CZ299239B6

CZ299239B6 - Hybridní nosná struktura pro palubní desku vozidla a postup její výroby

Info

Publication number: CZ299239B6
Application number: CZ20030654A
Authority: CZ
Inventors: Charbonnel@Daniel
Original assignee: Denso Thermal Systems S. P. A.
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2008-05-28
Also published as: ES2269645T3; PL359353A1; SK287433B6; PT1350711E; DE60213554D1; BR0300756A; PL205683B1; EP1350711B1; CZ2003654A3; US6761395B2; SK3692003A3; EP1350711A1; JP2003327017A; US20030227195A1; AR039607A1; ATE334862T1; BR0300756B1; DE60213554T2

Abstract

Nosná struktura obsahuje kovovou prícnou soucást (10) mající podlouhlý tvar podél hlavní osy (12); a vzduchovou, rozvádecí soustavu (18), která se zhotovuje z plastového materiálu a ke které patrí prinejmenším jedno podlouhlé tvarované potrubí (20),jež je vedeno rovnobežne s kovovou, prícnou soucástí (10), a vzduchová, rozvádecí skrín (22), jež se ukotvuje ke kovové, prícné soucásti (10) s použitím koordinovaného tvarování; a která má prinejmenším jednu podperu (28, 30), jež se zhotovuje z plastového materiálu, ukotvuje se ke kovové, prícné soucásti (10) s použitím koordinovaného tvarování a pripojuje se k vzduchovému, rozvádecímu potrubí (20) tak, aby existovala možnost volného vzájemného pohybu mezi potrubím (20) a podperou (28, 30) vesmeru, který je rovnobežný s recenou hlavní osou (12). Postup výroby zahrnuje kroky: vytvárení kovové, prícné soucásti (10) mající podlouhlý tvar podél hlavní osy (12); koordinované tvarování prvníhoplastového materiálu na jedné cásti prícné soucásti (10) pri vytvárení vzduchové, rozvádecí soustavy (18), ke které patrí prinejmenším jedno potrubí (20) s podlouhlým tvarem, jež je vedeno rovnobežnes kovovou, prícnou soucástí (10), a vzduchová, rozvádecí skrín (22), jež se ukotvuje ke kovové, prícné soucásti (10) s použitím koordinovaného tvarování; a vstrikování druhého plastového materiálu pri vytvárení prinejmenším jedné podpery (28, 30), která se koordinovane tvaruje na prícné soucásti (10) a která se pripojuje k rozvádecímu potrubí (20)tak, aby existovala možnost vzájemne volného pohybu mezi potrubím (20) a podperou (28, 30) ve smeru, jenž je rovnobežný s prícnou soucástí (10).

Description

Hybridní nosná struktura pro palubní desku vozidla a postup její výroby

Oblast techniky

Přihlašovaný vynález se obecně týká automobilního průmyslu a zaměřuje se na hybridní nosnou strukturu pro palubní desku vozidla a postup její výroby.

Dosavadní stav techniky

Palubní deska vozidla je složitá jednotka, která obsahuje celou řadu přístrojů a ovládacích prvků, jako je přístrojový panel, soustava pro rozvádění vzduchu ve vnitřním prostoru vozidla pro pasažéry, ovládací panel soustavy pro rozvádění vzduchu, airbagový modul atd. Nosná struktura palubní desky obsahuje příčnou součást, která se zhotovuje z ohýbaného, kovového plechu a která má podélný tvar podél hlavní osy, přičemž její konstrukční uspořádání je přizpůsobeno pro připevnění ke karoserii vozidla. Řečená příčná součást tvoří zátěžový nosný díl, který nese celou sestavu palubní desky. V dosavadním stavu techniky jsou známy hybridní nosné struktury, v nichž se plastový materiál tvaruje s ohledem na příčnou součást, aby se vytvořila soustava pro rozvádění vzduchu a také připevňovací oblasti, které jsou určeny pro instalování například airbagového modulu a různých elektrických či elektronických komponentů nebo přístrojů tvořících části sestavy palubní desky. Konkrétně lze uvést, že soustava pro rozvádění vzduchu obsahuje rozváděči potrubí, které prochází rovnoběžně s osou příčné součásti, a rozváděči skříň vymezující jednu nebo více než jednu komoru, jež je v průchozím propojení s potrubím. Soustava pro rozvá25 dění vzduchu se získává s použitím prostředků pro vstřikování plastového materiálu, tedy nastřikováním plastového materiálu na kovovou příčnou součást.

Jeden problém, s kterým se výroba hybridní nosné struktury tohoto typu střetává, představuje rozdílný koeficient tepelné roztažnosti příčné součásti a plastového materiálu, protože, jak již bylo v předchozím textu uvedeno, tvarování plastového materiálu se provádí s ohledem na tvar příčné součásti. Když je palubní deska instalována ve vozidle, ohřívací a ochlazovací cykly způsobuj í rozdílné tepelné roztahování součásti z plastového materiálu a kovové součásti hybridní nosné struktury. Tepelné roztahování tohoto druhu způsobuje pnutí v plastovém materiálu, v důsledku čehož může docházet k prasknutím.

Podstata vynálezu

V zájmu překonání uvedených nedostatků si tento vynález klade za cíl vyvinutí hybridní nosné struktury pro palubní desku vozidla, jakož i postup její výroby, přičemž řečená struktura a postup její výroby vykazují význačnosti, které tvoří předmět připojených patentových nároků.

Přehled obrázků na výkrese

Význačnosti a výhody přihlašovaného vynálezu jasně vyplynou z následujícího podrobného popisu, který je vypracován čistě způsobem výhradně neomezujícího příkladu s odkazem na připojená vyobrazení, na nichž:

Obr. 1 až 3 jsou schematické ukázky postupu výroby hybridní nosné struktury podle přihlašova50 ného vynálezu;

Obr. 4 a 5 předvádějí podle příslušnosti pohled na přední a zadní část vyznačenou šipkou IV na obr. 3;

Obr. 6 je nárys předku nosné struktury podle přihlašovaného vynálezu; a

- 1 CZ 299239 B6

Obr. 7, 8 a 9 předvádějí na základě příslušnosti pohledy na příčné řezy vzaté podle přímek VIIVII, VIII-VIII a IX-IX nakreslených na obr. 6.

Příklady provedení vynálezu

S odkazem na obr. 1 až 3 lze uvést, že hybridní nosná struktura podle přihlašovaného vynálezu se vyrábí tak, že nejdříve se zhotovuje příčná součást J_0 z ohýbaného kovového plechu, která má celkově v příčném řezu tvar „C“ a podobá se podlouhlému tělesu s hlavní osou, jež je na obr. 1 ío označena odkazovou značkou 12. V příčné součásti 10 jsou vytvořeny otvory pro její připevnění ke karoserii vozidla a otvory 16 pro snadnější ukotvování plastového materiálu, který se tvaruje s ohledem na řečenou příčnou součást J_0. Příčná součást 10 se zavádí do tisu vstřikovacího/tvarovacího zařízení (není předvedeno), v němž se při provádění jednoho kroku vstřikuje první plastový materiál do prvního vstřikovacího/tvarovacího sedla tisu, přičemž řečené sedlo je konstrukčně uspořádáno tak, aby vytvářelo soustavu pro rozvádění vzduchu. Obr. 2 předvádí dílčí součást, která se získává na konci tohoto prostředního kroku výrobního postupu. Soustava pro rozvádění vzduchu je jako celek označena odkazovou značkou 18 a patří k ní vzduchové rozváděči potrubí 20, které prochází rovnoběžně s příčnou součástí 10, a rozváděči skříň 22, jež se zhotovuje v podobě jediného celku společně s potrubím 20 a její část 24 se tvaruje s ohledem na odpovídající oblast příčné součásti 10. Jak je na obr. 2 vidět, rozváděči skříň 22 je jako celek ukotvena ve středové oblasti příčné součásti 10 a rozváděči potrubí 20 má na obou stranách rozváděči skříně 22 boční úseky 26, které vystupují konzolovým způsobem z rozváděči skříně 22. Část 24 pro ukotvení rozváděči skříně 22 úplně obklopuje příčnou součást 10 a je tepelně vytvářeným spojem připevněna k této příčné součásti 10 bez jakékoli možnosti vzájemného pohybu ve vztahu k sobě.

V následujícím kroku tvarovacího postupu se vstřikuje druhý typ plastového materiálu, který se odlišuje od plastového materiálu používaného při zhotovování soustavy 18 pro rozvádění vzduchu a který vytváří přinejmenším jednu podpěru, jež se ukotvuje k příčné součásti 10 a připojuje k odpovídající boční části rozváděcího potrubí 20 způsobem, který bude popsán v dalším textu. Obr. 3 předvádí nosnou strukturu podle přihlašovaného vynálezu na konci tohoto dalšího tvarovacího kroku. Jak může být na obr. 3 vidět, v průběhu tohoto druhého tvarovacího kroku se vytváří první podpěra 28 a druhá opěra 30 a obě tyto opěry 28 a 30 se ukotvují s využitím prostředků společně koordinovaného tvarování k příčné součásti 10 na opačných stranách s ohledem na roz35 váděcí skříň 22. Podpěry 28, 30 se také napevno připojují k příčné součásti 10 bez jakéhokoli možnosti vzájemného pohybu ve vztahu k sobě.

Je výhodné, že jak první krok vstřikování/tvarování, v jehož průběhu se zhotovuje rozváděči soustava 18, tak i druhý krok vstřikování/tvarování, v jehož průběhu se zhotovují podpěry 28 a 30, se provádí uvnitř stejného tisu. Oba tvarovací kroky se od sebe oddělují tím, že druhý tvarovací krok se provádí teprve tehdy, až dojde k vytvrzení materiálu, který se vstřikuje v průběhu provádění prvního tvarovacího kroku. V souvislosti s právě uvedenou posloupností tvarovacích kroků lze uvést, že oba uvedené tvarovací kroky se mohou provádět v obráceném pořadí, tudíž podpěry 28, 30 se mohou vstřikovat nejdříve a poté se může vstřikované zhotovovat rozváděči sestava 18.

Koordinovaně tvarované, dílčí součásti, které se zhotovují z plastového materiálu, se zpevňují výztuhovými žebry pro zdokonalování pevnosti celkové struktury, v souladu s přihlašovaným vynálezem se první tvarovací krok i druhý tvarovací krok provádí tak, aby se vytvářelo vzájemné spojení mezi rozváděcím potrubím 20 a podpěrami 28, 30, které umožňuje volnost vzájemného pohybu ve směru, jenž je rovnoběžný s hlavní osou 12. Toto se dosahuje na základě vytváření svařovaného nebo chemického spoje v oblasti vzájemného spojení mezi podpěrou 28, 30 a rozváděcím potrubím 20. Jak bude podrobněji rozvedeno v dalším textu, spojovací povrchy mezi podpěrami 28, 30 a rozváděcím potrubím 20 jsou tvarovány tak, aby vytvářely vodiče, které jsou rovnoběžné s příčnou součástí 10 a které nebrání pohybům ve vztahu ke spojovacím povrchům ve směru, jenž je rovnoběžný s hlavní osou 12,. Spojení ve formě vodiče mezi podpěrami 28 a 30 a rozváděcím potrubím 20 je navíc přizpůsobeno tak, aby znemožňovalo vzájemné pohyby mezi

-2CZ 299239 B6 příslušnými součástmi ve směru, který je kolmý k hlavní ose 12. Obzvláště jednoduchý a účinný způsob vytváření tohoto typu spojení je založen na používání takových plastových materiálů, které jsou rozdílné a při vytváření rozváděči soustavy J8 a podpěr 28, 30 nejsou navzájem chemicky kompatibilní. Jako výhodné se jeví to, když oběma plastovými materiály jsou polyme5 rové materiály mající rozdílné struktury; například první materiál může vykazovat amorfní strukturu, zatímco druhý materiál může mít krystalickou strukturu. Způsobem příkladu lze uvést, že plastovým materiálem pro zhotovování rozváděči soustavy 18 může být akrylonitril-butadienstyren (ABS), případně směs ABS a polykarbonátu, zatímco materiálem pro vytváření podpěr 28, 30 může být propylenový homopolymer, případně polypropylenový kopolymer. Obě podpěry plní funkci připojování bočních konců 26 rozváděcího potrubí 20 ke kovové, příčné součásti 10, avšak navíc se mohou využívat při upevňování přístrojů nebo součástek, které tvoří část sestavy palubní desky. Jako příklad lze uvést to, že podpěra 28 se může využívat pro připevnění skříňky s pojistkami (není předvedena) a podpěra 30 se může využít pro instalování airbagové sestavy pro spolujezdce.

Obr. 4 a 5 znázorňují způsob, podle něhož se dosahuje jednak ukotvení jedné z podpěr, v tomto případě to je podpěra 28, k příčné součásti JO, což se provádí s použitím prostředků koordinovaného, vstřikovacího tvarování, a jednak připojení této podpěry 28 rozváděcímu potrubí 26. Spojovací povrch mezi potrubím 20 a podpěrou 28 je označen odkazovou značkou 32. V této oblasti se jeden ze dvou plastových materiálů nastřikuje na vnější povrch druhého materiálu, který již byl předtím vytvarován, a s ohledem na rozdílnou podstatu tohoto plastového materiálu mezi těmito dvěma materiály nevzniká žádné chemické přilnutí ani se nevytváří žádný spoj. Spojovací povrch může mít v podstatě tvar „C“ a může být přizpůsoben tak, aby ponechával volnost vzájemného kluzného pohybu ve směru hlavní osy kovové, příčné součásti JO.

Na Obr. 6 až 9 jsou předvedeny další konstrukční podrobnosti nosné struktury podle přihlašovaného vynálezu. Konkrétně z obr. 8 lze vypozorovat, že rozváděči skříň 22 vymezuje hlavni rozváděči komoru 34 a rozváděči komoru 36 pro odmlžovací/odmrazovací proud vzduchu. Obě komory 36 jsou na svém vrchu v průchozím propojení s rozváděcím potrubím 20. Hlavní rozvá30 děcí komora 34 je dále v průchozím propojení s otvory 38 pro rozvádění proudu vzduchu do předních, rozváděčích, výpustných otvorů. Na obr. 7 a 8 lze zaznamenat, že rozváděči potrubí 20 je na vrchu otevřeno a je konstrukčně uspořádáno tak, aby vrch palubní desky toto rozváděči potrubí 20 zakrýval (není předvedeno). Rozváděči potrubí 20 má podélnou membránu 40, která rozděluje toto potrubí 20 na rozváděči kanál 42 pro odmlžovací! odmrazovací proud vzduchu a na rozváděči kanál 44 rozptylovaného proudu vzduchu. Na Obr. 7 a 9 je vidět, že na spojovacím povrchu 32 mezi podpěrami 28, 30 a potrubím 20 mohou být vytvořena podélná žebra 46, která jsou vedena rovnoběžně ve vztahu k podélné součásti 10 to takovým způsobem, aby spojení mezi oběma podpěrami 28, 30 a rozváděcím potrubím 20 byla pevná ve směrech, jež jsou kolmé k příčné součásti 10, a že existuje možnost vzájemného pohybu pouze ve směru, který je rovno40 běžný s příčnou součástí JO.

Je-li nosná struktura podle přihlašovaného vynálezu vystavována teplotním změnám, pak se převažující tepelná roztažitelnost projevuje ve směru příčné součásti JO. Vzhledem k tomu, že kovový materiál, z něhož se zhotovuje příčná součást 10, a plastový materiál, který vytváří rozváděči potrubí 20, mají vzájemně odlišné koeficienty tepelné roztažitelnosti, budou tyto součásti vystavovány účinkům diferencované tepelné roztažitelnosti podél osy příčné součásti JO. Na základě pozitivní skutečnosti, že existuje pohyblivé spojení mezi podpěrami 28, 30 a rozváděcím potrubím 20, může nosná struktura jako celek podstupovat deformování diferencovaným způsobem, aniž by docházelo k jakémukoli vynucovanému pnutí v plastovém materiálu. Konkrétně lze uvést, že součásti, které se napevno ukotvují k příčné součásti 10, se pohybují společně s řečenou příčnou součástí JO ve směru její hlavní osy J2 a pohyby vyvolané diferencovanou tepelnou roztažitelností se soustřeďují v oblastech spojení mezi podpěrami 28, 30 a rozváděcím potrubím 20. V těchto oblastech může docházet k pohybům ve vzájemném vztahu uvedených součástí 28 nebo 30 a 20 v rozsahu ± 3 mm.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Hybridní nosná struktura pro palubní desku vozidla obsahující: kovovou příčnou součást (10) mající podlouhlý tvar podél hlavní osy (12); a vzduchovou, rozváděči soustavu (18), která se zhotovuje z plastového materiálu a ke které patří přinejmenším jedno podlouhle tvarované potrubí (20), jež je vedeno rovnoběžně s kovovou, příčio nou součástí (10), a vzduchová, rozváděči skříň (22), jež se ukotvuje ke kovové, příčné součásti (10) s použitím koordinovaného tvarování, vyznačující se tím, že obsahuje přinejmenším jednu podpěru (28, 30), která se zhotovuje z plastového materiálu, ukotvuje se ke kovové, příčné součásti (10) s použitím koordinovaného tvarování a připojuje se k vzduchovému, rozváděcímu potrubí (20) tak, aby existovala mož15 nost volného vzájemného pohybu mezi potrubím (20) a podpěrou (28, 30) ve směru, jenž je rovnoběžný s hlavní osou (12).
2. Hybridní nosná struktura podle nároku 1,vyznačující se tím, že rozváděči potrubí (20) a podpěra (28, 30) se spojují dohromady pomocí prostředků vodícího povrchu (32), jenž

20 umožňuje vzájemné klouzání ve směru, který je rovnoběžný s hlavní osou (12).
3. Hybridní nosná struktura podle nároku 2, vyznačující se tím, že vodicí povrch (32) znemožňuje vzájemné pohyby ve směrech, které jsou kolmé ve vztahu k hlavní ose (12).

25
4. Hybridní nosná struktura podle nároku 1,vyznačující se tím, že rozváděči potrubí (20) a podpěra (28, 30) se zhotovují z plastových materiálů, které jsou rozdílné a nejsou navzájem chemicky kompatibilní.
5. Hybridní nosná struktura podle nároku 2, vyznačující se tím, že první zplasto30 vých materiálů vykazuje amorfní strukturu a druhý z plastových materiálů vykazuje krystalickou strukturu.
6. Hybridní nosná struktura podle nároku 5, vyznačující se tím, že uváděný plastový materiál s amorfní strukturou obsahuje akrylonitril-butadien-styren (ABS) nebo směs ABS a

35 polykarbonátu.
7. Hybridní nosná struktura podle nároku 5, vyznačující se tím, že uváděný plastový materiál s krystalickou strukturou obsahuje polypropylenový homopolymer nebo polypropylenový kopolymer.
8. Postup výroby hybridní nosné struktury pro palubní desku vozidla, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky:

vytváření kovové, příčné součásti (10) mající podlouhlý tvar podél hlavní osy (12);

koordinované tvarování prvního plastového materiálu na jedné části příčné součásti (10) při vyt45 váření vzduchové, rozváděči soustavy (18), ke které patří přinejmenším jedno potrubí (20) s podlouhlým tvarem, jež je vedeno rovnoběžně s kovovou, příčnou součástí (10), a vzduchová, rozváděči skříň (22), jež se ukotvuje ke kovové, příčné součásti (10) s použitím koordinovaného tvarování; a vstřikování druhého plastového materiálu při vytváření přinejmenším jedné-podpěry (28, 30), 50 která se koordinovaně tvaruje na příčné součásti (10) a která se připojuje k rozváděcímu potrubí (20) tak, aby existovala možnost vzájemně volného pohybu mezi potrubím (20) a podpěrou (28,

30) ve směru, jenž je rovnoběžný s příčnou součástí (10).

-4CZ 299239 B6
9. Postup podle nároku 8, vyznačující se tím, že vstřikování druhého plastového materiálu se provádí s použitím stejného zařízení pro vstřikovací tvarování po vytvrzení prvního plastového materiálu.