用于汽車底盤結(jié)構(gòu)的碳纖維橫梁構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及用于汽車底盤結(jié)構(gòu)的橫梁構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車底盤結(jié)構(gòu)可以包括橫梁構(gòu)件，其在兩個(gè)縱向車架縱梁之間延伸側(cè)向地。通常，橫梁構(gòu)件用于支撐變速器，以及為縱向車架縱梁提供側(cè)向支撐。橫梁構(gòu)件必須以最小的重量提供所需拉伸和撓曲強(qiáng)度，以便改善車輛的燃料效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]提供一種用于汽車底盤結(jié)構(gòu)橫梁構(gòu)件。橫梁構(gòu)件包括第一部分和第二部分。第一部分沿縱向軸線延伸，且包括垂直于縱向軸線的大致U形的橫截面。第二部分沿縱向軸線延伸，且包括垂直于縱向軸線的大致倒U形的橫截面。第一部分和第二部分附接在一起，以限定沿縱向軸線延伸的管狀結(jié)構(gòu)，且限定中空內(nèi)部區(qū)域。第一部分和第二部分每一個(gè)包括碳纖維強(qiáng)化的熱朔性樹脂材料且用該材料制造。
[0004]因?yàn)闄M梁構(gòu)件用碳纖維強(qiáng)化的熱朔性樹脂材料制造，所以橫梁構(gòu)件比類似大小和形狀的用鋼或其他金屬制造的構(gòu)件更輕，而仍能提供所需的拉伸和撓曲強(qiáng)度。進(jìn)而，因?yàn)闄M梁構(gòu)件用碳纖維強(qiáng)化的熱朔性樹脂材料制造，所以橫梁構(gòu)件的形狀可以變化，以優(yōu)化橫梁構(gòu)件的各種區(qū)域中所需的剛度和/或強(qiáng)度。
[0005]本發(fā)明提供一種用于汽車底盤結(jié)構(gòu)的橫梁構(gòu)件，所述橫梁構(gòu)件包括:第一部分，沿縱向軸線延伸且具有垂直于縱向軸線的大致U形橫截面；和第二部分，沿縱向軸線延伸且具有垂直于縱向軸線的大致倒U形橫截面；其中第一部分和第二部分附接在一起，以限定沿縱向軸線延伸且具有中空內(nèi)部區(qū)域的管狀結(jié)構(gòu)；和其中第一部分和第二部分每一個(gè)包括碳纖維強(qiáng)化的熱朔性樹脂材料且用該材料制造。
[0006]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分和第二部分中的至少一個(gè)包括壁厚度，所述壁厚度在沿縱向軸線的軸向方向上和在垂直于縱向軸線的橫向方向上同時(shí)變化。
[0007]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分和第二部分的壁厚度包括十毫米(1mm)的最大變化。
[0008]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分包括底部壁、第一側(cè)壁、和第二側(cè)壁，第一部分的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁分別從底部壁的相反側(cè)向邊緣延伸到其遠(yuǎn)端邊緣，且其中第二部分包括頂部壁、第三側(cè)壁和第四側(cè)壁，第二部分的第三側(cè)壁和第四側(cè)壁分別從頂部壁的相反側(cè)向邊緣延伸到其遠(yuǎn)端邊緣。
[0009]在所述的橫梁構(gòu)件中，底部壁的壁厚度與第一部分的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁的壁厚度不同，且其中頂部壁的壁厚度與第二部分的第三側(cè)壁和第四側(cè)壁的壁厚度不同。
[0010]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分包括從第一部分的第一側(cè)壁的遠(yuǎn)端邊緣向外離開管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部延伸的第一側(cè)凸緣，和從第一部分的第二側(cè)壁的遠(yuǎn)端邊緣向外離開管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部延伸的第二側(cè)凸緣；第二部分包括從第二部分的第三側(cè)壁的遠(yuǎn)端邊緣向外離開管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部延伸的第三側(cè)凸緣，和從第二部分的第四側(cè)壁的遠(yuǎn)端邊緣向外離開管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部延伸的第四側(cè)凸緣；第一部分的第一側(cè)凸緣和第二部分的第三側(cè)凸緣設(shè)置為鄰接接合，以限定第一凸緣連結(jié)部，且第一部分的第二側(cè)凸緣和第二部分的第四側(cè)凸緣設(shè)置為鄰接接合，以限定第二凸緣連結(jié)部；和第一部分和第二部分沿第一凸緣連結(jié)部和第二凸緣連結(jié)部彼此附接。
[0011]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分的第一側(cè)凸緣和第二側(cè)凸緣包括用于分別接合第二部分的第三側(cè)凸緣和第四側(cè)凸緣的至少一個(gè)突脊，或第二部分的第三側(cè)凸緣和第四側(cè)凸緣包括分別用于接合第一部分的第一側(cè)凸緣和第二側(cè)凸緣的至少一個(gè)突脊，以加強(qiáng)沿第一凸緣連結(jié)部和第二凸緣連結(jié)部的第一部分和第二部分之間的附接。
[0012]所述的橫梁構(gòu)件進(jìn)一步包括金屬間隔件，該金屬間隔件設(shè)置在第一部分和第二部分之間且附接到第一部分和第二部分，其中金屬間隔件在第一凸緣連結(jié)部和第二凸緣連結(jié)部之間與縱向軸線成橫向地延伸，以抵抗管狀結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓縮。
[0013]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁每一個(gè)限定在其中支撐所述金屬間隔件的凹入部分，且第二部分的第三側(cè)壁和第四側(cè)壁每一個(gè)限定在其中支撐所述金屬間隔件的凸起部分，且其中凸起部分和凹入部分中的至少一個(gè)包括用于接合金屬間隔件的至少一個(gè)突脊，以加強(qiáng)第一部分和金屬間隔件之間的附接以及第二部分和金屬間隔件之間的附接。
[0014]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分限定第一部分的底部壁和第一側(cè)壁之間的第一角度，和第一部分的底部壁和第二側(cè)壁之間的第二角度，其中第二部分限定第二部分的頂部壁和第三側(cè)壁之間的第三角度，和第二部分的頂部壁和第四側(cè)壁之間的第四角度，且其中第一角度、第二角度、第三角度和第四角度每一個(gè)大于九十度(90° )。
[0015]所述的橫梁構(gòu)件進(jìn)一步包括金屬插入件，該金屬插入件設(shè)置在第二部分的頂部壁中且被該頂部壁支撐，其中金屬插入件包括垂直于頂部壁的長度，該長度等于或大于頂部壁的壁厚度，以限制頂部壁的壓縮。
[0016]在所述的橫梁構(gòu)件中，金屬插入件限定長方形開口，所述長方形開口具有垂直于縱向軸線且平行于頂部壁的長尺寸和平行于縱向軸線且平行于頂部壁的短尺寸。
[0017]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分和第二部分通過超聲焊接工藝、粘接劑結(jié)合工藝、機(jī)械緊固工藝、振動(dòng)焊接工藝、熱焊接工藝、溶劑焊接工藝其而附接一起。
[0018]在所述的橫梁構(gòu)件中，管狀結(jié)構(gòu)包括從第一部分和第二部分中的至少一個(gè)向內(nèi)延伸到內(nèi)部區(qū)域中的至少一個(gè)肋。
[0019]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分和第二部分每一個(gè)分別用壓縮成形過程制造。
[0020]本發(fā)明還提供一種用于汽車底盤結(jié)構(gòu)的橫梁構(gòu)件，所述橫梁構(gòu)件包括:第一部分，包括碳纖維強(qiáng)化的熱朔性樹脂材料，沿縱向軸線延伸，且具有垂直于縱向軸線的大致U形橫截面；和第二部分，包括碳纖維強(qiáng)化的熱朔性樹脂材料，沿縱向軸線延伸，且具有垂直于縱向軸線的大致倒U形橫截面；其中第一部分和第二部分附接在一起，以限定沿縱向軸線延伸且具有中空內(nèi)部區(qū)域的管狀結(jié)構(gòu)；和其中第一部分和第二部分中的其中至少一個(gè)包括壁厚度，所述壁厚度在沿縱向軸線的軸向方向上和垂直于縱向軸線，厚度在一點(diǎn)五毫米(1.5mm)的最小厚度到^ 點(diǎn)毫米(11.5mm)的最大厚度之間。
[0021]在所述的橫梁構(gòu)件中，第一部分包括底部壁、第一側(cè)壁、和第二側(cè)壁，第一部分的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁分別從底部壁的相反側(cè)向邊緣延伸到其遠(yuǎn)端邊緣，且其中第二部分包括頂部壁、第三側(cè)壁和第四側(cè)壁，第二部分的第三側(cè)壁和第四側(cè)壁分別從頂部壁的相反側(cè)向邊緣延伸到其遠(yuǎn)端邊緣。
[0022]在所述的橫梁構(gòu)件中，底部壁的壁厚度與第一部分的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁的壁厚度不同，且其中頂部壁的壁厚度與第二部分的第三側(cè)壁和第四側(cè)壁的壁厚度不同。
[0023]所述的橫梁構(gòu)件進(jìn)一步包括金屬插入件，所述金屬插入件設(shè)置在第二部分的頂部壁中且被該頂部壁支撐，其中金屬插入件包括垂直于頂部壁的長度，該長度大于頂部壁的壁厚，以限制頂部壁的壓縮。
[0024]如權(quán)利要求15所述的橫梁構(gòu)件，進(jìn)一步包括金屬間隔件，該金屬間隔件設(shè)置在第一部分和第二部分之間且附接到第一部分和第二部分，其中金屬間隔件在第一凸緣連結(jié)部和第二凸緣連結(jié)部之間與縱向軸線成橫向地延伸，以抵抗管狀結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓縮。
[0025]在下文結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)實(shí)施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1是用于汽車底盤結(jié)構(gòu)的橫梁構(gòu)件的示意性透視圖透視圖。
[0027]圖2是橫梁構(gòu)件的示意性側(cè)視圖。
[0028]圖3是橫梁構(gòu)件的示意性俯視圖。
[0029]圖4是沿橫梁構(gòu)件的縱向軸線截取的橫梁構(gòu)件的示意性橫截面視圖。
[0030]圖5是在第一位置的垂直于縱向軸線截取的橫梁構(gòu)件的示意性橫截面視圖。
[0031]圖6是在第二位置的垂直于縱向軸線截取的橫梁構(gòu)件的示意性橫截面視圖。
[0032]圖7是在第三位置的垂直于縱向軸線截取的橫梁構(gòu)件的示意性橫截面視圖。
[0033]圖8是橫梁構(gòu)件的示意性放大橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解例如“上”、“下”、“向上、“向下”、“頂”、“底”等是用于描述附圖，而不代表對(duì)本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明的范圍通過所附權(quán)利要求限定。進(jìn)而，在本文在可以以功能和/或邏輯模塊部件和/或各種處理步驟的方式來描述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這種模塊部件可以通過任何數(shù)量的硬件、軟件和/或固件部件(其配置為執(zhí)行具體功能)實(shí)現(xiàn)。
[0035]參見附圖，其中相同的附標(biāo)記在幾幅圖中指示相同的部件，橫梁構(gòu)件通常在20示出。橫梁構(gòu)件20用于汽車底盤結(jié)構(gòu)。橫梁構(gòu)件20在其每一個(gè)軸向端部處附接到底盤結(jié)構(gòu)的車架縱梁(未示出)。
[0036]參見圖1到5，橫梁構(gòu)件20沿縱向軸線22延伸，且包括第一部分24和第二部分26。第一部分24沿縱向軸線22延伸，且包括垂直于縱向軸線22的大致U形的橫截面。第二部分26