制造混雜復(fù)合材料儀表板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及復(fù)合材料組件設(shè)計，并且尤其涉及復(fù)合材料車輛儀表板設(shè)計及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛使用重量輕的組件和設(shè)計一一尤其是大規(guī)模的、例如儀表板這樣的車輛內(nèi)部組件一一變得越來越普遍目的是降低車輛重量。重量降低可以增加車輛性能和燃油經(jīng)濟性?？梢杂幂^輕重量的材料替代車輛組件現(xiàn)有的材料實現(xiàn)重量的節(jié)省。然而，一些情況下車輛中使用的較輕重量的材料比它們較重重量的對應(yīng)物具有更少的機械完整性。
[0003]在其它情況下，實際上某些較輕重量的材料例如碳纖維復(fù)合材料比常規(guī)材料具有改進的機械性能。不幸地，用這些材料制作車輛組件的生產(chǎn)成本是過高的或者至少不足夠低到抵消潛在的車輛性能的改進和燃油的經(jīng)濟性。進一步地，這些更堅固的復(fù)合材料通常在具有實際上僅僅一個或一些需要高機械性能的區(qū)域的大型車輛組件中使用。
[0004]因此，當與常規(guī)材料相比時，較輕重量車輛材料需要具有較好或可比的機械性能。也需要這些組件的特定區(qū)域的機械性能適應(yīng)特定應(yīng)用，因此在組件需要的地方盡量最小化昂貴的增強材料的使用和最大化機械性能的增強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種形成車輛儀表板的方法包括以下步驟:熔化具有碳纖維和尼龍樹脂的第一復(fù)合材料；以及熔化具有玻璃纖維和尼龍樹脂的第二復(fù)合材料。該方法還包括以下步驟:將熔化的復(fù)合材料注入儀表板模具使得碳和玻璃纖維的每個實質(zhì)上集中在模具的各自的駕駛員側(cè)和乘客側(cè)部；以及冷卻熔化的復(fù)合材料形成儀表板。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種形成車輛組件的方法包括以下步驟:熔化具有第一纖維材料和第一樹脂的第一復(fù)合材料；以及熔化具有第二纖維材料和第二樹脂的第二復(fù)合材料。該方法還包括以下步驟:將熔化的復(fù)合材料注入模具使得第一和第二復(fù)合材料的每個實質(zhì)上集中在模具的各自的第一和第二部；以及冷卻熔化的復(fù)合材料形成車輛組件。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種形成車輛組件的方法包括以下步驟:熔化具有第一纖維材料和樹脂的第一復(fù)合材料；以及熔化具有第二纖維材料和樹脂的第二復(fù)合材料。該方法還包括以下步驟:將第一和第二熔化的復(fù)合材料的實質(zhì)部分注入模具的各自的第一和第二部；以及冷卻模具形成具有包含第一和第二復(fù)合材料的混合物的邊界區(qū)域的車輛組件。
[0008]參照以下說明書、權(quán)利要求書和附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解和領(lǐng)會本發(fā)明的這些和其它方面、目的以及特征。
【附圖說明】
[0009]在圖中:
[0010]圖1是根據(jù)一個實施例的車輛內(nèi)的車輛儀表板的主透視圖；
[0011]圖2是圖1中說明的儀表板的分解的俯視透視圖；
[0012]圖3是根據(jù)另一個實施例的車輛組件的底部立視圖；
[0013]圖4是根據(jù)附加實施例的注塑成型系統(tǒng)的俯視透視圖；
[0014]圖5A是沿X-X線的在將熔化的復(fù)合材料注入模具的步驟過程中的圖4的注塑成型系統(tǒng)的剖視圖；
[0015]圖5B是沿X-X線的在冷卻熔化的復(fù)合材料的步驟過程中的圖4的注塑成型系統(tǒng)的剖視圖；以及
[0016]圖6根據(jù)另一個實施例的使用圖4的注塑成型系統(tǒng)成形車輛組件的方法的原理圖。
【具體實施方式】
[0017]這里為了說明的目的，術(shù)語“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”以及它們的衍生詞是指以本發(fā)明圖1中為方向。然而，應(yīng)當理解的是本發(fā)明可以假定不同的可替換的方向，除非明確指定為相反的。還應(yīng)當理解的是附圖中說明的具體的裝置和過程，以及以下說明書中說明的僅僅是由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的思想的示例性實施例。因此，這里公開的涉及實施例的具體尺寸和其它物理特征并不考慮為限制，除非權(quán)利要求另外明確說明。
[0018]參照圖1，說明了車輛14的客艙10。車輛14包括駕駛員側(cè)區(qū)域18和乘客側(cè)區(qū)域
22?？团?0的內(nèi)部除例如擋風玻璃36這樣的其它車輛組件外是儀表板26。儀表板26位于車輛的客艙10的前面擋風玻璃36的下方。儀表板26具有駕駛員側(cè)部40、中控面板部44以及乘客側(cè)部48。儀表板26的這些部以及它們內(nèi)部的特定區(qū)域或位置通常具有不同的機械性能要求。
[0019]本發(fā)明使用的“外側(cè)”指的是最靠近車輛14中的駕駛員側(cè)車門52和乘客側(cè)車門56的側(cè)面或區(qū)域。本發(fā)明使用的術(shù)語“內(nèi)側(cè)”指的是與外側(cè)側(cè)面或區(qū)域橫向相對的車輛14內(nèi)側(cè)的中心區(qū)域。
[0020]儀表板26的駕駛員側(cè)和乘客側(cè)部40、48實質(zhì)上靠近車輛14的各自的駕駛員側(cè)和乘客側(cè)區(qū)域18、22。儀表板26的駕駛員側(cè)部40包括由儀表盤罩64覆蓋的儀表盤60。位于儀表盤60下面的是轉(zhuǎn)向柱68。轉(zhuǎn)向柱68由儀表板26支撐并與車輛的儀表板26前面的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(未示出)接合。轉(zhuǎn)向柱68穿過儀表板26從轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向客艙10延伸。轉(zhuǎn)向柱68具有設(shè)置在車輛14的客艙10中的駕駛員側(cè)區(qū)域18中的方向盤72。方向盤72包括在車輛碰撞事件時展開的駕駛員安全氣囊76。就這一點而言，儀表板26的駕駛員側(cè)部40會具有要求高的機械要求，尤其是在必須支撐車輛其它遭受可變負荷和運動的組件一一例如轉(zhuǎn)向柱68——的位置。
[0021]仍然參照圖1，設(shè)置在儀表板26的每個外側(cè)面的是側(cè)面通氣孔80。儀表板26也包括一組位于儀表板26的中控面板部44的中心通氣孔84。儀表板26的中控面板部44位于駕駛員側(cè)部40和乘客側(cè)部48之間。中控面板部44包括可由車輛14的駕駛員側(cè)和乘客側(cè)區(qū)域18、22 二者的乘員操控的界面88。中控面板部44與儀表板26的駕駛員側(cè)部40和乘客側(cè)部48 二者連接。
[0022]圖1中也說明了儀表板26的乘客側(cè)部48包括雜物箱總成110和位于總成110之上的乘客安全氣囊總成114。雜物箱總成110包括允許進入雜物箱倉(未示出)的雜物箱門118。在一些實施例中，雜物箱總成110是與儀表板26分離的組件并且在制造過程中被插入和附接的。在其它實施例中，總成110的雜物箱倉整體形成于儀表板26的儀表板基底120(圖2)上，并且雜物箱門118是在制造過程中附接的單獨的組件。取決于乘客側(cè)部48的結(jié)構(gòu)，可以具有需要額外的機械增強的中心區(qū)域或位置，例如包含或附接于雜物箱總成110的地方。
[0023]再次參照圖1，乘客安全氣囊總成114包括乘客安全氣囊槽124 (圖2)，以及其它組件，例如乘客安全氣囊、安全氣囊罐和氣體發(fā)生器。在車輛碰撞事件過程中，乘客安全氣囊由氣體發(fā)生器(未示出)充氣，從而使得乘客安全氣囊從罐中膨脹穿過乘客安全氣囊槽124(圖2)并離開儀表板26。如果儀表板26沒有適當加固，則安全氣囊的充氣和膨脹在周圍的組件中產(chǎn)生會導(dǎo)致儀表板26的結(jié)構(gòu)損壞的高應(yīng)力。在一些實施例中，儀表板26的儀表板基底120 (圖2)也可以包括用于駕駛員側(cè)和乘客側(cè)區(qū)域18、22 二者的乘員的膝蓋安全氣囊罐，這潛在地需要附加的加固。
[0024]現(xiàn)在參照圖2，儀表板26包括儀表板基底120和加強件150。加強件150位于車輛基底120的前面并在多個點處與基底120耦接?；?20和加強件150可以通過粘合劑、振動焊接、熱板焊接或其它連接形式的連接耦接。加強件150包括駕駛員側(cè)部154、中控面板部158以及乘客側(cè)部162。加強件150在各自的駕駛員側(cè)和乘客側(cè)部154、162上限定了轉(zhuǎn)向柱孔166和雜物箱孔170。凸緣174位于加強件150的中控面板部158內(nèi)，并向車輛后方延伸與基底120的中控面板部180接合和耦接。
[0025]圖2也描述了儀表板基底120包括駕駛員側(cè)部184、中控面板部180以及乘客側(cè)部188?；?20的駕駛員側(cè)部184限定了當基底120與加強件150耦接時與加強件150的轉(zhuǎn)向柱孔166相對