CN111959000B - 复合材料车辆横向构件 - Google Patents

Abstract

由连续纤维增强的聚合物材料制成而不需要金属结构增强物的车辆横向构件。横向构件包括多于一种的纤维增强的材料组成，包括沿着横向构件的横杆的不同的纵向部分的不同量和/或类型的纤维增强物。在将横杆的两个半部分组装在一起以形成横向构件之前，附接点和加强肋可以包覆成型在横杆的表面上。

Description

复合材料车辆横向构件

技术领域

本公开内容一般涉及用于车辆的结构构件，并且更具体地涉及跨车辆横向延伸的结构横向构件。

背景技术

在过去的几十年中，塑料和其它聚合物材料已经逐渐替换了各种车辆组件中的金属材料。当替换传统的金属部件时，此类基于聚合物的材料通常提供重量节约或成本节约。然而，在车辆构造中长期持续主要使用金属材料的一个领域是结构组件。基于聚合物的材料通常不具有在此类应用中所需的强度或刚度。虽然已经尝试部分替换在此类应用中的金属材料，但结果仅仅是将金属部分替换成使用金属和塑料的组合的混合型结构。

在一个实例中，HASL的第8,950,802号美国专利提出了一种用于机动车辆的结构部件，所述结构部件包括注塑成型的壳式结构，所述壳式结构具有在壳的中空部件中成型的增强肋。但成型的部件本身结构上不足并且需要将钢条成型进塑料中以达到具有用于车辆的足够的强度和刚度的结构部件。

发明内容

示例性的车辆横向构件配置成用于附接至车体的横向相对侧，并且包括在纵向方向上延伸的横杆，使得当附接至车体时横杆跨车体横向延伸。横杆由具有沿着纵向方向的多种不同的材料组成的纤维增强的聚合物材料制成。

在各种实施方案中，多种不同的材料组成包括在横杆的过渡区域处相交的第一材料组成和第二材料组成。第一材料组成沿着横杆的第一部分在第一安装凸缘与过渡区域之间是均匀的，并且第二材料组成沿着横杆的第二部分在第二安装凸缘与过渡区域之间是均匀的。

在各种实施方案中，第一安装凸缘包括第一材料组成，并且第二安装凸缘包括第二材料组成。

在各种实施方案中，横杆的每个部分包括纵向连续的纤维加强物，所述纤维加强物各自具有在过渡区域处的端部。

在各种实施方案中，多种不同的材料组成中的一种包括碳纤维增强物，并且多种不同的材料组成中的另一种基本上不含碳纤维增强物。

在各种实施方案中，多种不同的材料组成中的每一种包括聚合物部分和纤维部分，聚合物部分在多种不同的材料组成中是相同的，并且纤维部分在多种不同的材料组成中是不同的。

在各种实施方案中，横杆是管状的并且沿着中心轴线在第一安装凸缘与第二安装凸缘之间延伸，使得纤维增强的聚合物材料在安装凸缘之间与中心轴线径向间隔开。

在各种实施方案中，横杆由两个轮廓段形成，其中所述轮廓段的凹面面向彼此。轮廓段沿着一对沿着纵向方向延伸的接头附接在一起。

在各种实施方案中，横向构件包括沿着横杆的内表面和外表面延伸的包覆成型件。包覆成型件包括加强肋和附接特征部。附接特征部定位并且配置成将横向构件固定至车体。

在各种实施方案中，附接特征部沿着第一安装凸缘和第二安装凸缘定位。

在各种实施方案中，包覆成型件包括中心腿，所述中心腿远离横杆延伸至包括一个附接特征部的端部。

在各种实施方案中，横杆是管状的，并且至少一些加强肋定位在管状横杆内。

在各种实施方案中，横向构件包括沿着横杆的外表面形成的接头。接头由包覆成型材料形成，并且将横杆的一个轮廓段连接至横杆的另一个轮廓段。

在各种实施方案中，包覆成型件至少部分地覆盖横杆的过渡区域，在所述过渡区域处多种不同的材料组成中的两种相交。

制备具有配置成用于附接至车体的相对侧的相对端部的车辆横向构件的方法的各种实施方案包括以下步骤：由多层的纤维增强的聚合物片材形成横杆的第一轮廓段；由多层的纤维增强的聚合物片材形成横杆的第二轮廓段；包覆成型沿着第一轮廓段和第二轮廓段的表面的加强肋或车体附接点；以及将包覆成型的第一轮廓段和第二轮廓段附接在一起以形成车辆横向构件。第一轮廓段的一个端部具有与第一轮廓段的相对端部不同层数或不同类型的增强纤维，并且轮廓段形成管状形式的横杆，其中至少一些的加强肋在横杆内。

可以设想上述特征中的任一个可以与上述实施方案的任何其它特征或以下描述的和/或在附图中描绘的特征结合，除非特征不兼容。

附图说明

在下文，将结合附图描述说明性实施方案，其中相同的数字表示相同的元件，并且其中：

图1是复合材料车辆横向构件的实施方案的透视图；

图2是图1的横向构件的另一个透视图；

图3是图1的横向构件的分解图，例示横向构件的前部分和后部分；

图4是图3的横向构件的前部分的分解图，包括轮廓段和包覆成型的部分；

图5例示由其可以形成图4的轮廓段的片材；

图6是图3的横向构件的后部分的分解图，包括轮廓段和包覆成型的部分；

图7例示由其可以形成图6的轮廓段的片材；

图8是连接之前示例性横向构件的轮廓段的横截面视图；以及

图9是连接之后图8的轮廓段的横截面视图。

具体实施方式

以下描述由纤维增强的聚合物材料制成而不需要金属结构增强物的车辆横向构件。横向构件包括多于一种的纤维增强的材料组成，包括沿着横向构件的不同的纵向部分的不同量和/或类型的纤维增强物。以这种方式，强度和/或刚度可以沿着横向构件的长度定制，使得仅在最需要的地方有效地使用更高性能的材料组成。

图1是示例性车辆横向构件10的透视图，所述车辆横向构件10包括第一安装凸缘12、第二安装凸缘14和在安装凸缘之间在纵向方向上延伸的横杆16。例示的横向构件10是在车辆乘客舱的前端部处使用的类型，所述横梁在车体的A柱之间延伸并且通过仪表板或仪表盘隐藏在客舱中而不能看到。这些教导可适用于位于沿着车体的其它地方的横向构件。第一安装凸缘12配置成用于附接至车体的一侧(例如，驾驶员侧)，并且第二安装凸缘14配置成用于附接至车体的相对侧(例如，乘客侧)，使得横向构件10在附接至车体时跨车体横向延伸。横杆16由具有沿着纵向方向的多种不同的材料组成的纤维增强的聚合物材料制成，如以下进一步讨论。

图1包括表示其中安装有横向构件10的车辆的前方向(F)和后(R)方向的注释。这些方向与图1的x方向对齐，也称为车辆的长度方向。车辆的横向或侧至侧(左右)方向与图1的y方向对齐，并且z方向是垂直的。这些均是相对于车辆的方向，并且横向构件10可以具有其自己的参考系。例如，如本文使用，纵向方向是横杆16在安装凸缘12、14之间延伸的方向，并且可以由横杆的中心轴线A限定，横杆不必是直的。其它方向可以相对于中心轴线A限定，例如远离中心轴线延伸并且垂直于中心轴线的径向方向，和围绕中心轴线的圆周方向。

例示的横向构件10通常构造成两个主要组件，包括各自由不同类型的材料制成的结构梁18和包覆成型件20。结构梁18由纤维增强的聚合物材料制成，其中纤维增强物是非随机定向的并且具有太长的纤维长度以致不能与粒料形式的聚合物注塑成型，而包覆成型件20由热塑性注塑成型化合物制成并且因此可以包括更复杂形状的特征。结构梁18包括横杆16，并且形成了在横杆的相对端部处的每个安装凸缘12、14的一部分。包覆成型件20包括一个或多个支架22至30和附接特征部32。支架22至30远离结构梁18延伸以与车体接合和/或相对于车体支撑其它车辆组件。每个附接特征部32配置成将横梁10的一部分附接至车体或将另一个车辆组件的一部分附接至横向构件。

例示的支架包括中心腿支架22、中心罩支架24、乘客安全气囊支架26、下方/膝部安全气囊支架28以及左和右卡钳30。图1中标记的附接特征部32包括在每个安装凸缘12、14处的一对垂直隔开的附接特征部32和在中心腿支架22的腿的相应端部处的一对水平隔开的附接特征部32。这些附接特征部32是配置成将横向构件固定至车体的类型，其中安装凸缘12、14的附接特征部配置成将安装凸缘附接至车体的相应横向相对侧，并且中心腿支架22的附接特征部配置成将腿支架附接至车体的底部或地板。

图2是图1的横向构件10的前侧和底侧的另一个视图，为了清楚从另一个视角示出了支架。中心腿支架22从结构梁18垂直向下延伸，并且包括由支架36水平隔开的一对腿34，在腿34的端部处具有车体附接特征部32。罩支架24和乘客安全气囊支架26从结构梁18的顶部水平向前延伸，膝部安全气囊支架28从结构梁的底部垂直向下延伸，并且卡钳30各自从结构梁垂直向下延伸。卡钳30可以用作多个组件的支撑支架。例如，乘客侧卡钳30和/或膝部安全气囊支架可以与杂物箱接合，并且包括用于杂物箱的附接特征部。

支架22至30中的每个可以包括一个或多个附接特征部32，但是在图1和图2中并未标记所有的附接特征部。例如，中心腿支架22可以包括用于HVAC组件、车辆音响系统或导航系统的附接特征部。每个附接特征部32可以是容纳紧固件(例如，螺钉或卡扣特征)的孔、槽或凹口的形式，或者每个附接特征部可以是与待附接的组件或车体部分上的互补特征接合的紧固件的形式。横向构件10还可以包括在每个附接特征部32处的金属插入件或夹子，以容纳紧固件或其它互补的附接特征部。此类金属插入件或夹子可以是在附接特征部32处的包覆成型件20中成型和嵌入的插入件，并且配置成承受与将横向构件10附接至车体或其它组件相关联的夹紧载荷。这些金属插入件和/或夹子可以是车辆横向构件10的唯一的金属组件，横向构件的结构组件均不是由金属形成，即没有连续的金属组件在车辆的相对侧之间延伸或者在车辆地板与车辆的一侧之间延伸。

一些附接特征部32可以不与远离结构梁18延伸的支架相关联，例如安装凸缘12、14的附接特征部。在例示的实例中，包覆成型件20包括沿着横向构件10的顶部的附接特征部32，用于将转向柱支撑件安装在第一安装凸缘12与中心支腿支架22之间。这些特定的附接特征部32不与远离结构梁18延伸的支架相关联，并且可以是具有用于附接转向柱支撑件的金属插入件的凸台的形式。转向柱定位处横向构件10的部分可以被认为是横向构件的高载荷区域，并且相关联的附接特征部32相对靠近横向构件的结构梁18定位。

横向构件10的包覆成型件20还可以包括加强肋38。如图1和图2中例示，这些肋38可以沿着梁18的外表面40包覆成型和/或作为包覆成型件20的支架22至30的一部分。如以下进一步讨论，横向构件10和特别是包覆成型件20可以包括位于结构梁18内(包括在横杆16内)的加强肋。

在根据以下描述的方法的具体实施方案中，结构梁18和包覆成型件20在横梁10的构造期间均不是独立的组件。相反，这些组件18、20中的每个均由一个以上的部分制成并且当这些部分结合在一起以形成横向构件10时形成，它们最终成为横向构件10的部件。

图3是图1和图2的横梁10的分解图，例示了当连接在一起时形成横向构件10的第一部分42和第二部分44。在该实例中，这些部分分别表示横向构件10的前部分42和后部分44。例示的前部分42包括罩支架24、乘客安全气囊支架26、膝部安全气囊支架28、卡钳30和转向柱支撑件附接特征部32，而后部分44包括中心腿支架22及其相关联的附接特征部32。因此，结构梁18形成为两件，包括第一轮廓段46和第二轮廓段48。包覆成型件20也形成为两件，包括在第一轮廓段46上的第一包覆成型的部分50和在第二轮廓段48上的第二包覆成型的部分52。以这种方式，可以形成具有沿着梁和横杆的内部固定的加强肋38的管状横杆16和结构梁18。

图4是图3的横向构件10的前部分42的分解图，单独示出了结构梁18的第一轮廓段或前轮廓段46和包覆成型件20的第一部分或前部分50。应理解，该分解图仅是横向构件的前部分42的两个组件46、50的表示，而一旦在梁的轮廓段46的表面上成型包覆成型的部分50，由如以上所述的不同材料制成的这些组件实际上就是不可分离的。事实上，轮廓段46可以被包覆成型的部分50的材料包埋或至少部分地封装。例如，例示的包覆成型的部分50包括沿着轮廓段46的顶部和底部边缘延伸的纵向凸缘54，并且这些凸缘可以是一个包覆成型材料的整体件的一部分，所述包覆成型材料的整体件包括沿着轮廓段的内表面定位的加强肋38和沿着轮廓段的外表面定位的支架24至30。换言之，例示的包覆成型的部分50是热塑性注塑成型的材料的一个连续件，其沿着轮廓段46的内表面和外表面以及连接边缘用热塑性材料围绕轮廓段46。例示的轮廓段46还包括与安装凸缘的附接特征部32和用于转向柱支撑件的附接特征部32对齐并且共定位的切口55。

在形成横向构件的例示部分42的方式中，结构梁的轮廓段46首先由纤维增强的聚合物材料形成为所需的形状。然后将形成的轮廓段46放置在注塑模具中并且支撑在模具的型腔内，所述模具成形为沿着轮廓段的表面形成包覆成型的部分50。在包覆成型的部分50的附接特征部处所需的任何金属插入件也被支撑在模具型腔内的所需位置处。然后用热塑性成型化合物填充模具型腔，以形成围绕轮廓段46的包覆成型的部分50并且至少部分地封装金属插入件。

包覆成型材料可以是任何合适的热塑性注塑成型化合物。由于包覆成型件20是横梁10的一部分的横梁10的结构性质，较硬的热塑性材料可以优选地用于包覆成型件，例如包括聚合物部分和增强物部分的增强的热塑性材料。聚合物部分可以是任何合适的热塑性材料，例如工程级树脂。合适的实例包括聚酰胺(PA6、PA6.6、PA6/6.6共聚物或合金)、PC/ABS合金和某些聚烯烃(例如，TPO)、聚酯(PET或PBT)。热塑性材料的其它实例包括但不限于PEK、PEEK、PPS、PA 11/12、PA4.6、PPA、SPS、TPE、POM、PP、HDPE、LDPE、LLDPE、PAI、PPSU、PSU、PES、PC、PC/PET、PPE、PMMA、SAN、ABS、HIPS、PS、PVC及其各种可能的合金、共混物和共聚物。增强物部分可以包括非聚合物材料，例如矿物或玻璃纤维，举例而言。为了注塑成型的目的，增强物的尺寸应该足够小。在一个具体实例中，包覆成型材料是玻璃纤维增强的聚酰胺，其中玻璃纤维以25wt％至75wt％的量存在。在另一个具体实例中，包覆成型材料是玻璃纤维增强的聚酰胺，其中玻璃纤维以大于50wt％的量存在。在另一个具体实例中，包覆成型材料是用60wt％玻璃纤维增强的PA6。包覆成型的部分50的厚度可以在1.0mm至5.0mm之间变化。在具体实例中，包覆成型的部分50具有约2.5mm的标称厚度，所述标称厚度在约1.5mm至4.5mm之间变化。这些尺寸范围和材料类型当然是非限制性的。

如以上所述，结构梁18和因此梁的轮廓段46由纤维增强的聚合物材料制成，其中纤维增强物太长而不能用于注塑成型。也如以上所述，纤维增强的聚合物材料具有沿着纵向方向的多种不同的材料组成。图5例示了轮廓段46及其中使材料组成可以在沿着轮廓段46的不同的纵向位置处不同的方式。

在例示的实例中，轮廓段46包括第一部分56、第二部分58和过渡区域60。第一部分56从轮廓段46的一个端部延伸至过渡区域60，并且具有第一均匀的材料组成。第二部分58从轮廓段46的相对端部延伸至过渡区域60，并且具有第二均匀的材料组成。过渡区域60具有第三材料组成，所述第三材料组成是第一材料组成和第二材料组成的组合。在这种情况下，过渡区域60具60％的第一部分56的材料组成和40％的第二部分58的材料组成的材料组成。

在该实例中，三种材料组成中的每种形成为包括非随机定向的纤维增强物的多层组成。特别地，第一材料组成形成为三层组成，第二材料组成形成为双层组成，并且过渡区域形成为5层组成。例示的多层组成由多个连续纤维增强的材料片62形成，所述连续纤维增强的材料片62包括嵌入在聚合物基体材料66中的连续增强纤维64。尽管在图5中仅注释了一组纤维增强物64和聚合物基体材料66，但材料片62的那些组件中的一个或两个在不同的片中可以是相同或不同的。如本文使用，沿着轮廓段46、横杆16或梁18的纵向方向的“不同的”材料组成意指一个纵向部分具有不同于另一个纵向部分的以下中的至少一个：聚合物基体材料的化学组成、纤维的化学组成、纤维的平均定向、纤维相对于相邻层的定向、纤维的直径、纤维与聚合物基体的比例、用于形成该部分的层数，以及用于形成该部分的层的厚度。

在例示的实例中，第一部分56由三个连续纤维增强(CFR)的材料片62形成。三个片中的中心一个包括仅在单一方向上，即在纵向或y方向上定向的纤维64。此类材料片可以被称为单向(或UD)带。UD带夹在各自具有在纵向方向(y)和与纵向方向垂直的方向(z)上的纤维的两个片之间。因此，得到的轮廓段46的第一部分56具有纵向和周向定向的纤维，最终厚度的一部分仅具有纵向纤维。例示的轮廓段46的第二部分58由两个材料片62形成，两个材料片均包括在两个垂直方向(y和z)上定向的纤维，导致轮廓段46的第二部分具有纵向和周向定向的纤维。

在制造轮廓段46的一种方式中，片62如所示堆叠在成形或成型铸模的相对部件之间，其中片的端部在将变成过渡区域60的位置处交替重叠布置。或者片62被预热，或者成形铸模被加热，并且封闭成形铸模以将片成形为所需形状。然后将成形的材料冷却并且从铸模中取出。铸模还可以配置成切割或修整材料以限定包括任何切口55的轮廓段46的边缘，或者可以在成型之后进行额外的修整操作。或者，可以通过成形工具供给和调整多层的连续片进料，使工具打开和关闭以成形和修整单个的轮廓段。还设想，可以使用其它工艺来实现相同的多材料组成轮廓段46或结构梁18。例如，可以将纤维丝束以所需的定向放置在成型铸模部件之间并且夹在型腔中，然后将聚合物或聚合物前体引入型腔中以浸渍纤维。

在各种实施方案中，对于轮廓段46的给定部分，片材62的每一层的聚合物基体材料66与相邻层可相容或可混溶。例如，第一部分56可以由材料片62制成，其中聚合物基体来自相同的聚合物族(例如，聚酰胺、聚烯烃、聚酯等)。在一些实施方案中，形成轮廓段46的给定部分的所有片62具有相同的聚合物基体材料，例如PA6或PA6.6。在一些实施方案中，对于仅部分重叠(例如在过渡区域60中)的材料片也是如此。例如，例示的实例中的所有五个材料片可以具有与相邻和重叠的片可相容或相同的聚合物基体材料。

如以上所述，配置成支撑车辆的转向系统的横梁的部分，例如图5的第一部分56，可以被认为是横梁的高载荷区域。因此，可能希望第一部分56的材料组成在某些方面优于第二部分58的材料组成。例如，第一部分56可以具有更高的强度、更高的刚度、具有更高的强度重量比，或者由比第二部分更多的材料层制成。在横梁的所需纵向部分处获得更高性能的材料组成的一种方式是在该部分处包括不同类型的纤维64。例如，可以在第一部分56的材料组成中包含碳或芳族聚酰胺纤维增强物，而在第二部分56的材料组成中包含玻璃纤维增强物。碳、芳族聚酰胺或其它高性能纤维可以比玻璃纤维更强且更轻，从而在使用的地方产生更高性能的材料组成。以这种方式，更昂贵的高性能纤维可以仅在需要的地方(例如，沿着横向构件的转向柱支撑件区域)选择性地且有效地采用，并且不太昂贵的纤维可以在不太关键的区域中使用。

在一个实例中，用于制成例示的轮廓段46的第一部分56的一个或多个材料片62包括碳纤维、芳族聚酰胺纤维或其它非玻璃和非金属纤维。在具体实例中，至少第一部分56的材料组成的中心层中包括这些高性能纤维。在另一个具体实例中，至少第一部分的材料组成的中心层包括单向纤维，其中纤维定向在纵向方向上。

每个材料片62可以具有相同或不同的纤维含量(即，纤维与聚合物的比例)，并且可以具有相同或不同比例的定向在特定方向上的纤维。在图5的实例中，在第一部分56的中心材料片中，100％的纤维定向在纵向(y)方向上，而第一部分56的相邻片具有约50％的纵向(y)定向的纤维和50％的垂直于纵向(z)定向的纤维。同样在图5的实例中，在第二部分58的两个层中，约80％的纤维纵向(y)定向，而约20％的纤维垂直于纵向(z)定向。对每个方向上的纤维的比例没有限制。在任何特定片中，0至100的任何百分比的纤维可以定向在单一方向上，并且定向方向的数目可以大于2，例如三个(相对于纵向的45度、-45度、0度)或四个(45度、-45度、0度和90度)方向或更多。

轮廓段46的每个部分和得到的横杆16和梁18可以具有25体积％至80体积％的纤维含量。优选地，纤维含量可以是35体积％至70体积％。更优选地，纤维含量可以是45体积％至60体积％。

在一个非限制性实施方案中，轮廓段46的第一部分56具有形成为三层组成(包括在两个外层之间的中心层)的材料组成。在该三层组成中，聚合物基体66在所有三层中均是相同的，例如聚酰胺6。在这一实施方案中，中心层仅包括定向在纵向方向上的单向碳纤维，并且碳纤维含量为45体积％至50体积％。两个外层中的每个仅包括含量为50体积％的玻璃纤维，其中50％的那些玻璃纤维纵向(y)定向并且50％的那些玻璃纤维垂直于纵向(z)定向。在这一实施方案中，轮廓段46的第二部分58具有形成为双层组成的材料组成，在双层组成中，聚合物基体66在两层中均相同并且与第一部分56的层中相同。第二部分的每个层基本上不含碳纤维，并且仅包括纤维含量为55体积％至60体积％的玻璃纤维，其中80％的纤维沿纵向(y)定向并且20％的纤维垂直于纵向(z)定向。

图6和图7基本上类似于图4和图5，但它们关于图3的横梁10的第二部分或后部分44，并且关于横梁的后部分的相应的轮廓段48和包覆成型部分52。与图4和图5相关联的大部分描述同样适用于图6和图7，因此不全部重复。

图6是图3的横向构件10的后部分44的分解图，单独示出了结构梁18的第二轮廓段或后轮廓段48和包覆成型件20的第二部分或后部分52。该视图仅是两个组件48、52的表示，两个组件48、52由不同的材料制成并且一旦成型包覆成型的部分52，实际上就不可分离。如以上结合图4所述，轮廓段48可以被包覆成型的部分52包埋或至少部分地封装。包覆成型的部分52包括沿着轮廓段48的边缘延伸的凸缘54，沿着轮廓段的内表面定位的加强肋38，以及沿着轮廓段的外表面定位的支架22，所有这些相互连接成为一个整体成型件。轮廓段48还包括与安装凸缘的附接特征部32对齐并且共同定位的切口55。

横向构件的后部分44可以以与前部分42相同的方式形成-通过首先形成轮廓段48，然后用任何所需的金属插入件包覆成型包覆成型的部分52。包覆成型材料可以不同于前包覆成型的部分50的包覆成型材料，但优选地与前包覆成型的部分50的包覆成型材料相容或相同。壁厚度也与前部分的壁厚度处于相同的范围内。

图7例示了后轮廓段48和形成后轮廓段的方式，该方式与前轮廓段的方式基本相同。例示的后轮廓段48包括相同的第一部分56、第二部分58和过渡区域60，后轮廓段48由相同的示例性材料形成并且符合与前轮廓段46相关联的相同的非限制性描述，尽管不要求前轮廓段和后轮廓段必须以相同的方式或相同的材料形成。后轮廓段48的第一部分56也与车辆的转向侧或驾驶员侧相关联，并且因此可以包括增强性能的材料组成，例如通过包括碳或芳族聚酰胺纤维。用于形成后段48的纤维的组成、纤维的平均定向、纤维相对于相邻层的定向、纤维的直径、纤维与聚合物基体的比例、每层的厚度以及层数均不必与前段46相同。在横梁的一个部分在使用期间经受相对高的拉伸载荷的实例中，该部分中的相对较高百分比的纤维可以与拉伸载荷的方向对齐定向。当横梁的另一部分在使用期间经受相对较高的压缩载荷时，可以使用相对较多层数的加强材料来形成该部分，以帮助防止屈曲破坏模式。

在横向构件10的前部分42和后部分44形成之后，包括结构梁18的前轮廓段46和后轮廓段48以及包覆成型件20的前部分50和后部分52，它们可以连接在一起以形成横向构件。这些前部分42和后部分44可以通过任何合适的方式连接在一起，例如通过焊接、粘合剂附接、螺纹紧固件及其各种组合。在一个实施方案中，横向构件10包括将横梁构件部分42、44附接在一起的一个或多个焊接接头。

图8和图9是示例性横向构件10的横杆16在横向构件部分42、44连接之前和之后的横截面视图。为了清楚，省略了内部加强肋。横向构件10的一个或两个半部分42、44的上凸缘68和下凸缘68可以包括提供与相对的半部分的点接触的肋或其它突出部70。在该实例中，沿着横梁10的前部分42的轮廓段46的凸缘68提供突出部70。在以CFR材料(例如如以上所述的轮廓段46、48的CFR材料)形成的情况下，突出部70可以是凸缘68中的凹坑的形式。在其它实施方案中，突出部70由包覆成型材料形成，例如沿着图4和图6中例示的包覆成型的凸缘54。例示的突出部70在纵向(y)方向上定向。在其它实例中，多个突出部可以在纵向(y)方向上间隔开，并且相对于中心轴线A在径向方向上单独地定向。

两个部分42、44可以用它们相应的轮廓段的面向彼此的凹面结合在一起，并且部分42、44可以经由超声波焊接或振动焊接在凸缘68处连接。出于塑性焊接的目的，可以使用其它类型的能量来软化或熔化相对部分42、44的所需部分，例如来自热板或来自IR能量的热量。突出部70软化或熔化并且在压力(例如，在图8和图9中的x方向上的夹紧压力)下变形，从而形成沿着横向构件10的纵向方向的焊接接头72。其它附接技术也是可行的。

应理解，上述是本发明的一个或多个实施方案的描述。本发明不受到本文公开的具体实施方案限制，而是仅由以下权利要求限定。此外，包含在上述描述中的陈述涉及具体实施方案，并且不应被解释为对本发明的范围或对权利要求中使用的术语的定义的限制，除非以上明确定义了术语或短语。各种其它实施方案以及对公开的实施方案的各种改变和修改对本领域技术人员将是显而易见的。所有这些其它实施方案、改变和修改都旨在落入所附权利要求的范围内。

如本说明书和权利要求书中使用，术语“例如(e.g.)”、“例如(for example)”、“例如(for instance)”、“诸如(such as)”和“等(like)”以及动词“包含(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”和它们的其它动词形式，当与一个或多个组件或其它项目的列表结合使用时，应各自被解释为开放式，意指该列表不应被认为排除其它的、额外的组件或项目。其它术语应使用其最广泛的合理含义来解释，除非它们使用在需要不同解读的上下文中。

Claims (20)

1.车辆横向构件，其配置成用于附接至车体的横向相对侧，所述横向构件包括：

横杆，其在纵向方向上延伸，使得当附接至所述车体时所述横杆跨所述车体横向延伸，其中所述横杆由纤维增强的聚合物材料制成，所述纤维增强的聚合物材料沿着所述纵向方向具有多种不同的材料组成，所述多种不同的材料组成中的每一种均是具有非随机定向的纤维增强物的纤维增强的聚合物材料，

其中所述多种不同的材料组成包括在所述横杆的过渡区域处相交的第一材料组成和第二材料组成，所述第一材料组成沿着所述横杆的第一纵向部分在第一安装凸缘与所述过渡区域之间是均匀的，并且所述第二材料组成沿着所述横杆的不同的第二纵向部分在第二安装凸缘与所述过渡区域之间是均匀的。

2.如权利要求1所述的车辆横向构件，其中所述多种不同的材料组成包括所述过渡区域中的第三材料组成。

3.如权利要求1所述的车辆横向构件，其中所述第一安装凸缘包括所述第一材料组成，并且所述第二安装凸缘包括所述第二材料组成。

4.如权利要求1所述的车辆横向构件，其中所述横杆的每个部分包括纵向连续的纤维增强物，所述纤维增强物各自具有在所述过渡区域处的端部。

5.如权利要求1所述的车辆横向构件，其中所述多种不同的材料组成中的一种包括碳纤维增强物，并且所述多种不同的材料组成中的另一种不含碳纤维增强物。

6.如权利要求1所述的车辆横向构件，其中所述多种不同的材料组成中的每一种包括聚合物部分和纤维部分，所述聚合物部分在所述多种不同的材料组成中是相同的，并且所述纤维部分在所述多种不同的材料组成中是不同的。

7.如权利要求1所述的车辆横向构件，其中所述横杆是管状的并且沿着中心轴线在所述第一安装凸缘与所述第二安装凸缘之间延伸，使得所述纤维增强的聚合物材料在所述安装凸缘之间与所述中心轴线径向间隔开。

8.如权利要求1所述的车辆横向构件，其中所述横杆由两个轮廓段形成，其中所述轮廓段的凹面面向彼此，所述轮廓段沿着一对沿着所述纵向方向延伸的接头附接在一起。

9.如权利要求1所述的车辆横向构件，还包括沿着所述横杆的内表面和外表面延伸的包覆成型件，所述包覆成型件包括加强肋和定位并且配置成将所述横向构件固定至所述车体的附接特征部。

10.如权利要求9所述的车辆横向构件，其中所述附接特征部沿着所述第一安装凸缘和所述第二安装凸缘定位。

11.如权利要求9所述的车辆横向构件，其中所述包覆成型件包括中心腿，所述中心腿远离所述横杆延伸至包括一个所述附接特征部的端部。

12.如权利要求9所述的车辆横向构件，其中所述横杆是管状的，并且至少一些所述加强肋定位在所述管状横杆内。

13.如权利要求9所述的车辆横向构件，还包括由包覆成型材料形成并且将所述横杆的一个轮廓段连接至所述横杆的另一个轮廓段的接头。

14.如权利要求9所述的车辆横向构件，其中所述包覆成型件至少部分地覆盖所述横杆的所述过渡区域，在所述过渡区域处所述多种不同的材料组成中的两种相交。

15.车辆横向构件，其配置成用于附接至车体的横向相对侧，所述横向构件包括：

横杆，其在纵向方向上延伸，使得当附接至所述车体时所述横杆跨所述车体横向延伸，其中所述横杆由纤维增强的聚合物材料制成，所述纤维增强的聚合物材料包括非随机定向的纤维，以及

其中所述横杆由两个轮廓段形成，其中所述轮廓段的凹面面向彼此，所述轮廓段沿着一对沿着所述纵向方向延伸的接头附接在一起，

其中所述纤维增强的聚合物材料沿着所述纵向方向具有多种不同的材料组成，以及

其中所述多种不同的材料组成包括在所述纵向方向上均匀的第一材料组成、在所述纵向方向上均匀的第二材料组成，以及在所述第一材料组成的一部分与所述第二材料组成的一部分重叠的过渡区域中的第三材料组成。

16.如权利要求15所述的车辆横向构件，其中所述横杆是管状的并且围绕中心轴线限定在所述轮廓段的凹面之间的所述横杆的中空部分。

17.如权利要求16所述的车辆横向构件，进一步包括具有位于所述管状横杆内的加强肋的包覆成型件。

18.如权利要求15所述的车辆横向构件，其中所述横杆包含纵向连续的纤维增强物，所述纤维增强物各自具有在所述过渡区域处的端部。

19.如权利要求15所述的车辆横向构件，其中所述多种不同的材料组成中的一种包括碳纤维增强物，并且所述多种不同的材料组成中的另一种不含碳纤维增强物。

20.制备权利要求15所述的车辆横向构件的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)由多层的纤维增强的聚合物片材形成横杆的两个轮廓段中的第一轮廓段，其中所述第一轮廓段的一个端部具有与所述第一轮廓段的相对端部不同层数或不同类型的增强纤维；

(b)由多层的纤维增强的聚合物片材形成所述横杆的所述两个轮廓段中的第二轮廓段；

(c)沿着所述第一轮廓段和所述第二轮廓段的表面包覆成型加强肋或车体附接点；以及

(d)将所述包覆成型的第一轮廓段和第二轮廓段附接在一起以形成所述车辆横向构件，其中所述轮廓段形成管状形式的所述横杆，其中至少一些的所述加强肋在所述横杆内。