汽车横梁组件，其中所述复合加强件的所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖理·D·马伦，小安东尼·利吉，卢力，尼古拉斯·安德鲁·马佐奇，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US