相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2015年9月17日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?2/220,047的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，故通過引用的方式將該臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容并入本文。

概括而言，本發(fā)明涉及車輛，更具體地而非限制性地而言，涉及車輛橫向構(gòu)件(例如，汽車橫梁)以及用于制造該汽車橫梁的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

車輛通常包含許多橫向構(gòu)件，僅舉幾例，包括汽車橫梁、前后隔板、立柱(例如a柱、b柱、c柱和/或d柱)、緩沖梁以及門梁，其中每一種橫向構(gòu)件可以用于各種目的中的一種或多種目的，例如涉及安全性、結(jié)構(gòu)完整性、降低噪聲振動(dòng)和不平順性(nvh)的那些目的等。例如，許多車輛包含汽車橫梁，其可以被配置為支撐儀表板、轉(zhuǎn)向柱、儀表操縱板、供熱通風(fēng)與空調(diào)(hvac)部件、氣囊等。通常，汽車橫梁被設(shè)計(jì)為剛性的，例如以抵抗和/或防止受支撐部件的不期望的移動(dòng)(比如，在碰撞的情況下)，增強(qiáng)車體的結(jié)構(gòu)完整性和/或降低nvh。

許多現(xiàn)有的汽車橫梁至少部分地由鋼和/或其他重金屬形成。一些現(xiàn)有的汽車橫梁可以至少部分地由諸如鎂、鋁等輕質(zhì)金屬形成。其他現(xiàn)有的汽車橫梁可以至少部分地由輕質(zhì)復(fù)合材料形成。

許多現(xiàn)有的汽車橫梁，不管其制造材料如何，都是多件式結(jié)構(gòu)，包含沖壓部件、支架、粱和/或諸如此類的組件。

在以下公開專利中公開了汽車橫梁的示例：(1)wo2013/182521；(2)wo2013/182524；和(3)wo2013/182522。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)有的汽車橫梁可能會(huì)受到許多缺點(diǎn)的影響。例如，包含鋼和/或其他重金屬的汽車橫梁可能是過重的，從而導(dǎo)致車輛性能的降低和/或組裝時(shí)間和/或成本的增加。作為進(jìn)一步的示例，包含諸如鎂、鋁、和/或諸如此類的輕質(zhì)金屬的現(xiàn)有的汽車橫梁可能相對(duì)昂貴并且可能需要增加工具維護(hù)(例如由于鑄件溫度要求的提高)。作為另外的示例，例如，由于與模制工序相關(guān)的困難,包含輕質(zhì)復(fù)合材料的現(xiàn)有的汽車橫梁可能需要復(fù)雜的、多件式結(jié)構(gòu)。此外，現(xiàn)有的多件式結(jié)構(gòu)的汽車橫梁可能使組裝工序復(fù)雜化(例如需要連接不同的材料)和/或過度增加重量、組裝時(shí)間和/或成本。如以下詳細(xì)地描述，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件能夠被配置為解決這些缺點(diǎn)中的一些或全部。

本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例通過在第一端和第二端之間延伸一定長(zhǎng)度的細(xì)長(zhǎng)梁構(gòu)造并且由包含塑性材料(或塑性部件)和一個(gè)或多個(gè)層壓件的復(fù)合體限定，其中至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁布置的層壓件沿細(xì)長(zhǎng)梁跨越小于長(zhǎng)度的50％的總距離，以例如提供降低的制造成本以及期望的結(jié)構(gòu)特性(例如剛度)。

本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例通過以下方式構(gòu)造：(1)細(xì)長(zhǎng)梁，其在第一端和第二端之間延伸，并且由包含塑性材料和一個(gè)或多個(gè)層壓件的復(fù)合體限定，其中，第一端和第二端中的至少一端限定進(jìn)入到細(xì)長(zhǎng)梁中的一個(gè)或多個(gè)開口，用于將細(xì)長(zhǎng)梁固定到車輛；和/或(2)包含塑性材料和一個(gè)或多個(gè)層壓件的復(fù)合體，該復(fù)合體限定細(xì)長(zhǎng)梁以及：(a)與細(xì)長(zhǎng)梁成一體并從細(xì)長(zhǎng)梁延伸出的第一支撐件；(b)與細(xì)長(zhǎng)梁成一體并從細(xì)長(zhǎng)梁延伸出(例如并且遠(yuǎn)離第一支撐件(如果存在))的第二支撐件；和/或(c)與細(xì)長(zhǎng)梁成一體并從細(xì)長(zhǎng)梁延伸出(例如，并且在第二支撐件(如果存在)旁邊并與其隔開)的第三支撐件，以例如：(i)安裝到車輛(例如通過細(xì)長(zhǎng)梁的第一和/或第二端、第一支撐件、第二支撐件和/或第三支撐件)，而不需要額外的、單獨(dú)的安裝部件(緊固件除外)，例如凸緣、托架和/或板(例如，提供降低的制造成本、裝配時(shí)間、和/或類似物)；和/或(ii)在單個(gè)模具(例如，包含一個(gè)或多個(gè)滑塊)和/或在單一和/或單步模制工序中模制。

本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例通過包含塑性材料和一個(gè)或多個(gè)層壓件的復(fù)合體構(gòu)造，該復(fù)合體限定細(xì)長(zhǎng)梁、從細(xì)長(zhǎng)梁延伸出的第一支撐件和/或從細(xì)長(zhǎng)梁延伸出的第二支撐件(例如并且遠(yuǎn)離第一支撐件(如果存在))，其中一個(gè)或多個(gè)層壓件各自至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁、第一支撐件和/或第二支撐件布置，并包含：(1)具有在第一方向排列的纖維的材料層，該第一方向基本上平行于相應(yīng)的梁和/或支撐件的縱軸；和(2)具有在第二方向排列的纖維的材料層，該第二方向相對(duì)于第一方向有角度地布置(例如使得第一方向和第二方向之間的最小角度為0至90度、10至80度、30至60度、40至50度、和/或諸如此類)，例如以提供增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、處理扭轉(zhuǎn)和/或彎曲載荷的能力、對(duì)蠕變和疲勞的抵抗、和/或類似物。

本細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如，可以用于形成本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例的細(xì)長(zhǎng)梁)的一些實(shí)施例通過限定內(nèi)部通道的側(cè)壁和遠(yuǎn)離內(nèi)部通道延伸的一個(gè)或多個(gè)凸緣(例如限定了呈z形的橫截面)配置為在模具中形成，使得側(cè)壁各部分與模具的開模軸線之間的最小角度為至少15°(例如40°至50°)(例如促進(jìn)模制壓力均勻分布到側(cè)壁的各部分，從而緩解表面缺陷、孔隙、和/或類似物的發(fā)生)。

本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例包括：包括塑性材料和一個(gè)或多個(gè)層壓件的復(fù)合體，其中復(fù)合體限定了細(xì)長(zhǎng)梁，并且其中一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁布置。在一些實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)梁限定了開放的橫截面。在一些實(shí)施例中，車輛橫向構(gòu)件包括汽車橫梁。在一些實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)梁限定了封閉的橫截面。

在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁布置的至少一個(gè)層壓件沿細(xì)長(zhǎng)梁跨越一個(gè)總距離，該總距離小于在第一端和第二端之間的細(xì)長(zhǎng)梁的長(zhǎng)度的50％。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁布置的至少一個(gè)層壓件沿細(xì)長(zhǎng)梁跨越一個(gè)總距離，該總距離為在第一端和第二端之間的細(xì)長(zhǎng)梁的長(zhǎng)度的50％或更多。

在一些實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)梁的第一端和第二端中的至少一端限定進(jìn)入細(xì)長(zhǎng)梁中的一個(gè)或多個(gè)開口，用于將細(xì)長(zhǎng)梁固定到車輛。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)開口中的至少一個(gè)開口延伸穿過一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件。

在一些實(shí)施例中，復(fù)合體限定了與細(xì)長(zhǎng)梁成一體并從細(xì)長(zhǎng)梁延伸出的第一支撐件。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁布置并且至少部分地沿第一支撐件布置。在一些實(shí)施例中，第一支撐件限定了一個(gè)或多個(gè)開口，用于將支撐件固定到車輛。在一些實(shí)施例中，第一支撐件的一個(gè)或多個(gè)開口中的至少一個(gè)開口延伸穿過一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件。

在一些實(shí)施例中，復(fù)合體限定了與細(xì)長(zhǎng)梁成一體并從細(xì)長(zhǎng)梁延伸出的第二支撐件，并且一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿第二支撐件布置。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿第二支撐件布置并且至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁布置。在一些實(shí)施例中，第二支撐件遠(yuǎn)離第一支撐件延伸。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿第二支撐件布置并且至少部分地沿第一支撐件布置。

在一些實(shí)施例中，復(fù)合體限定了與細(xì)長(zhǎng)梁成一體并從其延伸的第三支撐件，該第三支撐件在第二支撐件的旁邊并與其隔開。

在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括包含纖維的材料層。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括包含塑性材料的基質(zhì)材料。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括按體積計(jì)的30％到70％的纖維。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括包含碳纖維的材料層。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括包含玻璃纖維的材料層。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括包含玄武巖纖維的材料層。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括包含布纖維的材料層。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括包含連續(xù)纖維的材料層。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括包含不連續(xù)纖維的材料層。

在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件包括具有在第一方向排列的纖維的第一材料層和具有在第二方向排列的纖維的第二材料層，第二方向相對(duì)于第一方向成角度地放置。在一些實(shí)施例中，第一方向和第二方向之間的最小角度為10至80度。在一些實(shí)施例中，第一方向和第二方向之間的最小角度為20至70度。在一些實(shí)施例中，第一方向和第二方向之間的最小角度為30至60度。在一些實(shí)施例中，第一方向和第二方向之間的最小角度為40至50度。

在一些實(shí)施例中，塑性材料限定了多個(gè)肋。在一些實(shí)施例中，塑性材料包括熱塑性材料。在一些實(shí)施例中，塑性材料包括熱固性材料。

在一些實(shí)施例中，復(fù)合體限定了一個(gè)或多個(gè)托架。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)托架中的至少一個(gè)托架被配置為耦合到方向盤。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)托架中的至少一個(gè)托架被配置為耦合到氣囊外殼或承載部件。

用于形成車輛橫向構(gòu)件的本方法的一些實(shí)施例包括在模具中形成任何本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的復(fù)合體。在一些實(shí)施例中，在模具中形成復(fù)合體包括在模具中形成一個(gè)或多個(gè)層壓件。在一些實(shí)施例中，在模具中形成一個(gè)或多個(gè)層壓件包括將各自包含纖維的一個(gè)或多個(gè)層放置到模具中并且將塑性材料包覆模制到一個(gè)或多個(gè)層上。一些實(shí)施例包括將一個(gè)或多個(gè)層壓件放置到模具中并且將塑性材料包覆模制到一個(gè)或多個(gè)層壓件上。

在一些實(shí)施例中，模具包括各自具有滑塊開口方向的一個(gè)或多個(gè)滑塊，并且一個(gè)或多個(gè)滑塊中的至少一個(gè)滑塊的滑塊開口方向相對(duì)于模具的開模方向成角度地布置。

用于形成車輛橫向構(gòu)件的本方法的一些實(shí)施例包括：在模具中形成具有限定內(nèi)部通道和一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)離內(nèi)部通道延伸的凸緣的側(cè)壁的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，在模具中形成具有限定內(nèi)部通道和一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)離內(nèi)部通道延伸的凸緣的側(cè)壁的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，以及通過將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)凸緣中的至少一個(gè)凸緣耦合到第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件并且將第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)凸緣中的至少一個(gè)凸緣耦合到第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件來形成細(xì)長(zhǎng)梁，其中第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件中的至少一個(gè)構(gòu)件由包括塑性材料和一個(gè)或多個(gè)層壓件的復(fù)合體限定，并且其中一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件中的至少一個(gè)構(gòu)件布置。在一些實(shí)施例中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件中的每一個(gè)由包括塑性材料和一個(gè)或多個(gè)層壓件的復(fù)合體限定，限定第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的復(fù)合體的一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件布置，并且限定第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的復(fù)合體的一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件布置。在一些實(shí)施例中，耦合包括焊接。

在一些實(shí)施例中，形成細(xì)長(zhǎng)梁包括將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)凸緣中的至少一個(gè)凸緣耦合到內(nèi)部通道內(nèi)的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁并且將第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)凸緣中的至少一個(gè)凸緣耦合到內(nèi)部通道內(nèi)的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁。在一些實(shí)施例中，在模具中形成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件使得第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的各部分與模具的開模軸線之間的最小角度至少為15度。在一些實(shí)施例中，在模具中形成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件使得第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的各部分與模具的開模軸線之間的最小角度為40至50度。

在一些實(shí)施例中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的第一端限定了第一凸緣，并且第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的第二端限定了第二凸緣，第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的第一端限定了第一凸緣，并且第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的第二端限定了第二凸緣，并且形成細(xì)長(zhǎng)梁包括將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的第一凸緣耦合到第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的第一凸緣并且將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的第二凸緣耦合到第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的第二凸緣。

術(shù)語“耦合”限定為連接，盡管未必直接地以及未必機(jī)械地連接；“耦合的”兩個(gè)項(xiàng)可能是相互統(tǒng)一的。除非本公開另外明確要求，術(shù)語“一個(gè)”和“一種”限定為一個(gè)或更多個(gè)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，術(shù)語“基本上”限定為所指的大部分而非全部(并且包括所指的；例如基本上90度包括90度以及基本上平行包括平行)。在任何公開的實(shí)施例中，術(shù)語“基本上”、“大約”和“約”可以用“在(百分比)內(nèi)”來代替，其中所指百分比包括0.1％、1％、5％、和10％。

此外，按一定方式構(gòu)造的裝置或系統(tǒng)至少以那種方式構(gòu)造，但其也能夠以除了具體描述的方式之外的其他方式來構(gòu)造。

術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”是開放式連系動(dòng)詞。因此，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一個(gè)或更多個(gè)元件的裝置擁有那些一個(gè)或更多個(gè)元件，但不限于僅擁有那些元件。同樣地，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一個(gè)或更多個(gè)步驟的方法擁有那些一個(gè)或更多個(gè)步驟，但不限于僅擁有那些一個(gè)或更多個(gè)步驟。

任何裝置、系統(tǒng)和方法的任何實(shí)施例能夠由或基本上由所描述的步驟、元件和/特征中的任何一個(gè)組成-而不是包括/包含/含有/具有-所描述的步驟、元件和/特征中的任何一個(gè)。因此，在任一權(quán)利要求中，術(shù)語“由……組成”或“基本上由……組成”能夠代替上述的任何開放式連系動(dòng)詞，以便改變使用開放連系動(dòng)詞得到的給定權(quán)利要求的范圍來改變所給權(quán)利要求的范圍。

即使沒有描述或說明，一個(gè)實(shí)施例的特征或多個(gè)特征可以應(yīng)用到其他實(shí)施例，除非本公開或?qū)嵤├男再|(zhì)明確禁止。

下面給出與上述實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的細(xì)節(jié)和其他細(xì)節(jié)。

附圖說明

以下附圖通過舉例而非限制性的方式進(jìn)行了說明。為了簡(jiǎn)潔和清晰，給定結(jié)構(gòu)的每個(gè)特征并不總是標(biāo)記在該結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的每幅圖中。相同的附圖標(biāo)記不一定表示相同的結(jié)構(gòu)。更確切地說，相同的附圖標(biāo)記可以用于表示相似的特征或具有相似功能的特征，不同的附圖標(biāo)記也可以用于表示相似的特征或具有相似功能的特征。附圖是按比例繪制的(除非另有說明)，意味著至少對(duì)于附圖中描述的實(shí)施例，所描述的元件的尺寸相對(duì)于彼此是精確的。

圖1a是本發(fā)明車輛橫向構(gòu)件的第一實(shí)施例的前透視圖。

圖1b-1d分別是圖1a的車輛橫向構(gòu)件的前透視圖，前視圖和后透視圖。

圖1e是圖1a的車輛橫向構(gòu)件的后透視圖

圖2是圖1a的車輛橫向構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)層壓件的前透視圖

圖3a是圖2的一個(gè)或多個(gè)層壓件的俯視圖，圖示為平置在一表面上。

圖3b和3c是相應(yīng)的層壓件的俯視圖，圖示為平置在一表面上，該層壓件可以適用于本發(fā)明車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例中。

圖4是可以適用于本發(fā)明車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例中的層壓件的一部分的分解透視圖。

圖5a是圖1a的車輛橫向構(gòu)件的細(xì)長(zhǎng)梁的橫截面端視圖

圖5b和5c是可以適用于本發(fā)明車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例中的相應(yīng)的細(xì)長(zhǎng)梁的橫截面端視圖。

圖6是描繪圖1a的車輛橫向構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特征與鋁質(zhì)汽車橫梁的結(jié)構(gòu)特征相比較的圖。

圖7是本發(fā)明車輛橫向構(gòu)件的第二實(shí)施例的前透視圖。

圖8描繪了與本發(fā)明方法的一些實(shí)施例相關(guān)的特征。

圖9描繪了與本發(fā)明方法的一些實(shí)施例相關(guān)的特征。

圖10a是本發(fā)明車輛橫向構(gòu)件的第三實(shí)施例的分解透視圖。

圖10b和11a分別是圖10a的車輛橫向構(gòu)件的細(xì)長(zhǎng)梁的透視圖和橫截面端視圖。

圖11b是可以適用于本發(fā)明車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例中的細(xì)長(zhǎng)梁的橫截面端視圖。

圖12描繪了與本發(fā)明方法的一些實(shí)施例相關(guān)的特征。

圖13是描繪圖10a的車輛橫向構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特征與鋁質(zhì)汽車橫梁的結(jié)構(gòu)特征相比較的圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照附圖，并且具體地參照?qǐng)D1a-1e，其中示出的并且由附圖標(biāo)記10a表示的是本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的第一實(shí)施例。在示出的實(shí)施例中，橫向構(gòu)件10a包括汽車橫梁(例如用于汽車、卡車、其他車輛、和/或諸如此類)。例如在該實(shí)施例中，橫向構(gòu)件10a被配置為耦合到車輛以對(duì)特定車輛部件提供支撐，例如儀表板、轉(zhuǎn)向柱、儀表操縱板、供熱通風(fēng)與空調(diào)(hvac)部件，氣囊、和/或諸如此類。為了說明，在所描繪的實(shí)施例中，橫向構(gòu)件10a以及更具體地復(fù)合體14a(在下面更詳細(xì)地描述)限定了一個(gè)或多個(gè)托架(例如18a、18b、18c、18d、和/或諸如此類)，其中每個(gè)托架都被配置為支撐各個(gè)車輛部件中的一個(gè)或多個(gè)；例如在所示實(shí)施例中，托架18a被配置為耦合到轉(zhuǎn)向柱，托架18b被配置為耦合到氣囊外殼或承載部件，并且托架18c和18d各自被配置為耦合到用戶可操作的配件(例如hvac部件、收音機(jī)、和/或諸如此類)。當(dāng)然，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的其他實(shí)施例可以包括任何合適的橫向構(gòu)件，例如前隔板、后隔板、a柱、b柱、c柱、d柱、緩沖梁、門梁、或諸如此類。

在該實(shí)施例中，橫向構(gòu)件10a包括復(fù)合體14a。復(fù)合體14a可以是合成體，其中該復(fù)合物包括結(jié)合以形成整體結(jié)構(gòu)的兩種或更多種材料。例如，在所描繪的實(shí)施例中，復(fù)合體14a包括塑性材料30(例如，諸如聚丙烯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚碳酸酯/聚丁二酸丁二醇酯、和/或諸如此類的熱塑性材料、熱固性材料、和/或諸如此類)以及一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，在該實(shí)施例中為34a和34b)，其中該塑性材料被包覆模制到一個(gè)或多個(gè)層壓件的至少一個(gè)層壓件上，該塑性材料與一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件緊密接觸，一個(gè)或多個(gè)層壓件的至少一個(gè)層壓件至少部分地放置在塑性材料內(nèi)、和/或諸如此類。如本公開中所使用的，“塑性材料”可以包含具有多種分散的非塑性要素(例如纖維)的塑料。例如，某些實(shí)施例可以包含具有多種分散的、不連續(xù)的或短的纖維(例如，碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、和/或諸如此類)的塑料。以實(shí)例說明，在實(shí)施例中，其中具有分散的纖維的塑料被注入到模具中以同時(shí)形成以下兩種材料：(1)本車輛橫向構(gòu)件中的一個(gè)構(gòu)件的塑性材料；以及(2)該車輛橫向構(gòu)件的層壓件的基質(zhì)材料，塑料中分散的纖維可以包括與層壓件中的纖維相同的材料，但是塑料中分散的纖維將被注入到塑料而不是布置在層壓件的分層結(jié)構(gòu)中。為了清楚，“塑性材料”用于表示包含塑料，而不是物理塑性。

圖2-3a描繪了車輛橫向構(gòu)件10a的層壓件34a和34b。在所示實(shí)施例中，層壓件34a被配置為(例如在大小和尺寸上確定為)至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁58a布置并且至少部分地沿第一支撐件114a布置，并且層壓件34b被配置為(例如在大小和尺寸上確定為)至少部分地沿第二支撐件138(如以下詳細(xì)地描述)布置。其他實(shí)施例可以包括任何合適數(shù)目的層壓件(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多層壓件)，其中每個(gè)層壓件均可以被配置為至少部分地沿車輛橫向構(gòu)件(例如10a)的任一合適的部分布置。例如，圖3b和圖3c描繪了可以適用于本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的一些實(shí)施例中的層壓件。圖3b描繪了層壓件34c和34d，其中層壓件34c被配置為(例如，在大小和尺寸上確定為)至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁(例如58a)布置，并且層壓件34d被配置為(例如在大小和尺寸上確定為)至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁和第一支撐件(例如114a)布置。如圖3b所示，層壓件34c和34d中的至少一個(gè)被配置為彼此重疊，使得層壓件限定了與由層壓件34a所限定的區(qū)域基本上相匹配的總區(qū)域。圖3c描繪了層壓件34e，其被配置為(例如在大小和尺寸上確定為)至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁(例如58a)、第一支撐件(例如114a)以及第二支撐件(例如138)布置。在該實(shí)施例中，層壓件34e限定了與由層壓件34a和34b所限定的總區(qū)域和/或由層壓件34b、34c和34d所限定的總區(qū)域(例如當(dāng)以可操作的、潛在重疊的方式布置時(shí))基本上相匹配的區(qū)域。

圖4描繪了本發(fā)明中的層壓件中的至少一些層壓件的額外細(xì)節(jié)。層壓件34a和34b(和層壓件34c、34d、34e、34f、34g、34h、34i、和/或其他實(shí)施例的層壓件)是其中每個(gè)層壓件可以由可以結(jié)合在一起的一個(gè)或多個(gè)材料層(例如38a、38b、38c、38d、38e、38f、和/或諸如此類)形成的層壓件。例如，如圖4所示，層壓件34a和34b中的至少一個(gè)(例如每個(gè))包括包含纖維的材料層(例如38a)，所述纖維例如為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、布纖維(比如織物)、和/或諸如此類。材料層(例如38a)內(nèi)的纖維可以是連續(xù)的或長(zhǎng)的和/或不連續(xù)的或短的(例如，如圖4中所描繪的各個(gè)材料層所示，并且這些纖維可以或可以不完全延伸穿過材料層)。在所描繪的實(shí)施例中，層壓件(例如34a)的材料層(例如38a)內(nèi)的纖維和/或?qū)訅杭?nèi)的材料層(例如38a和38b)內(nèi)的纖維可以使用任何合適的基質(zhì)材料結(jié)合在一起，例如塑性材料30、環(huán)氧樹脂、(例如熱塑性材料)、樹脂、和/或諸如此類(例如，通過將各個(gè)材料層的纖維分散或放置在基質(zhì)材料內(nèi))。為了說明，在所示實(shí)施例中，層壓件34a和34b的至少一個(gè)(例如每個(gè))包括按體積計(jì)的30％到70％的纖維和/或按重量計(jì)的10％到70％的纖維。

本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件(例如10a)的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，在該實(shí)施例中的34a和34b)可以各自包含任何合適數(shù)目(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多材料層)的材料層(例如38a)，并且層壓件的每個(gè)材料層可以包含在任何合適的方向上排列的纖維(該方向例如可以相對(duì)于縱軸和/或材料層和/或?qū)訅杭拈L(zhǎng)向維度、相對(duì)于層壓件的其他材料層中的纖維、相對(duì)于沿其布置層壓件的粱或支撐件的縱軸等來限定)。例如，在該實(shí)施例中，層壓件34a和34b中的至少一個(gè)(例如每個(gè))包括具有沿第一方向42a排列的纖維的第一材料層38a和具有沿第二方向42b排列的纖維的第二材料層38b。在所描繪的實(shí)施例中，第一方向42a相對(duì)于第二方向42b以0至90度(例如10至80度、20至70度、30至60度、40至50度等)的角度46成角度地布置。更具體地，在所示實(shí)施例中，層壓件34a和34b的至少一個(gè)(例如每個(gè))包括六個(gè)材料層38a-38f，每個(gè)材料層具有相對(duì)于材料層和/或?qū)訅杭目v軸和/或長(zhǎng)向維度、相對(duì)于支撐件的縱軸或沿其布置層壓件的粱(例如細(xì)長(zhǎng)梁58a的縱軸70、第一支撐件114a的縱軸118、第二支撐件138的縱軸142、和/或諸如此類)、和/或諸如此類分別以大約0、45、-45、-45、45和0度的角度取向的纖維。雖然材料層38a-38f以對(duì)稱的堆疊順序示出(例如為便于制造層壓件、增強(qiáng)組裝的層壓件平置的能力、和/或諸如此類)；在其他實(shí)施例中，層壓件(例如34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34h、34i、和/或諸如此類)可以包含堆疊或配置為以任何合適的順序(包括不對(duì)稱順序)堆疊的材料層(例如38a-38f)。在這些方式和其他方面，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件(例如10a、10b、10c、和/或諸如此類)的層壓件(例如34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34h、34i、和/或諸如此類)可以被配置為提供增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、處理扭轉(zhuǎn)和/或彎曲載荷的能力、對(duì)蠕變和疲勞的抵抗、和/或諸如此類。

本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件(例如10a)的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，本實(shí)施例中的34a和34b)可以包含各自具有任何合適的厚度(例如，其可以至少部分地基于材料層的成分而變化)的材料層。例如，在該實(shí)施例中，材料層38a-38f可以均包括碳纖維，其中材料層38a具有大約0.5mm的厚度的碳纖維，材料層38b具有大約0.25mm的厚度的碳纖維，材料層38c具有大約0.25mm的厚度的碳纖維，材料層38d具有大約0.25mm的厚度的碳纖維，材料層38e具有大約0.25mm的厚度的碳纖維，以及材料層38f具有大約0.5mm的厚度的碳纖維。為進(jìn)一步舉例，在所描繪的實(shí)施例中，材料層38a-38f可以均包括玻璃纖維，其中材料層38a具有大約0.75mm的厚度的玻璃纖維，材料層38b具有大約0.5mm的厚度的玻璃纖維，材料層38c具有大約0.5mm的厚度的玻璃纖維，材料層38d具有大約0.5mm的厚度的玻璃纖維，材料層38e具有大約0.5mm的厚度的玻璃纖維，以及材料層38f具有大約0.75mm的厚度的玻璃纖維。

在圖1a-1e示出的實(shí)施例中，車輛橫向構(gòu)件10a的復(fù)合體14a限定了在第一端62和第二端66之間延伸并且具有縱軸70的細(xì)長(zhǎng)梁58a。在所描繪的實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)梁58a被配置為在第一端62和第二端66的每一端處耦合到車輛。例如在所示實(shí)施例中，第一端62和第二端66的至少一端(例如，在該實(shí)施例中的第一端和第二端中的每一個(gè))限定了進(jìn)入細(xì)長(zhǎng)梁58a中的一個(gè)或多個(gè)開口72(例如孔、槽、凹口、和/或諸如此類),該開口用于將細(xì)長(zhǎng)梁固定到車輛(例如，通過一個(gè)或多個(gè)緊固件，每個(gè)緊固件布置進(jìn)入車輛中并且至少部分地穿過一個(gè)或多個(gè)開口中的一個(gè)開口)。至少以這種方式，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件(例如10a)的一些實(shí)施例可以被配置為在一個(gè)或多個(gè)位置(例如，在細(xì)長(zhǎng)梁58a的第一端62和/或第二端66處)處安裝到車輛，而不需要額外的、單獨(dú)的安裝部件(緊固件除外)，例如凸緣、托架和/或板(例如，提供降低的制造成本、裝配時(shí)間、和/或諸如此類)。

圖5a描繪了沿圖1b的線5a-5a截取的細(xì)長(zhǎng)梁58a的橫截面圖。如圖所示，在該實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)梁58a限定了開放的橫截面。例如，如圖所示，細(xì)長(zhǎng)梁58a包含限定開口通道78(例如，如下文更詳細(xì)地描述的，盡管通道可能被一個(gè)或多個(gè)肋中斷，諸如從側(cè)壁延伸出并進(jìn)入通道的肋106a)的側(cè)壁74，其中，開口通道78沿細(xì)長(zhǎng)梁延伸。在所示實(shí)施例中，由側(cè)壁74限定的橫截面可以沿細(xì)長(zhǎng)梁58a而變化(例如，基于剛度、強(qiáng)度、間距、部件安裝、和/或類似要求)。例如，在該實(shí)施例中，由靠近第一端62的側(cè)壁74所限定的橫截面可以具有比由靠近第二端66的側(cè)壁74所限定的橫截面更大的橫向高度80和/或橫向?qū)挾?4(例如，為了抵抗通過轉(zhuǎn)向柱施加到細(xì)長(zhǎng)梁58a的彎曲和/或扭轉(zhuǎn)載荷、和/或諸如此類)。本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的其他實(shí)施例可以包括具有限定任何合適的橫截面的側(cè)壁(例如74)的細(xì)長(zhǎng)梁(例如58a)，其示例在圖5b和5c中所示，具有圓形的和/或直的邊(例如，其可以便于將層壓件相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)梁合適地放置在配置為形成細(xì)長(zhǎng)梁的模具內(nèi)、和/或諸如此類)。

返回參照?qǐng)D1a-1e，在所示實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件(例如，在所示的實(shí)施例中為34a)至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁58a布置(例如，沿細(xì)長(zhǎng)梁的縱軸70的方向)。在該實(shí)施例中，層壓件34a的至少一部分沿細(xì)長(zhǎng)梁58a布置使得層壓件的至少一部分覆蓋、構(gòu)成、限定和/或被布置在細(xì)長(zhǎng)梁的至少一部分的側(cè)壁74的大部分內(nèi)(例如接近和包括所有)(例如，從而提高細(xì)長(zhǎng)梁的至少一部分的剛度或強(qiáng)度)。在所描繪的實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)梁58a的一個(gè)或多個(gè)開口72的至少一個(gè)開口延伸穿過層壓件34a(例如，從而在細(xì)長(zhǎng)梁安裝到車輛的安裝位置處提高細(xì)長(zhǎng)梁的強(qiáng)度)。然而在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)開口(例如72)中的每一個(gè)可以僅延伸穿過塑性材料(例如30)和/或不穿過層壓件。

在所描繪的實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)梁58a在第一端62和第二端66之間延伸長(zhǎng)度90，并且沿細(xì)長(zhǎng)梁放置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如該實(shí)施例中的34a)沿細(xì)長(zhǎng)梁跨越總距離94，該距離94小于長(zhǎng)度90的50％(例如長(zhǎng)度的10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或更多)。塑性材料(例如30)通常可以比一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34a和34b)更便宜；因此，至少以這種方式，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件(例如10a)的一些實(shí)施例可以提供降低的制造成本(例如，不會(huì)不期望地影響橫向構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特征，例如剛度，如圖所示以及以下參照?qǐng)D6所述)。在所描繪的實(shí)施例中，沿細(xì)長(zhǎng)梁58a布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，在所述實(shí)施例中為34a)被設(shè)置成比第二端66更靠近第一端62(例如，布置在細(xì)長(zhǎng)梁的第一端處)；至少以這種方式，一個(gè)或多個(gè)層壓件可以沿細(xì)長(zhǎng)梁布置以抵抗通過轉(zhuǎn)向柱施加到細(xì)長(zhǎng)梁上的彎曲和/或扭轉(zhuǎn)載荷、和/或諸如此類。

在所示實(shí)施例中，塑性材料30限定了從細(xì)長(zhǎng)梁58a的側(cè)壁74延伸的多個(gè)肋106a，其中至少一些肋可以從側(cè)壁延伸進(jìn)入通道78中，而其中至少一些肋可以從側(cè)壁延伸離開通道(例如，肋支撐托架18a)。如圖所示，在該實(shí)施例中，至少一些肋106a可以以一定方向從側(cè)壁74延伸(例如，從而提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)，該方向基本上垂直于側(cè)壁和/或基本上垂直于由沿側(cè)壁布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，在所述實(shí)施例中為34a)所限定的平面。

在所述實(shí)施例中，復(fù)合體14a限定了從細(xì)長(zhǎng)梁58a延伸出并具有縱軸118的第一支撐件114a。在所示實(shí)施例中，第一支撐件114a在第一端62和第二端66之間的位置處(例如，在比第二端更靠近第一端的位置)從細(xì)長(zhǎng)梁58a延伸出。在該實(shí)施例中，第一支撐件114a被配置為將細(xì)長(zhǎng)梁58a相對(duì)于車輛固定。例如，在所述實(shí)施例中，第一支撐件114a限定了一個(gè)或多個(gè)開口122(例如孔、槽、凹口、和/或諸如此類)用于將第一支撐件固定到車輛(例如，抵靠或者最靠近車輛的防火墻)(例如，通過一個(gè)或多個(gè)緊固件，每個(gè)緊固件各自布置在車輛中并且至少部分地穿過一個(gè)或多個(gè)開口中的一個(gè))。

在所示實(shí)施例中，第一支撐件114a是與細(xì)長(zhǎng)梁58a統(tǒng)一形成或整體形成的。至少以這種方式，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件(例如10a)的一些實(shí)施例可以被配置為在一個(gè)或多個(gè)位置(例如，在第一支撐件114a處)處安裝到車輛，而不需要額外的、單獨(dú)的安裝部件(緊固件除外)，例如凸緣、托架和/或板(例如，提供降低的制造成本、裝配時(shí)間、和/或諸如此類)。然而，在本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的其他實(shí)施例中，第一支撐件(例如114a)可以是耦合到(例如，通過焊接、結(jié)合、緊固件、和/或諸如此類)細(xì)長(zhǎng)梁(例如58a)和/或復(fù)合體(例如14a)的單獨(dú)的部件。

在該實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件(例如，在所示實(shí)施例中為34a)至少部分地沿第一支撐件114a布置(例如，沿第一支撐件的縱軸118的方向)。例如，在所描繪的實(shí)施例中，層壓件34a至少部分地沿第一支撐件114a布置并且至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁布置(例如，并且可以包含具有相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)梁的58a的縱軸70對(duì)準(zhǔn)或相對(duì)于第一支撐件114a的縱軸118對(duì)準(zhǔn)的纖維的材料層)。然而，在本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的該實(shí)施例和其他實(shí)施例中，第一層壓件可以至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁(例如58a)布置并且不沿第一支撐件(例如114a)布置和/或第二層壓件可以至少部分地沿第一支撐件布置并且不沿細(xì)長(zhǎng)梁布置(例如細(xì)長(zhǎng)梁和第一支撐件可以包含單獨(dú)的層壓件)。

在所描繪的實(shí)施例中，第一支撐件114a延伸長(zhǎng)度116(例如，沿縱軸118測(cè)量)，并且沿第一支撐件布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，在該實(shí)施例中為34a)沿第一支撐件跨越總距離120，該距離120為長(zhǎng)度116的50％或更多(例如長(zhǎng)度的50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、或100％)(圖1a)。在所示實(shí)施例中，層壓件34a的至少一部分至少部分地沿第一支撐件114a布置使得層壓件的至少一部分跨越第一支撐件的寬度126的大部分(例如，接近和包含所有)(例如，從而提高第一支撐件的剛度或強(qiáng)度)。在該實(shí)施例中，第一支撐件114a的一個(gè)或多個(gè)開口122的至少一個(gè)開口延伸穿過層壓件34a(例如，從而在第一支撐件安裝到車輛的安裝位置處提高第一支撐件的強(qiáng)度)。然而，在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)開口(例如122)中的每一個(gè)可以僅延伸穿過塑性材料(例如30)(例如并且不穿過層壓件)。

在所描繪的實(shí)施例中，塑性材料30限定了從第一支撐件114a延伸出的多個(gè)肋106b。如圖所示，至少一些肋106b可以以一定方向從第一支撐件114a延伸出(例如因此提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)，該方向基本上垂直于第一支撐件和/或基本上垂直于由沿第一支撐件布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，在所描繪實(shí)施例中為34a)所限定的平面。

在所示實(shí)施例中，復(fù)合體14a限定了從細(xì)長(zhǎng)梁58a延伸出并具有縱軸142的第二支撐件138。在該實(shí)施例中，第二支撐件138從復(fù)合體14a以遠(yuǎn)離第一支撐件114a的方向延伸(例如，第二支撐件可以被描述為相對(duì)于第一支撐件圍繞細(xì)長(zhǎng)梁58a旋轉(zhuǎn))。在該實(shí)施例中，復(fù)合體14a限定了從細(xì)長(zhǎng)梁58a延伸出的第三支撐件154，該第三支撐件在第二支撐件138的旁邊并且與其隔開，使得細(xì)長(zhǎng)梁、第二支撐件和第三支撐件共同限定了復(fù)合體14a的大致呈u型部分158。在所描繪的實(shí)施例中，復(fù)合體14a的大致呈u型部分158可以被配置為容納車輛的一部分(例如傳動(dòng)軸通道)、用戶可操作配件(例如hvac部件、收音機(jī)、和/或諸如此類)等。在所示的實(shí)施例中，第二支撐件138和/或第三支撐件154被配置為固定細(xì)長(zhǎng)梁58a到車輛。例如，在該實(shí)施例中，第二支撐件138和/或第三支撐件154限定了一個(gè)或多個(gè)開口162(例如孔、槽、凹口、和/或諸如此類)用于將相應(yīng)的支撐件固定到車輛(例如，抵靠或者最靠近車輛的底板)(例如通過一個(gè)或多個(gè)緊固件，每個(gè)緊固件各自布置在車輛中并且至少部分地穿過一個(gè)或多個(gè)開口中的一個(gè))。在該實(shí)施例中，第二支撐件138和/或第三支撐件154是與細(xì)長(zhǎng)梁一起統(tǒng)一形成或整體形成的。至少以這種方式，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件(例如10a)的一些實(shí)施例可以被配置為在一個(gè)或多個(gè)位置(例如在第二支撐件138和/或第三支撐件154處)處安裝到車輛，而不需要額外的、單獨(dú)的安裝部件(緊固件除外)，例如凸緣、托架和/或板(例如，提供降低的制造成本、裝配時(shí)間、和/或諸如此類)。然而，在本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的其他實(shí)施例中，第二支撐件(例如138)和/或第三支撐件(例如154)可以是被配置為耦合到(例如通過焊接、結(jié)合、緊固件等)細(xì)長(zhǎng)梁(例如58a)和/或復(fù)合體(例如14a)的單獨(dú)的部件。

在所描繪的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件的至少一個(gè)(例如，在所示實(shí)施例中為34b)至少部分地沿第二支撐件138布置(例如沿第二支撐件的縱軸142的方向)。在該實(shí)施例中，層壓件34b與層壓件34a分離；然而，在該實(shí)施例和其他實(shí)施例中，層壓件(例如圖3c的層壓件34e)可以至少部分地沿第二支撐件(例如138)布置并且至少部分地沿細(xì)長(zhǎng)梁(例如58a)和/或第一支撐件(例如114a)布置。

在該實(shí)施例中，第二支撐件138延伸長(zhǎng)度140，并且沿第二支撐件布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，在該實(shí)施例中為34b)沿第二支撐件跨越總距離146，該距離146為長(zhǎng)度140的50％或更多(例如長(zhǎng)度的50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、或100％)(圖1b)。在所示實(shí)施例中，層壓件34b的至少一部分至少部分地沿第二支撐件138布置，使得層壓件的至少一部分跨越(例如接近和包含全部)第二支撐件的寬度166的大部分(例如，從而提高第二支撐件的剛度或強(qiáng)度)。在該實(shí)施例中，第二支撐件138的一個(gè)或多個(gè)開口162中的至少一個(gè)開口延伸穿過層壓件34b(例如，從而在第二支撐件安裝到車輛的安裝位置處提高第二支撐件的強(qiáng)度)。然而，在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)開口(例如162)中的每一個(gè)可以僅穿過塑性材料(例如30)延伸(例如并且不穿過層壓件)。

在所描繪的實(shí)施例中，沒有層壓件(例如34a和34b)沿第三支撐件154布置(例如，從而提供降低的制造成本，而不會(huì)不期望地影響橫向構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特性，例如剛度，如圖所示和以下參照?qǐng)D6所述)；然而，在本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的其他實(shí)施例中，層壓件可以至少部分地沿第三支撐件(例如154)布置。

在所描繪的實(shí)施例中，塑性材料30限定了從第二支撐件138(例如和第三支撐件154)延伸出的多個(gè)肋106c。如圖所示，至少一些肋106c以一定方向從第二支撐件138延伸出(例如，從而提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)，該方向垂直于第二支撐件和/或垂直于由沿第二支撐件布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，在所示實(shí)施例中為34b)所限定的平面。

如圖6所示，橫向構(gòu)件10a盡管比可比較的鋁質(zhì)汽車橫梁輕40％以上，卻具有與鋁質(zhì)汽車橫梁相似的剛度值。這種期望的結(jié)構(gòu)特征可以至少部分地由細(xì)長(zhǎng)梁58a的相對(duì)短的部分提供，沿該細(xì)長(zhǎng)梁布置有一個(gè)或多個(gè)層壓件，該細(xì)長(zhǎng)梁的一端由車輛(例如，通過一個(gè)或多個(gè)開口72)支撐并且其另一端由第一支撐件114a和/或第二支撐件138(例如，如上所述的，其中的一個(gè)或兩個(gè)支撐件可以包含一個(gè)或多個(gè)層壓件)支撐。在下面的表1中示出橫向構(gòu)件10a的實(shí)施例(一個(gè)包括碳纖維層壓件和一個(gè)包括玻璃纖維層壓件)和可比較的鋁質(zhì)汽車橫梁之間的進(jìn)一步比較。

表1：本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的實(shí)施例和可比較的鋁質(zhì)汽車橫梁之間的頻率比較

現(xiàn)在參照?qǐng)D7所示，其中由附圖標(biāo)記10b示出的是本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的第二實(shí)施例。橫向構(gòu)件10b可以基本上與橫向構(gòu)件10a相似，主要的不同之處在于沿復(fù)合體14b的細(xì)長(zhǎng)梁58b布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34f，其本身可以包含一個(gè)或多個(gè)層壓件)沿細(xì)長(zhǎng)梁跨越總距離94，該距離94為細(xì)長(zhǎng)梁長(zhǎng)度90的50％或更多(例如長(zhǎng)度的50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、或100％)。

用于形成車輛橫向構(gòu)件(例如10a、10b等)的本方法的一些實(shí)施例包括在模具(例如300，以下詳細(xì)地描述)中形成復(fù)合體(例如14a、14b、和/或諸如此類)。在一些實(shí)施例中，在模具中形成復(fù)合體包括在模具中形成一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34a、34b、34c、34d、34e、34f、和/或諸如此類)。例如，在一些實(shí)施例中，在模具中形成一個(gè)或多個(gè)層壓件包括將各自包含纖維的一個(gè)或多個(gè)材料層(例如38a、38b、38c、38d、38e、38f、和/或諸如此類)放置到模具中并且將塑性材料包覆模制到一個(gè)或多個(gè)材料層上(例如，使得復(fù)合體以一步法形成)。一些實(shí)施例包括將一個(gè)或多個(gè)(例如至少部分預(yù)制成的)層壓件放置到模具中并且將塑性材料包覆模制到一個(gè)或多個(gè)層壓件上(例如，使得復(fù)合體以兩步法形成)。

圖8描繪了與本方法的一些實(shí)施例相關(guān)的特征。如上所述，為了提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可以期望一個(gè)或多個(gè)肋從大致垂直于該結(jié)構(gòu)的方向上的結(jié)構(gòu)延伸。以橫向構(gòu)件10a為例，至少一些肋106a可以基本上垂直地從細(xì)長(zhǎng)梁58a延伸出，至少一些肋106b可以基本上垂直地從第一支撐件114a延伸出，并且至少一些肋106c可以基本上垂直地從第二支撐件138延伸出，和/或類似的。至少部分由于這種肋的布置和/或細(xì)長(zhǎng)梁58a、第一支撐件114a、第二支撐件138、托架18a-18d和/或諸如此類的相對(duì)于彼此的取向，具有單一開模方向的模具可能不能形成橫向構(gòu)件10a(例如，由于可能在橫向構(gòu)件10a中存在的底切幾何形狀)。因此，在一些實(shí)施例中，模具包括一個(gè)或多個(gè)滑塊(例如316，以下詳細(xì)地描述)，每個(gè)滑塊都具有滑塊開口方向(例如320)，其中一個(gè)或多個(gè)滑塊中的至少一個(gè)滑塊的滑塊開口方向相對(duì)于模具的打開方向(例如308)成角度地放置(例如基本上垂直)。至少以這種方式，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件(例如10a)的一些實(shí)施例可以通過單一的、單步(例如，其中在模具中形成層壓件)和/或兩步模制工序(例如，其中在模具中放置至少部分預(yù)制的層壓件)模制在單個(gè)模具中。

例如，圖9描繪了包含滑塊316的示例模具300的示意圖。如圖所示，模具300包含沿開模方向308相對(duì)于彼此可移動(dòng)的第一模具部分302和第二模具部分304。在該實(shí)施例中，隨著第一模具部分302和第二模具部分304沿開模方向相對(duì)于彼此移動(dòng)，滑塊316沿滑塊打開方向320相對(duì)于第一模具部分和第二模具部分移動(dòng)(例如，通過穿過滑塊布置的鎖定銷324引導(dǎo))。因此，滑塊316可以允許模具300模制由從細(xì)長(zhǎng)梁58a延伸的肋106a產(chǎn)生的底切幾何形狀(例如，如圖所示)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D10a、10b和11a，其中由附圖標(biāo)記10c表示的是本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的第三實(shí)施例。車輛橫向構(gòu)件10c可以與橫向構(gòu)件10b基本相似，主要的不同之處在于橫向構(gòu)件10c包含具有封閉橫截面并且由兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182a)形成的細(xì)長(zhǎng)梁58c。在所描繪的實(shí)施例中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182a中的至少一個(gè)構(gòu)件(例如兩個(gè))可以由包含塑性材料30和一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如，如上所述用于橫向構(gòu)件10a和10b)的復(fù)合體限定。例如，在所示實(shí)施例中，沿第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a放置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34g，其自身可以包含一個(gè)或多個(gè)層壓件)和/或沿第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182a放置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34h，其自身可以包含一個(gè)或多個(gè)層壓件)沿第一和/或第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件跨越一個(gè)總距離，該距離為第一和/或第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度的50％或更多(例如長(zhǎng)度的55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、或100％)(例如與橫向構(gòu)件10a相似)；然而在其他實(shí)施例中，沿第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如178a)布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34g)和/或沿第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如182a)布置的一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34h)可以沿第一和/或第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件跨越一個(gè)總距離，該距離小于第一和/或第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的長(zhǎng)度的50％(例如與橫向構(gòu)件10b相似)。

盡管橫向構(gòu)件10c不包括第二支撐件(例如138)或第三支撐件(例如154)，這些支撐件(以及任何其他適合的支撐件)可以存在于(例如從第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182a延伸)與橫向構(gòu)件10c相同或相似的本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的其他實(shí)施例中。

如上所述，在所示實(shí)施例中，橫向構(gòu)件10c包含第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182a。在該實(shí)施例中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a包含限定內(nèi)部通道190a的側(cè)壁186a和遠(yuǎn)離內(nèi)部通道延伸的凸緣194a。同樣地，在所描繪的實(shí)施例中，第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182a包含限定內(nèi)部通道202a的側(cè)壁198a和遠(yuǎn)離內(nèi)部通道延伸的凸緣206a。在所示實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)梁58c可以通過將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a的凸緣194a耦合到(例如通過焊接、結(jié)合、緊固件、和/或諸如此類)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182a(例如，如圖所示，耦合到內(nèi)部通道202a內(nèi)的側(cè)壁198a)和/或?qū)⒌诙?xì)長(zhǎng)構(gòu)件的凸緣206a耦合到(例如通過焊接、結(jié)合、緊固件、和/或諸如此類)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如，如圖所示，耦合到內(nèi)部通道190a內(nèi)的側(cè)壁186a)來形成。

在該實(shí)施例中，部分由于相應(yīng)的凸緣194a和206a位于并僅從相應(yīng)的側(cè)壁186a和198a的一端延伸出(例如，如圖11a所示)，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a和182a中的每一個(gè)包括大致呈z型的橫截面。然而，本發(fā)明的車輛橫向構(gòu)件的其他實(shí)施例可以包括具有任何合適的橫截面的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如178a、182a、和/或諸如此類)。例如，參照?qǐng)D11b，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178b包含側(cè)壁186b，該側(cè)壁在遠(yuǎn)離內(nèi)部通道190b延伸的第一端處限定凸緣194b以及在遠(yuǎn)離內(nèi)部通道延伸的相對(duì)的第二端處限定凸緣194b(例如，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178b包括大致呈帽子形狀的橫截面)。同樣地，第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182b包含側(cè)壁198b，該側(cè)壁在遠(yuǎn)離內(nèi)部通道202b延伸的第一端處限定凸緣206b以及在遠(yuǎn)離內(nèi)部通道延伸的相對(duì)的第二端處限定凸緣206b(例如細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182b包括大致呈帽子形狀的橫截面)。如圖所示，凸緣194b和206b可以耦合(例如通過焊接、結(jié)合、緊固件、和/或諸如此類)到一起以形成細(xì)長(zhǎng)梁。

圖12描繪了與本方法的一些實(shí)施例相關(guān)的特征。如圖所示，第一和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a和182a的大致呈z形橫截面分別可以通過允許每個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件在模具中形成來促進(jìn)第一和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的模制，使得所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的相應(yīng)的側(cè)壁186a或198a(包括相應(yīng)的凸緣194a或206a)的各部分與模具的開模軸線200之間的最小角度至少為15度(例如從40至45度)，因此促進(jìn)模制壓力均勻分布到側(cè)壁的各部分，從而緩解表面缺陷、孔隙、和/或諸如此類的發(fā)生。為了說明，在所描繪的實(shí)施例中，側(cè)壁部分208a和開模軸線200之間的最小角度204a大約為45度，側(cè)壁部分208b和開模方向之間的最小角度204b大約為45度，并且凸緣194a和開模方向之間的最小角度大約為45度。

在所描繪的實(shí)施例中，第一支撐件114b可以由下第一支撐部分226和上第一支撐部分230限定。例如，在所示實(shí)施例中，可以與第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件178a統(tǒng)一或整體形成的上第一支撐部分230可以耦合到(例如通過焊接、結(jié)合、緊固件、和/或諸如此類)可以與第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件182a統(tǒng)一或整體形成的下第一支撐部分226。如圖所示，在該實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34i，其自身包括一個(gè)或多個(gè)層壓件)可以至少部分地沿上第一支撐部分230和/或下第一支撐部分226布置。

如圖13所示，盡管橫向構(gòu)件10c比可比較的鋁制汽車橫梁輕40％以上，卻具有與鋁制汽車橫梁相似的剛度值。

用于形成車輛橫向構(gòu)件(例如10c)的本方法的一些實(shí)施例包括在模具中形成具有限定內(nèi)部通道(例如190a、190b、和/或諸如此類)和一個(gè)或多個(gè)凸緣(例如194a、194b、和/或諸如此類)的側(cè)壁(例如186a、186b、和/或諸如此類)的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如178a、178b、和/或諸如此類)，在模具中形成具有限定內(nèi)部通道(例如202a、202b、和/或諸如此類)和遠(yuǎn)離內(nèi)部通道延伸的一個(gè)或多個(gè)凸緣(例如206a、206b、和/或諸如此類)的側(cè)壁(例如198a、198b、和/或諸如此類)的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如182a、182b、和/或諸如此類)，以及通過將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)凸緣中的至少一個(gè)凸緣耦合到第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件并且將第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的一個(gè)或多個(gè)凸緣中的至少一個(gè)凸緣耦合到第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件來形成細(xì)長(zhǎng)梁(例如58c)，其中第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件中的至少一個(gè)構(gòu)件由包括塑性材料(例如30)和一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34g、34h等)的復(fù)合體所限定，并且其中一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件至少部分地沿第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件中的至少一個(gè)構(gòu)件布置。在一些實(shí)施例中，耦合包括焊接。

在一些實(shí)施例中，在模具中形成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件使得第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁(例如208a、208b、194a、和/或諸如此類)的各部分與模具的開模軸線(例如200)之間的最小角度(例如204a、204b、204c等)至少為15度。在一些實(shí)施例中，在模具中形成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件使得第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的各部分與模具的開模軸線之間的最小角度為40度至50度。

在一些實(shí)施例中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的每一個(gè)由包括塑性材料(例如30)和一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34g、34h、和/或諸如此類)的復(fù)合體限定，限定第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的復(fù)合體的一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件(例如34g)至少部分地沿第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件布置，并且限定第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的復(fù)合體的一個(gè)或多個(gè)層壓件中的至少一個(gè)層壓件(例如34h)至少部分地沿第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件布置。

在一些實(shí)施例中，形成細(xì)長(zhǎng)梁包括將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如178a)的一個(gè)或多個(gè)凸緣中的至少一個(gè)凸緣(例如194a)耦合到內(nèi)部通道(例如202a)內(nèi)的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如182a)的側(cè)壁(例如198a)并且將第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如182a)的一個(gè)或多個(gè)凸緣中的至少一個(gè)凸緣(例如206a)耦合到內(nèi)部通道(例如190a)內(nèi)的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁(例如186a)。在一些實(shí)施例中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如178b)的側(cè)壁(例如186b)的第一端限定了第一凸緣(例如194b)，并且第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的第二端限定了第二凸緣(例如194b)，第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如182b)的側(cè)壁(例如198b)的第一端限定了第一凸緣(例如206b)，并且第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的側(cè)壁的第二端限定了第二凸緣(例如206b)，并且形成細(xì)長(zhǎng)梁包括將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的第一凸緣耦合到第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的第一凸緣以及將第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的第二凸緣耦合到第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的第二凸緣。

本設(shè)備的一些實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)層壓件(例如34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34h、34i、和/或諸如此類)和/或一個(gè)或多個(gè)材料層(例如38a、38b、38c、38d、38e、38f、和/或諸如此類)。這些層壓件和/或材料層可以預(yù)先切割成合適的形狀(例如，如圖3a-3c所示)，預(yù)先組裝和/或預(yù)先浸漬以便于制造車輛橫向構(gòu)件(例如10a、10b、10c、和/或諸如此類)。

上述說明書和示例提供了示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和用途的完整描述。雖然上面已經(jīng)以某種程度的特殊性或者參考一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例來描述了某些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，對(duì)所公開的實(shí)施例做出許多改變。同樣地，本方法和系統(tǒng)的各個(gè)示例性實(shí)施例不旨在限于所公開的具體形式。相反，所述各個(gè)實(shí)施例包括落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有修改和替換,并且除了所示出的實(shí)施例外，實(shí)施例可以包含所描述實(shí)施例的一些或全部特征。例如，元件可以被省去或結(jié)合為整體的結(jié)構(gòu)，和/或連接可以被取代。此外，在適當(dāng)?shù)那闆r下，上述任何示例的方面可以與所描述的任何其它示例的方面組合以形成具有相當(dāng)或不同性質(zhì)和/或功能并解決相同或不同的問題的另外的示例。同樣地，應(yīng)當(dāng)理解，上述的益處和優(yōu)勢(shì)可以涉及一個(gè)實(shí)施例或可以涉及數(shù)個(gè)實(shí)施例。除非在給定的權(quán)利要求中分別使用詞組“用于……的裝置”或“用于……的步驟”明確地陳述了這樣的限制，否則權(quán)利要求不旨在包括并且不應(yīng)被解釋為包括裝置+功能或步驟+功能的限制。