Приборная панель транспортного средства (варианты)
Группа изобретений относится к вариантам выполнения приборной панели транспортного средства. Панель имеет армирование, которое включает в себя множество рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле, основу, соединенную с армированием, содержащую множество рубленых углеродных и рубленых стеклянных волокон, заключенных в нейлоновой смоле, и кронштейн рулевой колонки, образованный из основы, содержащий множество рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле. Кронштейн рулевой колонки зацепляется с рулевой колонкой, из условия чтобы основа и кронштейн поддерживали рулевую колонку. Множество рубленых углеродных и стеклянных волокон в основе может быть разделено, из условия чтобы углеродные волокна и стеклянные волокна каждые были по существу сконцентрированы в пределах соответственных частей водительской стороны и пассажирской стороны основы. Обеспечивается снижение веса при сохранении механических свойств. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
ПРИТЯЗАНИЕ НА ПРИОРИТЕТ
Настоящая заявка является заявкой-частичным продолжением, которая испрашивает приоритет и преимущество по §120 раздела 35 Кодекса законов США заявки на выдачу патента США под №14/270,951, поданной 6 мая 2014 года, в настоящее время находящейся в процессе рассмотрения, озаглавленной «ГИБРИТНАЯ КОМПОЗИТНАЯ ПРИБОРНАЯ ПАНЕЛЬ» («HYBRID COMPOSITE INSTRUMENT PANEL»), полное раскрытие которой таким образом включено в материалы настоящей заявки посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее раскрытие в целом относится к конструкциям композитных компонентов, а конкретнее, относится к конструкциям композитной приборной панели транспортного средства и способам для изготовления таковых.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Становится в большей степени распространенным для транспортных средств использовать легкие компоненты и конструкции, для того чтобы снижать вес транспортного средства, в особенности в больших внутренних компонентах транспортного средства, таких как приборные панели. Снижения веса могут повышать эксплуатационные качества и экономию топлива транспортного средства. Снижение веса может быть осуществлено посредством замены современных материалов компонентов транспортного средства более легкими материалами. Однако, в некоторых случаях, более легкие материалы, применяемые в транспортных средствах, могут иметь меньшую механическую целостность, чем их более тяжелые аналоги.
В других случаях, определенные легкие материалы, такие как упрочненные углеродным волокном композиты, фактически могут иметь улучшенные механические характеристики над традиционными материалами. К сожалению, затраты на производство по созданию компонентов транспортного средства с этими материалами могут быть непомерно высокими или по меньшей мере не достаточно низкими, чтобы компенсировать потенциальные улучшения эксплуатационных качеств и экономии топлива транспортного средства. Кроме того, эти более прочные композитные материалы часто применяются в больших компонентах транспортного средства, которые имеют только одну или небольшое количество областей, которые фактически требуют улучшенных механических характеристик.
Соответственно, есть необходимость в легких компонентах транспортного средства, имеющих лучшие или сопоставимые механические характеристики по сравнению с традиционными компонентами транспортного средства. Также есть потребность приспосабливать механические свойства в конкретных областях в пределах этих компонентов для конкретного применения, таким образом, минимизируя использование дорогостоящих армирующих материалов и доводя до максимума улучшения механических свойств там, где оно требуется в компоненте.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному из аспектов настоящего раскрытия, приборная панель транспортного средства включает в себя армирование, содержащее множество рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле, и основу, соединенную с армированием. Основа включает в себя множество рубленых углеродных и рубленых стеклянных волокон, заключенных в нейлоновой смоле. Панель дополнительно включает в себя кронштейн рулевой колонки, который образован из основы и содержит множество рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле. Кронштейн рулевой колонки зацепляется с рулевой колонкой, из условия чтобы основа и кронштейн поддерживали рулевую колонку. Согласно одному аспекту настоящего изобретения кронштейн рулевой колонки дополнительно содержит армирование с фибролитовым матом. Согласно другому аспекту настоящего изобретения множество рубленых углеродных волокон в основе имеют объемную долю волокон в нейлоновой смоле от приблизительно 15% до приблизительно 40%. Согласно еще одному аспекту изобретения множество рубленых углеродных волокон в кронштейне рулевой колонки имеют объемную долю волокон в нейлоновой смоле от приблизительно 35% до приблизительно 65%. Согласно еще одному аспекту изобретения множество рубленых углеродных волокон в кронштейне рулевой колонки содержит рубленые углеродные волокна, которые по существу выровнены относительно друг друга. Согласно еще одному аспекту изобретения множество рубленых углеродных и рубленных стеклянных волокон в основе разделены так, что углеродные волокна по существу сконцентрированы в части водительской стороны основы и рубленые стеклянные волокна по существу сконцентрированы в части пассажирской стороны основы. Согласно еще одному аспекту изобретения рубленые углеродные волокна в кронштейне рулевой колонки имеют среднюю длину волокна от приблизительно 2 мм до приблизительно 4 мм.
Согласно еще одному аспекту настоящего раскрытия, приборная панель транспортного средства включает в себя армирование, содержащее множество рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле, и основу, соединенную с армированием. Основа содержит множество рубленых углеродных и рубленых стеклянных волокон, заключенных в нейлоновой смоле. Панель дополнительно включает в себя элемент монтажного кронштейна, который образован из основы, и элемент опорного кронштейна, который присоединен к монтажному кронштейну. Монтажный кронштейн содержит множество рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле. Согласно одному аспекту настоящего изобретения элемент монтажного кронштейна дополнительно содержит армирование с фибролитовым матом. Согласно другому аспекту настоящего изобретения множество рубленых углеродных волокон в основе имеют объемную долю волокон в нейлоновой смоле от приблизительно 15% до приблизительно 40%. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения множество рубленых углеродных волокон в монтажном кронштейне имеют объемную долю волокон в нейлоновой смоле от приблизительно 35% до приблизительно 65%. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения множество рубленых углеродных волокон в элементе монтажного кронштейна содержит рубленые углеродные волокна, которые по существу выровнены относительно друг друга. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения рубленые углеродные волокна в монтажном кронштейне имеют среднюю длину волокна от приблизительно 2 мм до приблизительно 4 мм. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения множество рубленых углеродных и рубленных стеклянных волокон в основе разделены так, что углеродные волокна по существу сконцентрированы в части водительской стороны основы и рубленые стеклянные волокна по существу сконцентрированы в части пассажирской стороны основы.
Согласно дополнительному аспекту настоящего раскрытия, приборная панель транспортного средства включает в себя армирование, содержащее первый волоконный материал, заключенный в первой смоле, и основу, содержащую первый волоконный материал и второй волоконный материал, заключенные во второй смоле. Первый и второй волоконные материалы по существу разделены на соответственные части водительской стороны и пассажирской стороны основы. Панель включает в себя монтажный кронштейн, который образован из части водительской стороны основы. Монтажный кронштейн содержит первый волоконный материал, заключенный во второй смоле. Согласно одному аспекту настоящего изобретения первый и второй волоконные материалы каждый выбран из группы материалов, состоящей из углеродных соединений, арамидов, алюминиевых металлов, оксидов алюминия, сталей, бора, кремнеземов, карбида кремния, нитрида кремния, полиэтиленов со сверхвысокой молекулярной массой, A-стекла, E-стекла, E-CR-стекла, C-стекла, D-стекла, R-стекла и S-стекла. Согласно другому аспекту настоящего изобретения первая и вторая смолы каждая выбрана из группы материалов, состоящей из нейлона, полипропилена, эпоксидной смолы, полиэфиров, винилового сложного эфира, полиэфирного эфиркетона, полифенилен-сульфида, полиэфиримида, поликарбоната, силикона, полиимида, полиэфир-сульфона, меламин-формальдегида, фенол-формальдегида и полибензимидазола. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения первый волоконный материал в монтажном кронштейне содержит волокна, которые по существу выровнены относительно друг друга. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения первый волоконный материал монтажного кронштейна имеет среднюю длину волокна от приблизительно 2 мм до приблизительно 4 мм. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения монтажный кронштейн дополнительно содержит армирование с фибролитовым матом.
Эти и другие аспекты, цели и признаки настоящего изобретения будут поняты и оценены по достоинству специалистами в данной области техники по изучению следующего описания изобретения, формулы изобретения и прилагаемых чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
фиг. 1 - вид сверху в перспективе приборной панели транспортного средства внутри транспортного средства согласно одному из вариантов осуществления;
фиг. 2 - изображение в разобранном виде сверху в перспективе приборной панели, изображенной на фиг. 1;
фиг. 3 - вид сверху в перспективе основы приборной панели согласно еще одному варианту осуществления;
фиг. 4 - вид сверху в перспективе основы приборной панели согласно дополнительному варианту осуществления;
фиг. 5 - вид снизу в вертикальной проекции компонента транспортного средства согласно еще одному варианту осуществления;
фиг. 6 - вид сверху в перспективе системы инжекционного формования согласно дополнительному варианту осуществления;
фиг. 7A - вид в поперечном разрезе системы инжекционного формования по фиг. 6 во время этапа инжекции расплавленных композитов в литейную форму, взятый по линии X-X;
фиг. 7B - вид в поперечном разрезе системы инжекционного формования по фиг. 6 во время этапа остывания расплавленных композитов, взятый по линии X-X; и
фиг. 8 - схема способа для формирования компонента транспортного средства с использованием системы инжекционного формования по фиг. 6 согласно еще одному варианту осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Для целей описания, приведенного в материалах настоящей заявки, термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные будут относиться к раскрытию в качестве ориентированных на фиг. 1. Однако, должно быть понятно, что раскрытие может допускать различные альтернативные ориентации, за исключением случаев, когда явным образом указано иное. Также должно быть понятно, что специфичные устройства и процессы, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах и описанные в последующем описании являются просто примерными вариантами осуществления обладающих признаками изобретения концепций, определенных в прилагаемой формуле изобретения. Отсюда, специфичные размеры и другие физические характеристики, относящиеся к вариантам осуществления, раскрытым в материалах настоящей заявки, не должны рассматриваться в качестве ограничивающих, если формула изобретения явным образом не заявляет иное.
Со ссылкой на фиг. 1, изображена кабина 10 транспортного средства 14. Транспортное средство 14 включает в себя область 18 водительской стороны и область 22 пассажирской стороны. Внутри кабины 10 находится приборная панель 26, среди других компонентов транспортного средства, таких как ветровое стекло 36. Приборная панель 26 расположена в переднем направлении транспортного средства в кабине 10 под ветровым стеклом 36. Приборная панель 26 имеет часть 40 водительской стороны, часть 44 центральной консоли и часть 48 пассажирской стороны. Эти части приборной панели 26 и конкретные области или местоположения в ее пределах часто имеют отличающиеся требования к механическим свойствам.
В качестве используемого в этом раскрытии, «наружный» указывает ссылкой на боковые стороны, самые близкие к двери 52 водительской стороны и двери 56 пассажирской стороны в транспортном средстве 14. Термин «внутренний» в качестве используемого в материалах настоящей заявки указывает ссылкой на центральную зону в транспортном средстве 14 внутри от поперечно противостоящих наружных сторон или областей.
Части 40, 48 водительской стороны и пассажирской стороны приборной панели 26 находятся в реальной близости от соответственных областей 18, 22 водительской стороны и пассажирской стороны транспортного средства 14. Часть 40 водительской стороны приборной панели 26 включает в себя доску 60 приборов, покрытую козырьком 64 доски приборов. Ниже доски 60 приборов расположена рулевая колонка 68. Рулевая колонка 68 поддерживается приборной панелью 26 и зацепляется с системой рулевого управления (не показана) в переднем направлении транспортного средства от приборной панели 26. Рулевая колонка 68 проходит от системы рулевого управления в кабину 10 через приборную панель 26. Рулевая колонка 68 имеет рулевое колесо 72, расположенное в кабине 10 в области 18 водительской стороны транспортного средства 14. Рулевое колесо 72 включает в себя водительскую подушку 76 безопасности, которая развертывается по событию столкновения транспортного средства. По существу, часть 40 водительской стороны приборной панели 26 может иметь необходимые механические характеристики, в частности, в местах, где она должна поддерживать другие компоненты транспортного средства, подверженные переменным нагрузкам и движению, например, рулевую колонку 68.
Кроме того, со ссылкой на фиг. 1, на каждой наружной стороне приборной панели 26 находится боковое вентиляционное отверстие 80. Приборная панель 26 также включает в себя набор центральных вентиляционных отверстий 84, расположенных в части 44 центральной консоли приборной панели 26. Часть 44 центральной консоли приборной панели 26 расположена между частью 40 водительской стороны и частью 48 пассажирской стороны. Часть 44 центральной консоли включает в себя интерфейс 88, который является эксплуатируемым пассажирами или водителем обеих областей 18, 22 водительской стороны и пассажирской стороны транспортного средства 14. Часть 44 центральной консоли присоединена как к части 40 водительской стороны, так и к части 48 пассажирской стороны приборной панели 26.
Как также изображено на фиг. 1, часть 48 пассажирской стороны приборной панели 26 включает в себя узел 110 перчаточного ящика и узел 114 пассажирской подушки безопасности, который расположен выше узла 110. Узел 110 перчаточного ящика включает в себя дверцу 118 перчаточного ящика, дающий возможность доступа в короб перчаточного ящика (не показан). В некоторых вариантах осуществления, узел 110 перчаточного ящика является отдельным компонентом от приборной панели 26 и вставляется и прикрепляется во время изготовления. В других вариантах осуществления, короб перчаточного ящика узла 110 в целом сформирован из основы 120 приборной панели (фиг. 2) приборной панели 26, а дверца 118 перчаточного ящика является отдельным компонентом, который прикрепляется во время изготовления. В зависимости от конфигурации части 48 пассажирской стороны, она может иметь центральные области или места, которые требуют дополнительного механического армирования, такие как где она содержит в себе или прикрепляется к узлу 110 перчаточного ящика.
Вновь со ссылкой на фиг. 1, узел 114 пассажирской подушки безопасности включает в себя лоток 124 пассажирской подушки безопасности (фиг. 2) и другие компоненты, такие как пассажирская подушка безопасности, контейнер подушки безопасности и нагнетательный насос. Во время события столкновения транспортного средства, пассажирская подушка безопасности надувается нагнетательным насосом (не показан), тем самым заставляя пассажирскую подушку безопасности расширяться из бачка через лоток 124 пассажирской подушки безопасности (фиг. 2) и из приборной панели 26. Надувание и расширение подушки безопасности порождает высокие механические напряжения в окружающих компонентах, которые могут приводить к конструктивному повреждению приборной панели 26, если она не упрочнена надлежащим образом. В некоторых вариантах осуществления, основа 120 приборной панели (фиг. 2) приборной панели 26 также может включать в себя контейнеры коленной подушки безопасности для пассажиров и водителя обеих областей 18, 22 как водительской стороны, так и пассажирской стороны, потенциально делая необходимым дополнительное армирование.
Далее, со ссылкой на фиг. 2, приборная панель 26 включает в себя основу 120 приборной панели и армирование 150. Армирование 150 расположено в переднем направлении транспортного средства от основы 120 и присоединено к основе 120 в многочисленных точках. Основа 120 и армирование 150 могут быть соединены с помощью соединения склеиванием, вибрационной сварки, сварки нагретыми пластинами или других форм соединения. Армирование 150 включает в себя часть 154 водительской стороны, часть 158 центральной консоли и часть 162 пассажирской стороны. Армирование 150 образует проем 166 рулевой колонки и проем 170 перчаточного ящика в соответственных частях 154, 162 водительской стороны и пассажирской стороны. Фланцы 174 расположены в пределах части 158 центральной консоли армирования 150 и проходят в заднем направлении транспортного средства, чтобы зацепляться и соединяться с частью 180 центральной консоли основы 120.
Как также изображено на фиг. 2, основа 120 приборной панели включает в себя часть 184 водительской стороны, часть 180 центральной консоли и часть 188 пассажирской стороны. Часть 184 водительской стороны основы 120 образует проем 192 рулевой колонки, который выровнен с проемом 166 рулевой колонки армирования 150, когда основа 120 и армирование соединены. Рулевая колонка 68 (фиг. 1) проходит как через проем 166 рулевой колонки, так и через проем 192 рулевой колонки, и прикреплена к основе 120 через монтажную зону 196 рулевой колонки, как показано на фиг. 2. Монтажная зона 196 рулевой колонки расположена на основе 120 ближе к проему 192 рулевой колонки. В некоторых вариантах осуществления, кожух для рулевой колонки 68 может быть сформирован как целая часть в основе 120 ближе к монтажной зоне 196. В других вариантах осуществления, монтажный кронштейн или опорный кронштейн могут быть сформированы как целая часть в основе 120 ближе к проему 192 рулевой колонки для поддержки рулевой колонки 68. Присоединение армирования 150 к основе 120 обеспечивает достаточное упрочнение для монтажной зоны 196 и, в конечном счете, приборной панели 26, чтобы поддерживать вес рулевой колонки 68 без использования поперечной балки автомобиля. По существу, определенные области или места в части 184 водительской стороны основы 120 могут требовать и/или извлекать пользу из дополнительного армирования.
Кроме того, со ссылкой на фиг. 2, часть 180 центральной консоли основы 120 приборной панели включает в себя отсек 200 для электроники для размещения и установки интерфейса 88 (фиг. 1), а также других электронных компонентов. Часть 180 центральной консоли расположена между и присоединена как целая часть к обеим частям 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120. В зависимости от электронных компонентов и других компонентов, развернутых в части 180 центральной консоли, дополнительное локализованное армирование основы 120 гибридными композитами в этих областях могло бы обеспечивать преимущества механических характеристик и/или снижения веса.
Часть 188 пассажирской стороны основы 120 приборной панели образует проем 204 перчаточного ящика и проем 208 узла пассажирской подушки безопасности для размещения узла 110 перчаточного ящика (фиг. 1) и узла 114 пассажирской подушки безопасности (фиг. 1). В некоторых вариантах осуществления, основа 120 может быть выполнена с возможностью дополнительно образовывать короб перчаточного ящика и/или контейнер подушки безопасности в качестве интегральных корпусных деталей, которые проходят из соответственных проемов 204, 208 узлов перчаточного ящика и пассажирской подушки безопасности. В других вариантах осуществления, армирование 150 могло бы быть выполнено с возможностью образовывать короб перчаточного ящика и/или контейнер подушки безопасности. Основа 120 и армирование 150 также могли бы быть в выполнены с возможностью образовывать контейнеры коленной подушки безопасности.
Как также изображено на фиг. 2, воздуховод 212 расположен между основой 120 приборной панели и армированием 150. Воздуховод 212 передает воздух, когда присоединен к армированию 150. Воздух проходит через воздуховод 212 в набор вентиляционных проемов 216 основы, которые направляют воздух в боковые и центральные вентиляционные отверстия 80, 84 приборной панели 26 (фиг. 1). К армированию 150 присоединен кронштейн 220 приточной вентиляции, который соединяется с тепловым экраном (не показан) транспортного средства 14. Кронштейн 220 приточной вентиляции предотвращает изгибание приборной панели 26 в переднем и заднем направлении транспортного средства. Кронштейн 220 приточной вентиляции также может обеспечивать дополнительную поддержку для рулевой колонки 68 (фиг. 1), присоединенной к основе 120.
Вновь со ссылкой на фиг. 2, основа 120 приборной панели сформирована из гибридного композитного материала согласно варианту осуществления этого раскрытия. В одном из примерных вариантов осуществления, часть 184 водительской стороны может быть сформирована из нейлоновой смолы, имеющей углеродные волокна, расположенные в смоле. Часть 188 пассажирской стороны может быть сформирована из нейлоновой смолы, имеющей рубленые стеклянные волокна, расположенные в смоле. Вообще, области в основе 120 с более высокими процентными отношениями рубленых углеродных волокон могут иметь улучшенные механические свойства (например, вязкость, предел прочности на разрыв, усталостная прочность). Объемная доля углеродных волокон и объемная доля стеклянных волокон в частях 184, 188 пассажирской стороны и водительской стороны могут находиться между приблизительно 1% и приблизительно 60%, предпочтительно между приблизительно 15% и приблизительно 40%, а более предпочтительно, между от приблизительно 30% до приблизительно 40%. В некоторых вариантах осуществления, объемная доля волокон в части 184 водительской стороны может быть отлична от объемной доли волокон в части 188 пассажирской стороны основы 120. В дополнительных вариантах осуществления, зоны основы 120, которые ожидается, что должны встречаться с высокими механическими напряжениями, выполнены с возможностью включать в себя более высокие объемные доли волокон рубленых углеродных волокон, чем зоны, не предполагаемые для испытания высоких механических напряжений. Например, монтажная зона 196 может включать в себя более высокую объемную долю волокон, в частности, рубленых углеродных волокон, чем остальная часть 184 водительской стороны основы 120, чтобы содействовать поддержке рулевой колонки 68. В еще одном примере, поверхности основы 120 приборной панели и армирования 150, подверженные высокому механическому напряжению во время развертывания подушки безопасности, могут включать в себя высокие объемные доли волокон. В дополнительных вариантах осуществления, части 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120 могут включать в себя более чем два композитных материала.
В некоторых вариантах осуществления, волокна, применяемые в частях 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120 приборной панели, могут содержать материалы, включающие в себя углеродные соединения, арамиды, алюминиевые металлы, оксиды алюминия, стали, бор, кремнеземы, карбид кремния, нитрид кремния, полиэтилены со сверхвысокой молекулярной массой, A-стекло, E-стекло, E-CR-стекло, C-стекло, D-стекло, R-стекло и S-стекло. Части 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны также могут включать в себя более чем один тип волокна. В некоторых вариантах осуществления, длина рубленых волокон может быть между приблизительно 3 мм и приблизительно 11 мм, а более предпочтительно, между приблизительно 5 мм и приблизительно 7 мм. Типично, волокна ориентированы произвольно в смолах в пределах частей 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны. Однако они также могут быть по существу ориентированы направленно в зонах основы 120, подверженных высоким направленным механическим напряжениям. Кроме того, смолы, применяемые в частях 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны могут содержать нейлон, полипропилен, эпоксидную смолу, полиэфиры, виниловый сложный эфир, полиэфирный эфиркетон, полифенилен-сульфид, полиэфиримид, поликарбонат, силикон, полиимид, полиэфир-сульфон, меламин-формальдегид, фенол-формальдегид и полибензимидазол или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления, смола части 184 водительской стороны может быть отличной от смолы, применяемой в части 188 пассажирской стороны основы 120. Также должно быть понятно, что армирование 150 и части 154, 158, 162 водительской стороны, центральной консоли и пассажирской стороны могут быть произведены из гибридных композитных материалов, сопоставимых с описанными выше в связи с основой 120. Например, часть 154 водительской стороны армирования 150 может быть сформирована из нейлоновой смолы, имеющей рубленые углеродные волокна, расположенные в смоле. Часть 162 пассажирской стороны может быть сформирована из нейлоновой смолы, имеющей рубленые стеклянные волокна, расположенные в смоле. Кроме того, объемная доля волокон в смолах, предпочтительно, рубленых углеродных волокон, может быть большей в зонах, подверженных более высоким уровням механического напряжения, чем остальное армирование 150.
Кроме того, со ссылкой на фиг. 2, рубленые углеродные и стеклянные волокна разделены в основе 120 приборной панели 26, из условия чтобы углеродные волокна были по существу сконцентрированы в части 184 водительской стороны основы 120, а стеклянные волокна по существу сконцентрированы в части 188 пассажирской стороны основы 120. Вообще, часть 180 центральной консоли основы 120 состоит из рубленных как углеродных, так и стеклянных волокон. В некоторых вариантах осуществления, часть 180 центральной консоли может включать в себя главным образом углеродные волокна или главным образом стеклянные волокна. В других вариантах осуществления, углеродные волокна, содержащиеся главным образом в части 184 водительской стороны, также могут частично занимать часть 188 пассажирской стороны основы 120. В дополнительных вариантах осуществления, углеродные волокна главным образом в части 184 водительской стороны также могут занимать части основы 120, которые подвержены высокому механическому напряжению, независимо от ориентации пассажирской стороны или водительской стороны. Например, поверхности развертывания подушки безопасности, расположенные в или на основе 120 или армировании 150, могут включать в себя более высокие процентные отношения углеродных волокон для дополнительного механического армирования. Разделение волокон, например, рубленых углеродных и стеклянных волокон, в основе 120 предоставляет волокнам более высокой прочности, например, углеродным волокнам, возможность избирательно использоваться там, где есть конкретные потребности в высокой прочности для основы 120, такие как для поддержки рулевой колонки 68. Избирательное использование высоких процентных отношений углеродных волокон на основании ориентации водителя/пассажира относительно транспортного средства 14 предоставляет возможность снижения затрат посредством эффективного использования более дорогостоящих углеродных волокон только там, где нужно.
Как также показано на фиг. 2, пограничная область 240 может существовать в некоторых вариантах осуществления на границе раздела между частями 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120 приборной панели. Пограничная область 240 включает в себя смесь обоих типов волокон и смол(ы), применяемых в частях 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120. Смешивание волокон в пределах пограничной области 240 гарантирует, что цельное соединение существует между частями основы 120, состоящей из разных композитных материалов. В одном из вариантов осуществления, пограничная область 240 может перекрывать или иным образом охватывать всю часть 180 центральной консоли основы 120. В еще одном варианте осуществления, пограничная область 240 может присутствовать только между частями 180, 188 центральной консоли и пассажирской стороны или между частями 184, 180 водительской стороны и центральной консоли основы 120. Пограничная область 240 также может быть расположена где угодно в основе 120, где есть граница раздела между частями основы 120, содержащими в себе отличающиеся доли волокон, типы волокон и/или смолы. В одном из примерных вариантов осуществления, часть 184 водительской стороны может иметь объемную долю приблизительно от 30% до 40% рубленых углеродных волокон в смоле, часть 188 пассажирской стороны может иметь объемную долю приблизительно от 30% до 40% рубленых стеклянных волокон в смоле, а часть 180 центральной консоли или пограничная область 240 может иметь объемную долю приблизительно от 15% до 20% рубленых углеродных волокон и объемную долю приблизительно от 15% до 20% рубленых стеклянных волокон в смоле. В этой конфигурации, часть 184 водительской стороны особенно армирована высокими процентными отношениями рубленых углеродных волокон относительно других частей основы 120.
Согласно некоторым вариантам осуществления, основа 120 и/или армирование 150 приборной панели 26 могут включать в себя один или более предварительно формованных фибролитовых матов в дополнение к частям, содержащим рубленые волокна в смоле или смолах. Предварительно формованные фибролитовые маты могут включать в себя тканые или нетканые волокна, которые удерживаются друг с другом с использованием одной и той же или разных смол, в то время как применяются в частях 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120. Маты также могут включать в себя волокна, имеющие размеры, отличные от волокон, применяемых в частях 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120. Подобным образом, волокна матов могут быть в сплошной или рубленой конфигурации. Волокна матов также могут быть состоящими из материала, имеющего идентичный или иной состав от состава волокон, применяемых в частях 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120. Маты могут быть включены в зоны основы 120 и/или армирования 150, имеющие высокую или низкую объемные доли волокон. Многочисленные маты могут использоваться и наноситься слоями в меняющихся ориентациях, для того чтобы дополнительно улучшать механические свойства основы 120 и/или армирования 150 в конкретных местах. Примерные места в основе 120 для размещения мата включают в себя, но не в качестве ограничения: монтажную зону 196 рулевой колонки, проем 208 узла подушки безопасности, проем 204 перчаточного ящика, места соединения между армированием 150 и основой 120 и другие места, ожидаемые для испытания более высоких уровней механического напряжения по сравнению с механическими напряжениями в других зонах основы 120.
Использование гибридного композита, содержащего в себе волокна (например, рубленые углеродные и стеклянные волокна в нейлоновой смоле), в основе 120 и армировании 150 в качестве части приборной панели 26 дает транспортному средству 14 возможность конструироваться и производиться без поперечной балки автомобиля. Традиционные поперечные балки автомобиля являются толстыми металлическими компонентами, традиционно используемым для поддержки приборной панели 26 и рулевой колонки 68 транспортного средства 14. В дополнение к добавлению значительного веса транспортному средству 14, поперечная балка автомобиля занимает потенциальное пространство для хранения позади приборной панели 26 и мешает размещению узла пассажирской подушки безопасности и узла 110 перчаточного ящика. Без поперечной балки автомобиля, транспортное средство 14 может добиваться большей эффективности использования топлива, а также улучшенной свободы проектирования для приборной панели 26 и ее сборочных узлов.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, основа 120 приборной панели 26 образует интегральные монтажные крепления для поддержки рулевой колонки 68 согласно варианту осуществления этого раскрытия. Эти монтажные крепления сконфигурированы в том смысле, что они могут быть сформированы непосредственно из основы 120 без дополнительных деталей в силу гибридных композитов, раскрытых в материалах настоящей заявки. В одном из примерных вариантов осуществления, элемент 284 монтажного кронштейна сформирован как целая часть из монтажной зоны 196 части 184 водительской стороны (смотрите фиг. 2) основы 120. Элемент 284 монтажного кронштейна, показанный на фиг. 3, проходит в переднем направлении транспортного средства и выступает через отверстие 166 рулевой колонки армирование 150, когда основа 120 и армирование 150 соединены друг с другом (смотрите фиг. 2). Элемент 284 монтажного кронштейна проходит в переднем направлении транспортного средства, чтобы зацепляться с кронштейном 220 приточной вентиляции (смотрите фиг. 2). Как дополнительно изображено на фиг. 3, соединение элемента 284 монтажного кронштейна с кронштейном 220 приточной вентиляции повышает устойчивость рулевой колонки 68 и предоставляет возможность распределения веса рулевой колонки 68 между приборной панелью 26 и тепловым экраном транспортного средства 14.
В других вариантах осуществления приборной панели 26, элемент 284 монтажного кронштейна может быть присоединен к армированию 150 (смотрите фиг. 2) или непосредственно к тепловому экрану для обеспечения дополнительной опоры. В еще одном варианте осуществления, элемент 284 монтажного кронштейна присоединяется только к основе 120, из условия чтобы только основа 120 и армирование 150 несли нагрузку рулевой колонки 68. Должно быть понятно, что элемент 284 монтажного кронштейна взамен скорее может быть образован как целая часть, или иным образом сформирован из, армирования 150, нежели основы 120. Кроме того, элемент 284 монтажного кронштейна может быть поделен между основой 120 и армированием 150, из условия чтобы соединение основы 120 и армирования 150 формировало элемент 284 монтажного кронштейна. Встраивание элемента 284 монтажного кронштейна в основу 120 обеспечивает большую гибкость проектирования и уменьшает количество деталей приборной панели 26, таким образом, уменьшая производственные расходы и вес транспортного средства 14.
Элемент 284 монтажного кронштейна, как изображено на фиг. 3, также проходит в заднем направлении транспортного средства из основы 120 и зацепляется с элементом 288 опорного кронштейна. Элемент 284 монтажного кронштейна может зацепляться с элементом 288 опорного кронштейна многообразием способов, в том числе, но не в качестве ограничения, системой направляющих, взаимоблокирующих механических соединений и крепежных деталей. Типично, элемент опорного кронштейна 288 является металлическим компонентом, который проходит в заднем направлении транспортного средства от элемента 284 монтажного кронштейна и зацепляется с кожухом 292 рулевой колонки у рулевой колонки 68. Элемент 288 опорного кронштейна изображен в качестве зацепляющегося с кожухом 292 рулевой колонки благодаря механической крепежной детали 296, но может зацепляться с кожухом 292 рулевой колонки многообразием способов. Элемент 288 опорного кронштейна зацепляется с кожухом 292 рулевой колонки, из условия чтобы вес рулевой колонки 68 передавался на основу 120 и/или армирование 150 через выполненное за одно соединение элемента 284 монтажного кронштейна.
Как изображено на фиг. 4, приборная панель 26 также может включать в себя основу 120 с кронштейном 280 рулевой колонки для зацепления с кожухом 292 рулевой колонки у рулевой колонки 68 согласно еще одному варианту осуществления этого раскрытия. Кронштейн 280 рулевой колонки может быть сформирован в основе 120 в качестве единого опорного компонента, который выполняет функции элемента 288 опорного кронштейна и элемента 284 монтажного кронштейна, изображенных в связи с вариантом осуществления, показанным на фиг. 3. Кронштейн 280 рулевой колонки сформирован как целая часть с основой 120 и проходит наружу из монтажной зоны 196 основы 120 для зацепления с кожухом 292 рулевой колонки у рулевой колонки 68. Кронштейн 280 рулевой колонки может быть присоединен к кожуху 292 рулевой колонки механической крепежной деталью 296 или посредством других способов соединения. Встраивание элемента 288 опорного кронштейна в основу 120 (фиг. 3) для формирования кронштейна 280 рулевой колонки (фиг. 4) дополнительно сокращает количество деталей и повышает гибкость проектирования приборной панели 26.
В некоторых вариантах осуществления приборной панели 26, кожух 292 рулевой колонки также может быть встроен в основу 120. Кожух 292 рулевой колонки может быть как целая часть сформирован из кронштейна 280 рулевой колонки или может быть образован как целая часть в монтажной зоне 196 основы 120. Эти варианты осуществления также могут преимущественно сокращать количество деталей приборной панели 26.
Вновь со ссылкой на фиг. 3-4, элемент 284 монтажного кронштейна и кронштейн 280 рулевой колонки приборной панели 26 сформированы из композита волокна и смолы согласно варианту осуществления этого раскрытия. В некоторых вариантах осуществления, элемент 284 монтажного кронштейна и элемент 280 кронштейна рулевой колонки могут быть сформированы из такой же комбинации волокон и смолы, как применяется в части 184 водительской стороны основы 120. Например, в вариантах осуществления, где часть 184 водительской стороны основы 120 образовывает элемент 284 монтажного кронштейна и состоит из множества рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле, элемент 284 монтажного кронштейна также может по существу состоять из рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле. Подобным образом, в вариантах осуществления, где часть 184 водительской стороны основы 120 содержит рубленое углеродное волокно в нейлоновой смоле и образует кронштейн 280 рулевой колонки, кронштейн 28 рулевой колонки также может по существу состоять из рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле. Кроме того, элемент 284 монтажного кронштейна и кронштейн 280 рулевой колонки также могут содержать любые из волокон и смол, раскрытых в вышеизложенном, независимо от волокон и смол, применяемых в части 184 водительской стороны основы 120. Традиционные монтажные и опорные кронштейны являются тяжелыми металлическими компонентами, которые увеличивают вес приборной панели 26. Посредством формирования как целой части элемента 284 монтажного кронштейна и элемента 288 опорного кронштейна из композитного материала волокон и смолы, достигается снижение веса, и транспортное средство 14 может добиваться большей экономии топлива.
В некоторых вариантах осуществления, объемная доля волокон элемента 284 монтажного кронштейна и кронштейна 280 рулевой колонки приборной панели 26, изображенной на фиг. 3-4, может быть более высокой, чем объемная доля волокон в основе 120 или армировании 150. Например, объемная доля волокон элемента 284 монтажного кронштейна и кронштейна 280 рулевой колонки может находиться между от приблизительно 35% до приблизительно 65%, а предпочтительнее, между от приблизительно 45% до приблизительно 55%. Основа 120 может включать в себя объемную долю волокон в монтажной зоне 196, которая является более высокой относительно оставшейся части основы 120, и которая снижается с расстоянием от монтажной зоны 196. Иными словами, основа 120 может заключать в себе градиент объемной доли волокон, который убывает, непрерывным или ступенчатым образом, с увеличением расстояния от монтажной зоны 196. Повышенные объемные доли волокон в монтажной зоне 196, элементе 284 монтажного кронштейна и опорном кронштейне 280 могут помогать поддержке веса рулевой колонки 68.
В дополнительных вариантах осуществления, волокна, применяемые в элементе 284 монтажного кронштейна и кронштейне 280 рулевой колонки приборной панели 26, изображенной на фиг. 3-4, могут иметь более короткую длину, чем у основы 120 и армирования 150. Например, волокна могут быть между приблизительно от 1 мм до 7 мм по средней длине, а предпочтительнее, между приблизительно от 2 мм до 4 мм по средней длине. Волокна ориентированы произвольным образом, но предпочтительнее по существу выровнены с направленными механическими нагрузками, прикладываемыми рулевой колонкой 68. Кроме того, одно или многочисленные армирования с фибролитовым матом могут быть применены в монтажной зоне 196, элементе 284 монтажного кронштейна или кронштейне 280 рулевой колонки, где необходимо дополнительное армирование, на основании ожидаемых прикладываемых механических нагрузок, ассоциативно связанных с рулевой колонкой 68 во время эксплуатации транспортного средства 14. Например, волокно может быть включено в кронштейн 280 рулевой колонки в точке соединения для механической крепежной детали 296, для того чтобы обеспечивать дополнительное армирование.
Согласно дополнительным вариантам осуществления, кронштейн 280 рулевой колонки приборной панели 26 может содержать многочисленные типы волоконного материала, объемные доли волокна и/или средние длины волокон. Например, кронштейн 280 рулевой колонки может содержать рубленые углеродные волокна, заключенные в нейлоновой смоле, в точке сочленения с кожухом 292 рулевой колонки и рубленые стеклянные волокна, заключенные в нейлоновой смоле, на соединении с монтажной зоной 196 основы 120. В такой конфигурации, пограничная область 240 может быть сформирована в пределах кронштейна 280 рулевой колонки. В еще одном примере, кронштейн 280 рулевой колонки может применять волокна средней длины 2 мм с приблизительной объемной долей волокон 55% в точке сочленения с кронштейном 292 рулевой колонки и волокна средней длины 4 мм с приблизительной объемной долей волокон 40% на соединении с монтажной зоной 196 основы 120. Посредством применения вариантов осуществления приборной панели 26 с управляемым локальным составом кронштейна 280 рулевой колонки, требуемые механические свойства достигаются в пределах приборной панели 26 с эффективным использованием компонентов композитного материала.
Далее, со ссылкой на фиг. 5, вышеизложенные аспекты основы 120 и армирования 150 приборной панели (смотрите фиг. 1 и 2 и соответствующее описание) могут распространяться на другие компоненты, такие как компонент 250 транспортного средства. Здесь, компонент 250 имеет первую часть 254, содержащую первый волоконный материал 258, заключенный в первой смоле 262. Компонент 250 также имеет вторую часть 266, включающую в себя второй волоконный материал 270, заключенный во второй смоле 274. Между первой и второй частями 254, 266 компонента 250 находится пограничная область 278 компонентов, имеющая смесь первого и второго волоконных материалов 258, 270 с первой и второй смолами 262, 274. Первая и вторая части 254, 266 могут находиться в реальной близости к соответственным областям 18, 22 пассажирской стороны и водительской стороны (фиг. 1). Как схематически изображено на фиг. 5, компонент 250 может быть обивкой потолка для кабины 10 транспортного средства 14. Но, должно быть понятно, что компонент 250 может быть другим компонентом, расположенным внутри или на транспортном средстве 14 (фиг. 1), пригодным для изготовления из гибридного композита согласно вышеизложенным принципам. Первый и второй волоконные материалы 258, 270 компонента 250 могут быть выбраны из той же самой группы волокон, применяемых в основе 120. Кроме тог, первый и второй волоконные материалы 258, 270, применяемые в первой и второй частях 254, 266, могут иметь одинаковые или сопоставимые длины волокон и объемные доли волокон в качестве частей 184, 188 водительской стороны и пассажирской стороны основы 120. Подобным образом, первая и вторая смолы 262, 274 компонента 250 могут иметь состав, сопоставимый со смолой или смолами, применяемыми в основе 120. Кроме того, компонент 250 может включать в себя фибролитовый мат, сравнимый с фибролитовым матом, описанным ранее в связи с основой 120.
Далее, со ссылкой на фиг. 6, изображена система 300 инжекционного формования, которая включает в себя нагреватель 302, насос 304, контроллер 308, литейную форму 312 и пару инжекционных линий 316 согласно одному из вариантов осуществления. Нагреватель 302 расплавляет первый композит 230 и второй композит 234, а насос 304 повышает давление и нагнетает расплавленные первый и второй композиты 230, 234 через инжекционные линии 316 и в литейную форму 312 через соединительные окна 320. Насос 304 способен к созданию высоких давлений текучей среды, которые дают первому и второму композитам 230, 234 возможность инжектироваться в литейную форму 312 при высоких давлениях и скоростях. Каждая инжекционная линия 316 зацепляется с одним из соединительных окон 320 на литейной форме 312, из условия чтобы первый и второй композиты 230, 234 могли поступать в литейную форму 312 в разных местах. В некоторых вариантах осуществления системы 300, более чем два композитных материала могут инжектироваться в литейную форму 312. В этих конфигурациях, система 300 инжекционного формования может включать в себя отдельные инжекционные линии 316 для каждого материала, и литейная форма 312 может содержать в себе отдельные соединительные окна 320 для каждой дополнительной инжекционной линии 316.
Когда отверждены, первый и второй композитные материалы 230, 234 по фиг. 6 пригодны для формирования целевого компонента, например, основы 120, армирования 150, компонента 250 приборной панели. Первый композит 230 включает в себя первый волоконный материал 258, заключенный в первой смоле 262. Подобным образом, второй композит 234 включает в себя второй волоконный материал 270, заключенный во второй смоле 274. Соответственно, первый и второй волоконные материалы 258, 270, и первая и вторая смолы 262, 274 могут состоять из любых соответственных волокон и смол, раскрытых вместе с основой 120 приборной панели, армированием 150 или компонентом 250.
Вновь со ссылкой на фиг. 6, литейная форма 312 имеет пластину 324A и пластину 328B, каждая пластина образует приблизительно половину полости 332 литейной формы 312. Пластина 324A включает в себя соединительные окна 320, через которые первый и второй композитные материалы 230, 234 поступают в литейную форму 312. Пластины 324, 328A и B каждая содержит оттиск половины целевого компонента транспортного средства (например, компонента 250, основы 120, армирования 150 транспортного средства, и т.д.), из условия чтобы, когда литейная форма 312 закрыта, негативные оттиски образовывали полость 332 литейной формы с приблизительными размерами целевого компонента. В некоторых вариантах осуществления, литейная форма 312 может включать в себя вставки и/или сборочные узлы для содействия формованию целевого компонента.
Как показано на фиг. 7A, литейная форма 312, когда выполнена с возможностью формовать основу 120, имеет часть 336 водительской стороны, часть 340 центральной консоли и часть 344 пассажирской стороны, ориентированные для формирования соответственных частей 184, 180, 188 основы 120 (фиг. 2). Во время инжекции расплавленных первого и второго композитов 230, 234, давление прикладывается к литейной форме 312, из условия чтобы пластина 324A и пластина 328B были стянуты друг с другом. Сила, действующая на литейную форму 312, предотвращает возникновение разделения и проседания литейной формы на основе 120. Литейная форма 312, несмотря на то, что изображена в закрытом состоянии на фиг. 7A, может быть открыта посредством разделения пластины 324A и пластины 328B. В то время как литейная форма 312 находится в открытом состоянии, основа 120 может выталкиваться, и литейная форма 312 и полость 332 затем могут очищаться. Система 300 инжекционного формования, применяющая литейную форму 312, также может использоваться аналогичным образом, как описано выше, для формирования армирования 150, кронштейна 220 приточной вентиляции, компонента 250 транспортного средства или многообразия других компонентов транспортного средства, пригодных для изготовления из гибридных композитов.
Далее, со ссылкой на фиг. 8, предоставлена схема способа 360 для формирования целевого компонента, такого как основа 120 приборной панели 26. Способ 360 включает в себя пять основных этапов, этапы 364, 368, 372, 376 и 380. Способ 360 начинается с этапа 364 плавления первого и второго композитов 230, 234, сопровождаемого этапом 368 подготовки системы 300 инжекционного формования. Затем, выполняется этап 372 инжекции первого и второго расплавленных композитных материалов 230, 234 в полость 332 литейной формы 312. Следующим проводится этап 376 охлаждения расплавленных первого и второго композитов 230, 234 для формирования целевого компонента, например, основы 120 приборной панели 26. В заключение, выполняется этап 380 выемки целевого компонента из литейной формы 312.
Со ссылкой на фиг. 6-8, этап 364 включает в себя нагревание первого и второго композитов 230, 234 в нагревателе 302 до температуры, достаточной, чтобы расплавлять составляющие смолы. С расплавленными смолами, насос 304 способен проталкивать расплавленные первый и второй композиты 230, 234 через инжекционные линии 316 и в полость 332 литейной формы 312 через соединительные окна 320. Первый и второй композиты 230, 234, особенно когда содержат нейлоновую смолу, могут инжектироваться при температуре между 100°C и 400°C, а предпочтительнее, между 210°C и 275°C. Расплавленные первый и второй композиты 230, 234 типично перегреваются до достаточно высокой температуры, чтобы предотвращать их преждевременное затвердевание в инжекционных линиях 316 до достижения полости 332. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, термин «перегрев» указывает ссылкой на разность температур между температурой плавления и температурой инжекции первого и второго композитов 230, 234. Перегрев также необходим, чтобы гарантировать, что первый и второй композиты 230, 234 имеют достаточно низкую вязкость, чтобы проходить в узкие зоны полости 332. Перегрев может иметь значение между 10°C и 50°C для композитов 230, 234. Другие температуры инжекции и условия перегрева могут быть уместны в зависимости от составов, выбранных для композитов 230, 234, геометрии литейной формы 312 и других условий.
Этап 368 подготовки системы 300 инжекционного формования может включать в себя задачи, такие как подогрев литейной формы 312, заливка инжекционных линий 316 и/или размещение предварительно собранных фибролитового мата или многочисленных матов в полости 332 литейной формы 312. Этап 372 инжекции первого и второго композитов 230, 234 может иметь длительность между 5 секундами и 30 секундами, а предпочтительнее, между 10 секундами и 20 секундами. Другие длительности могут быть надлежащими для более сложных геометрий полости 332 литейной формы и/или составов с более низкой вязкостью расплава для композитов 230, 234. В некоторых вариантах осуществления, инжекция расплавленных первого и второго композитов 230, 234 может быть одновременным наряду с тем, что, в других вариантах осуществления, каждый композит может инжектироваться отдельно. Во время этапа 372 инжекции, расплавленные первый и второй композиты 230, 234 инжектируются в соответственные части 336, 344 водительской стороны и пассажирской стороны литейной формы 312 (смотрите фиг. 7A), тем самым, вызывая реальное разделение волокон в целевом компоненте, например, основе 120. Композиты 230, 234 также могут инжектироваться в других точках в полости 332 для создания требуемого разделения или других свойств.
Вновь со ссылкой на фиг. 6-8, этап 376 охлаждения расплавленных первого и второго композитов 230, 234 для формирования целевого компонента, например, основы 120, происходит, в то время как литейная форма 312 удерживается под давлением и охлаждается. Литейная форма 312 может быть с водяным охлаждением или может быть с воздушным охлаждением, чтобы содействовать затвердеванию целевого компонента. После затвердевания основы 120, литейная форма открывается, и этап 380 выемки целевого компонента выполняется посредством приведения в действие ряда выбрасывающих штырей (не показаны) для выбрасывания целевого компонента из пластины 328 B литейной формы 312.
С конкретной ссылкой на фиг. 7A, поперечное сечение литейной формы 312, выполненной с возможностью создавать основу 120, изображено во время этапа 372 инжекции первого и второго композитных материалов 230, 234 в полость 332 литейной формы 312. Первый и второй композиты 230, 234 инжектируются через ряд литников (не показаны). Полость 332 может заполняться посредством инжекции первого и второго композитов 230, 234 в соответственные части 336, 344 водительской стороны и пассажирской стороны полости 332. По поступлению в литейную форму 312, расплавленные первый и второй композиты 230, 234 текут текучей средой через полость 332 в направлении друг друга. Использование ряда литников предоставляет композитным материалам отличающихся составов и объемных долей волокон возможность независимо инжектироваться в полость 332 там, где требуется.
Далее, со ссылкой на фиг. 7B, в предопределенном месте в полости 332, расплавленные первый и второй композиты 230, 234 продолжают течь в направлении друг друга, чтобы объединяться для формирования пограничной области 240. Пограничная область 240 включает в себя смесь волокон и смол из первого и второго композитов 230, 234 и может иметь ширину между 1 мм и 50 мм. Местоположение и ширина пограничной области 240 регулируются благодаря конструкции литейной формы 312, параметров обработки системы 300 инжекционного формования и конкретного состава, выбранного для первого и второго композитов 230, 234. Параметры обработки могут регулироваться контроллером 308 (фиг. 6). В одном из примерных вариантов осуществления, более чем два композитных материала, имеющих разные составы, могут инжектироваться в полость 332 во время этапа 372 инжекции. В этой конфигурации, может быть пограничная область 240 между каждыми из композитных материалов, из условия чтобы каждая пограничная область 240 имела состав, отличных от других. По остыванию и твердению первого и второго составов 230, 234, смесь смол и волокон в пределах пограничной области 240 создает цельное соединение между первым композитным материалом 230 и вторым композитным материалом 234, тем самым, скрепляя основу 120 или другой целевой компонент воедино.
Должно быть понятно, что различные варианты и модификации могут быть произведены в вышеупомянутой конструкции, не выходя из концепций настоящего изобретения. Например, настоящее раскрытие встроенных композитных установочных признаков могло бы быть равным образом применено к монтажным кронштейнам для корпусной детали телевизионной системы. Гибридные композитные монтажные кронштейны для телевизионной системы, например, могут быть включены в гибридную композитную корпусную деталь для телевизионной системы, из условия чтобы наружные металлические кронштейны не требовались для установки на стенку или стойку. Кроме того, должно быть понятно, подразумевается, что такие концепции должны покрываться последующей формулой изобретения, если эта формула изобретения своими формулировками не обусловливает иное в прямой форме.
1. Приборная панель транспортного средства, содержащая:
основу, содержащую множество рубленых углеродных и стеклянных волокон, заключенных в нейлоновой смоле; и
кронштейн рулевой колонки, образованный из основы, содержащей множество рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле, и пограничной области, содержащей смесь рубленых углеродных и стеклянных волокон, заключенных в нейлоновой смоле,
при этом кронштейн выполнен с возможностью взаимодействия с рулевой колонкой так, что основа и кронштейн поддерживают рулевую колонку.
2. Панель по п.1, в которой кронштейн рулевой колонки дополнительно содержит армирование с фибролитовым матом.
3. Панель по п.1, в которой множество рубленых углеродных волокон в основе имеют объемную долю волокон в нейлоновой смоле от приблизительно 15% до приблизительно 40%.
4. Панель по п.3, в которой множество рубленых углеродных волокон в кронштейне рулевой колонки имеют объемную долю волокон в нейлоновой смоле от приблизительно 35% до приблизительно 65%.
5. Панель по п.1, в которой множество рубленых углеродных волокон в кронштейне рулевой колонки содержит рубленые углеродные волокна, которые по существу выровнены относительно друг друга.
6. Панель по п.1, в которой множество рубленых углеродных и рубленных стеклянных волокон в основе разделены так, что углеродные волокна по существу сконцентрированы в части водительской стороны основы, и рубленые стеклянные волокна по существу сконцентрированы в части пассажирской стороны основы.
7. Панель по п.1, в которой рубленые углеродные волокна в кронштейне рулевой колонки имеют среднюю длину волокна от приблизительно 2 мм до приблизительно 4 мм.
8. Приборная панель транспортного средства, содержащая:
основу, содержащую множество рубленых углеродных и рубленых стеклянных волокон, заключенных в нейлоновой смоле;
элемент монтажного кронштейна, образованный из основы, содержащей пограничную область, содержащую смесь рубленых углеродных и стеклянных волокон, заключенных в нейлоновой смоле и
элемент опорного кронштейна, присоединенный к элементу монтажного кронштейна,
при этом элемент монтажного кронштейна дополнительно содержит множество рубленых углеродных волокон, заключенных в нейлоновой смоле.
9. Панель по п.8, в которой элемент монтажного кронштейна дополнительно содержит армирование с фибролитовым матом.
10. Панель по п.8, в которой множество рубленых углеродных волокон в основе имеют объемную долю волокон в нейлоновой смоле от приблизительно 15% до приблизительно 40%.
11. Панель по п.10, в которой множество рубленых углеродных волокон в монтажном кронштейне имеют объемную долю волокон в нейлоновой смоле от приблизительно 35% до приблизительно 65%.
12. Панель по п.8, в которой множество рубленых углеродных волокон в элементе монтажного кронштейна содержит рубленые углеродные волокна, которые по существу выровнены относительно друг друга.
13. Панель по п.8, в которой рубленые углеродные волокна в элементе монтажного кронштейна имеют среднюю длину волокна от приблизительно 2 мм до приблизительно 4 мм.
14. Панель по п.8, в которой множество рубленых углеродных и рубленных стеклянных волокон в основе разделены так, что углеродные волокна по существу сконцентрированы в части водительской стороны основы, и рубленые стеклянные волокна по существу сконцентрированы в части пассажирской стороны основы.
15. Приборная панель транспортного средства, содержащая:
основу, содержащую первый волоконный материал и второй волоконный материал, заключенные в первой смоле, первый и второй волоконные материалы по существу разделены на соответствующие части водительской стороны и пассажирской стороны основы; и
монтажный кронштейн, образованный из части водительской стороны основы,
при этом монтажный кронштейн содержит первый волоконный материал, заключенный в первой смоле, и
при этом часть центральной консоли основы содержит пограничную область, содержащую смесь первого и второго волоконных материалов, заключенную в первой смоле.
16. Панель по п.15, в которой первый и второй волоконные материалы каждый выбран из группы материалов, состоящей из углеродных соединений, арамидов, алюминиевых металлов, оксидов алюминия, сталей, бора, кремнеземов, карбидов кремния, нитридов кремния, полиэтиленов со сверхвысокой молекулярной массой, A-стекол, E-стекол, E-CR-стекол, C-стекол, D-стекол, R-стекол и S-стекол.
17. Панель по п.15, в которой первая смола выбрана из группы материалов, состоящей из нейлона, полипропилена, эпоксидной смолы, полиэфиров, винилового сложного эфира, полиэфирного эфиркетона, полифенилен-сульфида, полиэфиримида, поликарбоната, силикона, полиимида, полиэфир-сульфона, меламин-формальдегида, фенол-формальдегида и полибензимидазола.
18. Панель по п.15, в которой первый волоконный материал в монтажном кронштейне содержит волокна, которые по существу выровнены относительно друг друга.
19. Панель по п.15, в которой первый волоконный материал монтажного кронштейна имеет среднюю длину волокна от приблизительно 2 мм до приблизительно 4 мм.
20. Панель по п.15, в которой монтажный кронштейн дополнительно содержит армирование с фибролитовым матом.
