用于连接汽车仪表板横梁与转向管柱的连接支架及汽车的制作方法

1.本实用新型涉及一种连接支架，特别涉及一种用于连接汽车仪表板横梁与转向管柱的连接支架及汽车。


背景技术：

2.汽车转向管柱固定支架是将汽车转向管固定在车身和仪表板横梁上的一种装置，是汽车车身的重要零件之一。现阶段的汽车转向管柱固定支架通常有两种形式：钣金冲压式支架和铸造式支架。钣金冲压式的支架通常由金属板材冲压成型，再配合冲孔、翻边等加工工艺来完成制造，最后通过焊接的方式固定在白车身和仪表板横梁处；铸造式支架通过金属铸造成型，仪表板横梁与支架通常被铸造为一体。从性能上看，铸造式支架连接更加稳固可靠、连接刚度更高；从工艺性和成本上来看，钣金冲压式支架加工成本更低、工艺性更好。
3.转向管柱固定支架的刚度和模态性能对汽车品质的影响至关重要。当转向管柱固定支架的刚度不足时，将造成方向盘受力时位移过大，将降低驾驶感受和操控性，进而对行驶安全性产生负面影响；当前，部分乘用汽车时常发生方向盘抖动的不良情况，严重影响乘客的乘坐舒适性，降低汽车品质。造成这种现象的原因在于转向系统的一阶模态频率较低，与发动机怠速工况下的振动频率重合。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有汽车仪表板横梁与转向管柱的连接支架结构刚度较低的技术问题。本实用新型提供了用于连接汽车仪表板横梁与转向管柱的连接支架。本实用新型的连接支架刚度大，与转向系统连接稳固，可提高转向系统的一阶模态频率，错开发动机怠速工况的振动频率，改善方向盘抖动。
5.为解决上述技术问题，本实用新型实施方式公开了一种用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架，其中，所述连接支架包括上安装支架、下安装支架；所述上安装支架包括顶板、两个延伸臂和沿所述顶板的宽度方向相对间隔设置的两个侧板。
6.所述顶板呈弧形结构。
7.两个所述延伸臂分别从所述顶板的一端的两侧沿所述顶板的长度方向朝背离所述顶板的方向延伸，且所述顶板与两个所述延伸臂围成u形孔。
8.两个所述侧板分别设置于所述顶板的两侧，且每一所述侧板的一端沿所述顶板的长度方向延伸至所述顶板的背离所述延伸臂的一端，每一所述侧板的另一端沿所述顶板的长度方向延伸至所述延伸臂的背离所述顶板的一端；两个所述侧板的相对应位置上设有第一弧形孔，所述第一弧形孔的底部呈开口；所述第一弧形孔用于贯穿并固定所述汽车仪表板的横梁。
9.所述下安装支架的顶端与所述汽车仪表板的横梁固定；所述下安装支架的一侧与所述转向管柱固定并可拆卸连接。
10.采用这种技术方案，顶板采用弧形结构，侧板的第一弧形孔与汽车仪表板的横梁固定连接，下安装支架与汽车仪表板的横梁固定连接，使得连接支架与汽车仪表板的横梁稳固连接，其中，上安装支架与汽车仪表板的横梁之间必然形成弧形空腔结构，使得可以提高用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架的刚度，进而提高转向系统的一阶模态频率，错开发动机怠速工况的振动频率。
11.在一些实施例中，所述下安装支架包括主板和沿所述主板的宽度方向相对间隔设置的两个侧壁，且每一所述侧壁沿所述主板的长度方向从所述主板的一端延伸至所述主板的另一端；两个所述侧壁的相对应位置设置有第一安装孔，且所述第一安装孔位于相应的所述侧壁的底部，所述第一安装孔与所述转向管柱固定连接。
12.在一些实施例中，所述下安装支架还包括延伸板，所述延伸板与所述主板之间形成有夹角；所述延伸板从所述主板的底部沿所述主板的厚度方向朝背离所述主板的方向延伸；且每一所述侧壁的一端沿所述主板的长度方向延伸至所述主板的背离所述延伸板的一端，每一所述侧板的另一端沿所述主板的长度方向延伸至所述延伸板的背离所述主板的一端。
13.所述连接支架还包括前端支架，所述前端支架呈u形，所述前端支架包括第一板和沿所述第一板的宽度方向相对间隔设置的第二板和第三板，所述第二板和所述第三板均沿所述第一板的长度方向从所述第一板的一端延伸至所述第一板的另一端。
14.所述第二板和所述第三板的一上端部对称设置有第二弧形孔，所述第二弧形孔具有开口，用于固定所述仪表板的横梁；同时，所述第二板与第三板位于所述上安装支架的两个所述侧板之间，且所述第二板与其中一个所述侧板的背离所述延伸臂的一端的内侧面固定连接，所述第三板与另外一个所述侧板的背离所述延伸臂的一端的内侧面固定连接。
15.所述延伸板固定于所述第一板的靠近所述上安装支架的一端。
16.采用这种技术方案，前端支架与上安装支架的侧板固定连接，且前端支架与下安装支架的延伸板固定连接，进一步增大了连接支架的自身刚度，有利于振动的传递，将转向管柱系统振动传递至汽车仪表板的前端支架，整体模态刚度得到较大的提升；从而提升系统模态频率以避开周围装配零件的模态。
17.在一些实施例中，两个所述侧壁的背离所述主板的一侧均设有第一翻边。采用这种技术方案，第一翻边的设置进一步增强了下安装支架的刚度。
18.在一些实施例中，所述顶板、两个所述侧板、所述主板、所述侧壁均设有减重孔。采用这种技术方案，减重孔的设置有利于连接支架的轻量化。
19.在一些实施例中，所述第一弧形孔向外突出于所述侧板，且所述第一弧形孔的周缘设有第二翻边，所述第二翻边与所述汽车仪表板的横梁贴合固定。采用这种技术方案，第二翻边有利于增强上安装支架的刚度，其中，第二翻边与汽车仪表板的横梁固定，进一步增大了连接支架的自身刚度，有利于振动的传递，将转向管柱系统振动传递至汽车仪表板的横梁，整体模态刚度得到较大的提升。
20.在一些实施例中，所述上安装支架还包括u形板，所述u形板与所述u形孔形状相匹配，且所述u形板的上边缘与所述u形孔的周缘固定连接，所述u形板的下边缘与所述固定连接于所述汽车仪表板的横梁，所述u形板设有减重孔。
21.采用这种技术方案，u形板与汽车仪表板的横梁固定连接，增强了上安装支架的刚
度，也增强了上安装支架与汽车仪表板的横梁的稳固连接，有利于振动的传递，将转向管柱系统振动传递至汽车仪表板的横梁，整体模态刚度得到较大的提升。
22.在一些实施例中，所述上安装支架还包括与两个所述延伸臂对应设置的两个端盖，每一所述端盖固定于所述延伸臂的背离所述顶板的一端，每一所述端盖与相应的所述延伸臂和所述侧板围成盒装结构；每一所述端盖上设有第二安装孔，所述上安装支架的所述端盖通过所述第二安装孔与所述转向管柱固定并可拆卸连接。
23.采用这种技术方案，端盖与延伸臂形成盒状封闭结构，从而增强了连接支架整体的刚度。
24.在一些实施例中，所述端盖为u形结构，并包括端盖主板和沿所述端盖主板的宽度方向相对间隔设置的两个端盖侧板，所述端盖侧板沿所述端盖主板的长度方向延伸，且每一所述端盖侧板的一端沿所述端盖主板的长度方向延伸至所述端盖主板的一端；其中一个所述端盖侧板与相应的所述侧板固定连接，另外一个所述端盖侧板与所述u形板固定连接；所述第二安装孔位于所述端盖主板。
25.本实用新型还公开了一种汽车，包括上述任一实施例中的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架。采用这种技术方案的汽车，用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架的刚度大，模态频率高，不易于引起方向盘怠速抖动问题。
附图说明
26.图1为实施例1中的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架的总装示意图；
27.图2为实施例1中的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架的爆炸图；
28.图3为实施例1中的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架的上安装支架结构示意图；
29.图4为实施例1中的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架的下安装支架结构示意图；
30.图5为实施例1中的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架的端盖结构示意图；
31.图6为实施例1中的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架的焊接位置示意图。
32.附图标记说明：
33.1、上安装支架；2、端盖；3、下安装支架；4、汽车仪表板的横梁；5、前端支架；
34.101、顶板；102、延伸臂；103、上安装支架减重孔；104、侧板；105、第一弧形孔；106、第二翻边；107、第一u形板；108、第二u形板；
35.201、端盖主板；202、端盖侧板；203、第二安装孔；
36.301、主板；302、下安装支架减重孔；303、第一安装孔；304、延伸板；305、侧壁；306、第一翻边；
37.501、第一板；502、第二板；503、第三板；504、第二弧形孔；
38.601、第一焊接位置；602、第二焊接位置；603、第三焊接位置；604、第四焊接位置；605、第五焊接位置。
具体实施方式
39.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
42.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
44.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
45.实施例1
46.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于连接汽车仪表板的横梁4与转向管柱的连接支架，参见图1
‑
图3，连接支架包括上安装支架1、下安装支架3；上安装支架1包括顶板101、两个延伸臂102和沿顶板101的宽度方向相对间隔设置的两个侧板104；
47.顶板101呈弧形结构；在本实施例中，弧形结构采用仿生设计手段，模仿啄木鸟头部结构。
48.两个延伸臂102分别从顶板101的一端的两侧沿顶板101的长度方向朝背离顶板101的方向延伸，且顶板101与两个延伸臂102围成u形孔。
49.两个侧板104分别设置于顶板101的两侧，且每一侧板104的一端沿顶板101的长度方向延伸至顶板101的背离延伸臂102的一端，每一侧板104的另一端沿顶板101的长度方向延伸至延伸臂102的背离顶板101的一端；两个侧板104的相对应位置上设有第一弧形孔105，第一弧形孔105的底部呈开口；第一弧形孔105用于贯穿并固定汽车仪表板的横梁4；在本实施例中，第一弧形孔105的一端位于顶板101区域对应的侧板104上，第一弧形孔105的另一端位于延伸臂102对应区域的侧板104上，参见图6，第一弧形孔105在第一焊接位置601
处与汽车仪表板的横梁4焊接。
50.第一弧形孔105向外突出于侧板104，且第一弧形孔105的周缘设有第二翻边106，第二翻边106与汽车仪表板的横梁4贴合固定。在本实施例中，第二翻边106上设置有减重孔，且顶板101、两个侧板104也均设有减重孔，减重孔的设置有利于连接支架的轻量化，具体参见图3中的上安装支架减重孔103。
51.在本实施例中，上安装支架1的顶板101与侧板104以及上安装支架减重孔103由2.0mm厚度的6063铝合金板材冲压、冲孔、翻边而成。
52.下安装支架3的顶端与汽车仪表板的横梁4固定；在本实施例中，参见图6，下安装支架3的顶端呈弧形结构，能够与汽车仪表板的横梁4形状匹配且在第三焊接位置603处与汽车仪表板的横梁4焊接；下安装支架3的一侧与转向管柱固定并可拆卸连接。
53.具体地，参见图4，下安装支架3包括主板301和沿主板301的宽度方向相对间隔设置的两个侧壁305，且每一侧壁305沿主板301的长度方向从主板301的一端延伸至主板301的另一端；两个侧壁305的相对应位置设置有第一安装孔303，且第一安装孔303位于相应的侧壁305的底部，第一安装孔303与转向管柱固定连接，在本实施方式中，第一安装孔303为销孔，转向管柱上具有与该销孔对应的安装孔，第一安装孔303通过销轴与转向管柱上与之对应的安装孔固定连接。
54.其中，两个侧壁305的背离主板301的一侧均设有第一翻边306；第一翻边306的设置增强了下安装支架3的刚度；主板301、侧壁305均设有减重孔，减重孔的设置有利于连接支架的轻量化，具体参见图4中的下安装支架减重孔302。
55.进一步地，下安装支架3还包括延伸板304，延伸板304与主板301之间形成有夹角；延伸板304从主板301的底部沿主板301的厚度方向朝背离主板301的方向延伸；且每一侧壁305的一端沿主板301的长度方向延伸至主板301的背离延伸板304的一端，每一侧板104的另一端沿主板301的长度方向延伸至延伸板304的背离主板301的一端。
56.参见图1
‑
图2，连接支架还包括前端支架5，前端支架5呈u形，前端支架5包括第一板501和沿第一板501的宽度方向相对间隔设置的第二板502和第三板503，第二板502和第三板503均沿第一板501的长度方向从第一板501的一端延伸至第一板501的另一端；
57.第二板502和第三板503的一上端部对称设置有第二弧形孔504，第二弧形孔504具有开口，用于固定汽车仪表板的横梁4；同时，第二板502与第三板503位于上安装支架1的两个侧板104之间，且第二板502与其中一个侧板104的背离延伸臂102的一端的内侧面固定连接，第三板503与另外一个侧板104的背离延伸臂102的一端的内侧面固定连接，在本实施例中，参见图6，前端支架5在第五焊接位置605处与汽车仪表板的横梁4焊接，前端支架5在第二焊接位置602处与上安装支架1的侧板104焊接。前端支架5与上安装支架1的侧板固定连接，且前端支架5与下安装支架1的延伸板304固定连接，进一步增大了连接支架的自身刚度，有利于振动的传递，将转向管柱系统振动传递至汽车仪表板的前端支架5，整体模态刚度得到较大的提升。
58.延伸板304固定于第一板501的靠近上安装支架1的一端。在本实施例中，第一板501、第二板502和第三板503均设有减重孔，且与第二弧形孔504对应的第一板501的一端设置有u形槽，延伸板304穿过u形槽与第一板501的底部焊接，在本实施例中，参见图6，延伸板304在第四焊接位置604处于前端支架5焊接。
59.在本实施例中，所述下安装支架3的主板301和侧壁305以及第一安装孔303均由1.5mm厚度的6063铝合金钣金冲压、折弯、冲孔而成。
60.其中，上安装支架1还包括u形板，u形板与u形孔形状相匹配，且u形板的上边缘与u形孔的周缘固定连接，u形板的下边缘固定连接于汽车仪表板的横梁4，u形板设有减重孔。在本实施例中，参见图3，u形板包括两部分，分别为第一u形板107和第二u形板108，第一u形板107和第二u形板108之间存在倾斜角度。第一u形板107的一端与u形孔的边缘固定连接，第一u形板107的另一端与第二u形板108的上端固定连接，第二u形板108的下板与汽车仪表板的横梁4固定连接，进一步增强上安装支架1与汽车仪表板的横梁4连接的刚度，进一步增大了连接支架的自身刚度，有利于振动的传递，将转向管柱系统振动传递至汽车仪表板的前端支架5，整体模态刚度得到较大的提升，同时第二板502的底板与第二板502的两侧均设有减重孔，参见图3中的上安装支架减重孔103。
61.进一步地，参见图1和图5，上安装支架1还包括与两个延伸臂102对应设置的两个端盖2，每一端盖2固定于延伸臂102的背离顶板101的一端，每一端盖2与相应的延伸臂102和侧板104围成盒装结构；每一端盖2上设有第二安装孔203，上安装支架1的端盖2通过第二安装孔203与转向管柱固定并可拆卸连接。在本实施方式中，第二安装孔203为螺栓孔，与转向管柱上的螺栓对应连接。
62.具体地，端盖2为u形结构，并包括端盖主板201和沿端盖主板201的宽度方向相对间隔设置的两个端盖侧板202，端盖侧板202沿端盖主板201的长度方向延伸，且每一端盖侧板202的一端沿端盖主板201的长度方向延伸至端盖主板201的一端；其中一个端盖侧板202与相应的侧板104固定连接，另外一个端盖侧板202与u形板固定连接；第二安装孔203位于端盖主板201上。
63.在本实施例中，上安装支架1的端盖2接插进入上安装支架1的一端，然后在结合位置处采用cmt铝合金焊接工艺完成焊接。其中，结合位置指端盖侧板202与上安装支架的第二u形板108的内侧面的接触位置。
64.在本实施例中，端盖2的端盖主板201和端盖侧板202以及第二安装孔203由4.0mm厚度的6063铝合金板折弯、冲孔、切边而成。
65.另外，对本实用新型所述连接支架进行有限元建模和刚度、模态仿真分析。分析结果表明转向系统的一阶模态频率为45.0hz，高于发动机怠速工况的振动频率约10hz，避开了共振频率，解决了方向盘抖动的问题；第二安装孔203处的垂向刚度和侧向刚度分别达到2351n/mm和1728n/mm，第一安装孔303侧向刚度达到2700n/mm，刚度性能达到设计要求，保证了转向管柱和方向盘的安装稳固可靠。同时，本实用新型的连接支架采用冲压工艺，工艺性较好且成本低；本实用新型中的连接支架的重量仅为0.28kg，其中，此处的连接支架的重量不包括前端支架5，具有极高的轻量化性能。
66.实施例2
67.本实用新型提供了一种汽车，包括实施例1中的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架。本实用新型中的汽车的用于连接汽车仪表板的横梁与转向管柱的连接支架刚度大，大幅提升转向管柱和仪表板横梁的连接刚度，保证方向盘模态频率位于较高水平，避免方向盘怠速抖动问题。本实用新型综合考虑转向系统的振动特性、刚度性能、轻量化性能、工艺性能和成本，能够提高汽车的操控稳定性和舒适性，具有较高的工程应用价
值。
68.虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本实用新型的精神和范围。