CN103950418A - 汽车用碳纤维复合材料保险杠结构 - Google Patents

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Abstract

一种碰撞冲力阻尼领域的汽车用碳纤维复合材料保险杠结构，本体与汽车的前纵梁相连，拖钩块与填充泡沫包覆于本体的内部，本体包括：两个对称位于后侧面的两侧且分别与汽车的前纵梁相连承载和传递牵引力的背板区域、位于前侧面用于抵抗低速碰撞压缩破坏的第一抗击区域、位于上侧面、下侧面和后侧面且三个面连续设置用于抵抗低速碰撞拉伸破坏的第二抗击区域、两个分别位于后侧面且分别连接一个背板区域和第二抗击区域用于实现拖钩块预埋的平台结构，以及位于两端部且各个侧面边界分别与背板区域、第一抗击区域和第二抗击区域相连用于吸收碰撞能量的吸收区域。本发明能够提高汽车的耐撞安全性。

Description

汽车用碳纤维复合材料保险杠结构
技术领域
本发明涉及的是一种碰撞冲力阻尼领域的装置，具体是一种汽车用碳纤维复合材料保险杠结构。
背景技术
随着能源危机、环境保护和安全问题的日益突出，汽车的轻量化和高性能设计已经成为当前汽车领域的研究热点。作为汽车车身的重要组成部分，保险杠系统是汽车正面碰撞时主要的吸能构件之一，当汽车发生低速碰撞时，保护汽车其它零部件以及行人和驾乘人员的安全。当车体进入危险环境后，汽车需要通过拖钩借助外力走出困境。所以，作为拖钩的安装基础，保险杠系统需要具备足够的强度，以使车体尽快脱离险境。除此之外，保险杠系统还需要满足NVH的要求。因此，保险杠的性能对整车性能有重要影响。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101134451，公开日2008-3-5，记载了一种车辆保险杠结构，溃缩盒、保险杠梁、能量吸收部件、保险杠罩。上述溃缩盒，其车宽方向内侧的内侧壁的前后方向刚性，高于其车宽方向外侧的外侧壁的前后方向刚性。但该现有技术主要针对金属材料的保险杠结构设计。该结构由多个金属零部件以及能量吸收部件组成。金属零部件之间通过焊接技术连接；能量吸收部件位于保险杠的外部，通过连接技术安装在保险杠上。该结构工艺复杂，整体性差。由于焊接工艺的要求，需要在零件的边缘设计凸缘结构。凸缘结构将增加保险杠结构的重量，不利于汽车的轻量化设计。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种汽车用碳纤维复合材料保险杠结构，整体性好、质量轻、刚度高、低速碰撞吸能特性好、抵抗变形和破坏能力强，能够提高汽车的耐撞安全性。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括：本体、拖钩块和填充泡沫，其中：本体与汽车的前纵梁相连，拖钩块与填充泡沫包覆于本体的内部，本体包括：两个对称位于后侧面的两侧且分别与汽车的前纵梁相连承载和传递牵引力的背板区域、位于前侧面用于抵抗低速碰撞压缩破坏的第一抗击区域、位于上侧面、下侧面和后侧面且三个面连续设置用于抵抗低速碰撞拉伸破坏的第二抗击区域、两个分别位于后侧面且分别连接一个背板区域和第二抗击区域用于实现拖钩块预埋的平台结构，以及位于两端部且各个侧面边界分别与背板区域、第一抗击区域和第二抗击区域相连用于吸收碰撞能量的吸收区域。
所述的本体中的厚度分布从大到小的顺序依次为：背板区域以及平台结构，吸收区域以及第一抗击区域，第二抗击区域。厚度分布考虑不同区域承载的载荷形式的不同以及碳纤维复合材料性能的拉压非对称性特点。
所述的拖钩块包括：设置于平台结构中用于传递牵引载荷至本体的前部结构和后部结构，用于与拖钩连接以承载和传递牵引载荷的套筒结构，其中：套筒结构包括一体成型的内筒和外筒，内筒通过内部的螺纹与拖钩连接以实现汽车的牵引，外筒的两端分别与前部结构和后部结构连接以实现牵引载荷的传递用于牵引车辆。
所述的平台结构包括右侧平台和左侧平台，其中，右侧平台预埋拖钩块，右侧平台的尺寸与预埋的拖钩块的尺寸相符合，左侧平台为结构对称平台。
本发明的保险杠整体为一体式结构，在本体成型时整体成型。具有整体性好、质量轻、刚度高、碰撞吸能特性好、抵抗变形和破坏能力强，提高汽车的耐撞安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的分解图；
图3a为本体的前侧立体视图，图3b为本体的后侧立体视图；
图4为本体的结构剖视图；
图中：a为结构示意图；b为图4a中A-A剖面示意图；c为图4a中B-B剖面示意图；
图5为拖钩块的结构示意图；
图6为套筒结构的结构示意图；
图7为拖钩块在本体中位置的剖视图；
图8为填充泡沫的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例包括：本体1、拖钩块2、填充泡沫3，其中：本体1的背部与汽车的前纵梁相连，拖钩块2位于本体1的右侧，通过预埋的方式，与填充泡沫3一起包覆在本体1内部，在本体1加工成型时，通过物理化学作用产生界面层，实现与本体1的连接。如图3a、图3b所示，本体1为一体式碳纤维复合材料结构，包括：两个对称位于后侧面的两侧且分别与汽车的前纵梁相连承载和传递牵引力的背板区域4、位于前侧面用于抵抗低速碰撞压缩破坏的第一抗击区域5、位于上侧面、下侧面和后侧面且三个面连续设置用于抵抗低速碰撞拉伸破坏的第二抗击区域6、两个分别位于后侧面且分别连接一个背板区域4和第二抗击区域6用于拖钩块2预埋的平台结构7，以及位于两端部且各个侧面边界分别与背板区域4、第一抗击区域5和第二抗击区域6相连用于吸收碰撞能量的吸收区域8；
如图4所示，所述的承载和传递牵引力的背板区域4和平台结构7的厚度最大，吸收碰撞能量的吸收区域8和抵抗低速碰撞压缩破坏的第一抗击区域5的厚度居中，抵抗低速碰撞拉伸破坏的第二抗击区域6厚度最小，厚度分布主要是考虑不同区域承载的载荷形式的不同以及碳纤维复合材料性能的拉压非对称性特点；
如图5、图6和图7所示，所述的拖钩块2包括：用于传递牵引载荷至本体1的前部结构9和后部结构10，用于与拖钩连接以承载和传递牵引载荷的套筒结构11，其中：套筒结构11包括一体成型的内筒12和外筒13，内筒12通过内部的螺纹与拖钩连接以实现汽车的牵引，外筒13的两端分别与前部结构9和后部结构10连接以实现牵引载荷的传递用于牵引车辆。材料为铝合金，外筒13、前部结构9和后部结构10分别为焊接，前部结构9和后部结构10为冲压成型，套筒结构11为铣削加工。
所述的平台结构7包括右侧平台7a和左侧平台7b，其中，右侧平台7a用于实现拖钩块预埋的要求，右侧平台7a的尺寸与预埋的拖钩块2的尺寸相符合，左侧平台7b结构是为了满足保险杠结构整体的对称性。
为了保证保险杠整体的脱模，本体1外表面圆角半径不小于6mm。
如图8所示，所述的填充泡沫3的结构应满足拖钩块2的布置以及本体1不同区域厚度分布的要求，以配合拖钩块2以及本体1。填充泡沫3的材料为聚氨酯泡沫。

Claims (4)

1.一种汽车用碳纤维复合材料保险杠结构，其特征在于，包括：本体、拖钩块和填充泡沫，其中：本体与汽车的前纵梁相连，拖钩块与填充泡沫包覆于本体的内部，本体包括：两个对称位于后侧面的两侧且分别与汽车的前纵梁相连承载和传递牵引力的背板区域、位于前侧面用于抵抗低速碰撞压缩破坏的第一抗击区域、位于上侧面、下侧面和后侧面且三个面连续设置用于抵抗低速碰撞拉伸破坏的第二抗击区域、两个分别位于后侧面且分别连接一个背板区域和第二抗击区域用于实现拖钩块预埋的平台结构，以及位于两端部且各个侧面边界分别与背板区域、第一抗击区域和第二抗击区域相连用于吸收碰撞能量的吸收区域。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征是，所述的本体中的厚度分布从大到小的顺序依次为：背板区域以及平台结构，吸收区域以及第一抗击区域，第二抗击区域。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征是，所述的拖钩块包括：设置于平台结构中用于传递牵引载荷至本体的前部结构和后部结构，用于与拖钩连接以承载和传递牵引载荷的套筒结构，其中：套筒结构包括一体成型的内筒和外筒，内筒通过内部的螺纹与拖钩连接以实现汽车的牵引，外筒的两端分别与前部结构和后部结构连接以实现牵引载荷的传递用于牵引车辆。
4.根据权利要求3所述的结构，其特征是，所述的平台结构包括右侧平台和左侧平台，其中，右侧平台预埋拖钩块，右侧平台的尺寸与预埋的拖钩块的尺寸相符合，左侧平台为结构对称平台。
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