混合復(fù)合材料儀表板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體而言涉及復(fù)合材料部件設(shè)計，更具體而言，涉及復(fù)合材料車輛儀表板設(shè)計及制造復(fù)合材料車輛儀表板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛利用輕質(zhì)部件和設(shè)計以減小車輛重量，尤其是車輛的大型內(nèi)部部件(例如儀表板)的重量，正變得越加普遍。重量減小能夠提高車輛性能和燃料經(jīng)濟性?？赏ㄟ^將車輛部件的當(dāng)前材料使用較輕重量的材料進行替換來實現(xiàn)重量節(jié)省。然而，在某些情況下，車輛中使用的較輕重量的材料與它們較重的對應(yīng)部件相比具有較小的機械完整性。
[0003]在其他情況下，某些較輕重量的材料，例如碳纖維復(fù)合材料，與傳統(tǒng)材料相比實際上可具有改良的機械性能。遺憾的是，使用這些材料制造車輛部件的制造成本可能過高或者至少不足夠低以彌補車輛性能的潛在改良和燃料經(jīng)濟性。此外，這些較強的復(fù)合材料通常使用在僅具有一個或者少量實際需要提高機械性能的區(qū)域的大型車輛部件中。
[0004]因此，人們需要與傳統(tǒng)車輛部件相比具有更佳或相當(dāng)?shù)臋C械性能的較輕質(zhì)車輛部件。人們還需要為了特定應(yīng)用在這些部件的特定區(qū)域定制機械特性，從而使昂貴的加強材料的使用最少以及部件中需要之處的機械特性的增強最大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，車輛儀表板包括加強件和基板，加強件包括尼龍樹脂內(nèi)的多個短切碳纖維，基板與加強件連接?；灏猃垬渲瑑?nèi)的多個短切碳纖維和短切玻璃纖維?；鍍?nèi)的多個短切碳纖維和短切玻璃纖維分離以使碳纖維和玻璃纖維各自基本上聚集在基板的駕駛員側(cè)部分和乘客側(cè)部分。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，車輛儀表板包括第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，第一構(gòu)件具有第一樹脂內(nèi)的纖維材料，第二構(gòu)件連接至第一構(gòu)件。第二構(gòu)件具有駕駛員側(cè)部分、乘客側(cè)部分和中央控制臺部分。駕駛員側(cè)部分具有第二樹脂內(nèi)的第一纖維材料，乘客側(cè)部分具有第二樹脂內(nèi)的第二纖維材料，中央控制臺部分具有第二樹脂內(nèi)的第一纖維材料與第二纖維材料的混合物。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，車輛部件包括第一部分和第二部分，第一部分具有第一樹脂內(nèi)的第一纖維材料，第二部分包括第二樹脂內(nèi)的第二纖維材料。邊界區(qū)域具有第一樹脂與第二樹脂內(nèi)的第一纖維材料與第二纖維材料的混合物。第一部分和第二部分基本上分別靠近車輛中的駕駛員側(cè)區(qū)段和乘客側(cè)區(qū)段。
[0008]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在研究以下說明書、權(quán)利要求書以及附圖后，將了解和理解本發(fā)明的上述方面和其他方面、目的和特點。
【附圖說明】
[0009]附圖中:
[0010]圖1是根據(jù)一個實施例的車輛內(nèi)的車輛儀表板的前視立體圖；
[0011 ] 圖2是圖1中所示的儀表板的俯視立體分解圖；
[0012]圖3是根據(jù)又一實施例的車輛部件的仰視圖；
[0013]圖4是根據(jù)一額外實施例的注塑成型系統(tǒng)的俯視立體圖；
[0014]圖5A是圖4中的注塑成型系統(tǒng)在將熔化的復(fù)合材料注入模具的步驟期間其沿線X-X截取的截面圖；
[0015]圖5B是圖4中的注塑成型系統(tǒng)在冷卻熔化的復(fù)合材料的步驟期間沿線X-X截取的截面圖；以及
[0016]圖6是根據(jù)另一實施例使用圖4中的注塑成型系統(tǒng)形成車輛部件的方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]在本文的說明中，術(shù)語“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“豎直”、“水平”以及它們的衍生詞應(yīng)與本發(fā)明在圖1中的定向相關(guān)。然而，應(yīng)理解，除非有明確地相反規(guī)定，本發(fā)明可采用各種替代定向。還應(yīng)理解，附圖中例示并在以下說明書中描述的具體裝置和方法僅僅是隨附權(quán)利要求書中界定的本發(fā)明概念的示例性實施例。因此，不應(yīng)將與本文中公開的實施例相關(guān)的具體尺寸和其他物理特性視為具有限制性，除非權(quán)利要求書明確地另有所指O
[0018]參見圖1，所示了車輛14的艙室10。車輛14包括駕駛員側(cè)區(qū)域18和乘客側(cè)區(qū)域22。在艙室10內(nèi)具有儀表板26和其他車輛部件，例如擋風(fēng)玻璃36。儀表板26位于艙室10內(nèi)車輛前部、擋風(fēng)玻璃36下方。儀表板26具有駕駛員側(cè)部分40、中央控制臺(center-stack)部分44和乘客側(cè)部分48。儀表板26的這些部分，以及這些部分內(nèi)部的特定區(qū)域或位置通常具有不同的機械特性要求。
[0019]在本發(fā)明中使用的“外側(cè)”是指最靠近車輛14內(nèi)的駕駛員側(cè)車門52和乘客側(cè)車門56的橫向側(cè)部或區(qū)域。本發(fā)明中使用的術(shù)語“內(nèi)側(cè)”是指車輛14內(nèi)從橫向相對的外側(cè)側(cè)部或區(qū)域往內(nèi)的中央?yún)^(qū)域。
[0020]儀表板26的駕駛員側(cè)部分40和乘客側(cè)部分48基本上分別靠近車輛14的駕駛員側(cè)區(qū)域18和乘客側(cè)區(qū)域22。儀表板26的駕駛員側(cè)部分40包括由組合儀表罩64覆蓋的組合儀表60。轉(zhuǎn)向柱68定位于組合儀表60的下方。轉(zhuǎn)向柱68由儀表板26支撐并與車輛儀表板26前方的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(未示出)接合。轉(zhuǎn)向柱68通過儀表板26從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)延伸進入艙室10。轉(zhuǎn)向柱68具有方向盤72，方向盤72設(shè)置在車輛14的艙室10內(nèi)的駕駛員側(cè)區(qū)域18中。方向盤72包括駕駛員氣囊76，駕駛員氣囊76在發(fā)生車輛碰撞事件時展開。因此，儀表板26的駕駛員側(cè)部分40會具有苛刻的機械要求，尤其是在其必須支撐受到可變荷載和運動的其他車輛部件(例如方向盤68)的位置處。
[0021]仍參見圖1，側(cè)面通風(fēng)口 80設(shè)置在儀表板26的每個外側(cè)。儀表板26還包含位于儀表板26的中央控制臺部分44內(nèi)的一組中央排氣口 84。儀表板26的中央控制臺部分44位于駕駛員側(cè)部分40與乘客側(cè)部分48之間。中央控制臺部分44包括可由車輛14的駕駛員側(cè)區(qū)域18和乘客側(cè)區(qū)域22兩者的乘員操作的界面88。中央控制臺部分44連接至儀表板26的駕駛員側(cè)部分40和乘客側(cè)部分48兩者。
[0022]還如圖1中所示，儀表板26的乘客側(cè)部分48包括手套箱組件110、位于組件110上方的乘客氣囊組件114。手套箱組件110包括手套箱門118，手套箱門118允許進入手套箱倉(未示出)。在一些實施例中，手套箱組件110是與儀表板26分離的部件，并在制造期間插入和附接。在其他實施例中，組件110的手套箱倉利用儀表板126的儀表板基板120(圖2) 一體形成，且手套箱門118是在制造期間附接的獨立部件。根據(jù)乘客側(cè)部分48的構(gòu)造，其可能具有需要額外機械加強的中央?yún)^(qū)域或位置，例如在其包含或附接至手套箱組件Il0的位置。
[0023]再次參見圖1，乘客氣囊組件114包括乘客氣囊滑槽124 (圖2)，以及其他部件，例如乘客氣囊、氣囊罐和充氣裝置。在車輛碰撞事件中，乘客氣囊被充氣裝置(未示出)充氣，從而導(dǎo)致乘客氣囊從罐膨脹通過乘客氣囊滑槽124 (圖2)并到達儀表板26之外。氣囊的充氣和膨脹在周圍部件中產(chǎn)生高應(yīng)力，如果儀表板26未正確加強，高應(yīng)力可能導(dǎo)致儀表板26的結(jié)構(gòu)失效。在一些實施例中，儀表板26的儀表板基板120 (圖2)也可包括用于駕駛員側(cè)區(qū)域18和乘客側(cè)區(qū)域22兩者的乘員的膝部氣囊罐，可能需要額外加強。
[0024]現(xiàn)在參見圖2，儀表板26包括儀表板基板120和加強件150。加強件150位于基板120的車輛前方并在多個點連接至基板120。基板120與加強件150可通過膠粘、振動焊接、熱板焊接或其他形式的接合進行連接。加強件150包括駕駛員側(cè)部分154、中央控制臺部分158和乘客側(cè)部分162。加強件150限定駕駛員側(cè)部分154和乘客側(cè)部分162上相應(yīng)的轉(zhuǎn)向柱孔口 166和手套箱孔口 170。凸緣174位于加強件150的中央控制臺部分158內(nèi)并向車后延伸以與基板120的中央控制臺部分180接合和連接。
[0025]還如圖2中所示，儀表板基板120包括駕駛員側(cè)部分184、中央控制臺部分180和乘客側(cè)部分188。基板120的駕駛員側(cè)部分184限定轉(zhuǎn)向柱開口 192，當(dāng)基板120與加強件150連接時，轉(zhuǎn)向柱開口 192與加強件150的轉(zhuǎn)向柱孔口 166對準(zhǔn)。轉(zhuǎn)向柱68(圖1)穿過轉(zhuǎn)向柱孔口 166和轉(zhuǎn)向柱開口 192兩者，并經(jīng)由轉(zhuǎn)向柱安裝區(qū)域196附接至基板120，如圖2中所示。轉(zhuǎn)向柱安裝區(qū)域196位于基板120上并靠近轉(zhuǎn)向柱