CN104010885A - 内置纤维复合增强材料的保险杠后梁及保险杠 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内置纤维复合增强材料的保险杠后梁及具有该保险杠后梁的保险杠。上述保险杠后梁以安装于保险杠罩的内部的状态受到来自外部的冲击并将这种冲击衰减，上述保险杠后梁的特征在于，包括：主体，由合成树脂成型制成；以及纤维复合增强材料，固定于上述主体的内部且具有中空截面。如上所述地构成的本发明的保险杠后梁中，合成树脂与纤维复合材料产生协同效应，不仅提供足够的强度及刚性，还因具有高的延伸率而在碰撞时几乎不产生裂纹，使得碰撞能量的吸收能力突出，尤其因纤维复合材料具有中空截面的形态而使耐冲击性卓越，使得可靠性高。

Description

内置纤维复合增强材料的保险杠后梁及保险杠

技术领域

本发明涉及内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁及具有该保险杠后梁的保险杠。

背景技术

在车辆前后设置的保险杠是通过第一次吸收车辆碰撞时的冲击来一定程度地保护车辆和搭乘人员的缓冲装置。这种保险杠包括：保险杠后梁，通过保险杠托架固定于车辆的车身骨架；冲击吸收泡沫，固定于上述保险杠后梁的前面；以及保险杠罩，将上述冲击吸收泡沫介于之间，固定于保险杠后梁。

上述保险杠后梁有多个种类，也有图1所示的类型。

图1为分解以往的保险杠后梁并示出的图。

如图所示，以往的保险杠后梁由固定于保险杠罩(未图示)的内部的本体11和用于将上述本体11与车身相连接的托架12构成。

上述本体11由纤维复合材料成型，A-A线截面形状呈打开的形态。例如，呈“匸”字的截面形态。如上所述，将本体11由纤维复合材料成型，以减轻车辆的重量。

通常，由纤维复合材料成型的以往的后梁是将合成树脂与玻璃纤维进行混合而成，上述以往的后梁的强度、刚性及断裂延伸率等物理特性取决于玻璃纤维。即，与仅由合成树脂形成的后梁相比，使用纤维复合材料的后梁其强度及刚性很大程度地增加，相反，延伸率却急剧下降。

由于上述原因，作用于纤维复合材料后梁的冲击载荷不高的情况下，因高强度和高刚性带来的影响而有效吸收后梁的冲击能量，但在高的冲击载荷条件下，延伸率反而差导致容易分裂，因而存在冲击能量的吸收效率有可能急剧下降的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明是为了解决上述问题而创造发明的，其目的在于，提供内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁及具有该保险杠后梁的保险杠，合成树脂与纤维复合材料产生协同效应，从而不仅提供足够的强度及刚性，还因具有高的延伸率而在碰撞时几乎不产生裂纹，使得碰撞能量的吸收能力突出，尤其因纤维复合材料具有中空截面的形态而使耐冲击性卓越，使得可靠性高。

技术方案

用于达成上述目的的本发明的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，以安装于保险杠罩的内部的状态受到来自外部的冲击并将这种冲击衰减，其特征在于，包括：主体，由合成树脂成型制成；以及纤维复合增强材料，固定于上述主体的内部且具有中空截面。

并且，本发明的特征在于，上述纤维复合增强材料沿着长度方向延伸，具有多角形的截面形态。

并且，本发明的特征在于，将玻璃纤维或碳纤维系列的连续纤维与合成树脂进行混合熔融后通过挤压制成上述纤维复合增强材料。

并且，本发明的特征在于，将玻璃纤维或碳纤维系列的连续纤维及短纤维与合成树脂进行混合熔融后通过挤压制成上述纤维复合增强材料。

并且，本发明的特征在于，上述纤维复合增强材料包含60重量％至70重量％的连续纤维及30重量％至40重量％的合成树脂。

并且，本发明的特征在于，投入于上述纤维复合增强材料的合成树脂和形成主体的合成树脂为热塑性树脂。

并且，本发明的特征在于，上述合成树脂为聚碳酸酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚丙烯中的一种。

并且，本发明的特征在于，上述纤维复合增强材料沿着长度方向延伸，呈弯曲的形态。

并且，本发明的特征在于，上述纤维复合增强材料包括：本体部，通过嵌件成型完全收容于上述主体的内部，向外部提供刚性；以及结合部，呈具有规定宽度及厚度的带的形态，以一体方式形成于上述本体部的侧部。

并且，本发明的特征在于，在上述结合部形成多个贯通孔，当进行嵌件成型时，使要形成上述主体的熔融状态的合成树脂通过上述贯通孔。

并且，本发明的特征在于，上述主体还包含与合成树脂相结合的玻璃纤维。

并且，用于达成上述目的的本发明的保险杠，其特征在于，具有以安装于保险杠罩的内部的状态受到来自外部的冲击并将这种冲击衰减的保险杠后梁；上述保险杠后梁包括：主体，由合成树脂成型制成，以及纤维复合增强材料，固定于上述主体的内部且具有中空截面。

有益效果

如上所述地构成的本发明的内置纤维复合增强材料的保险杠后梁及具有该保险杠后梁的保险杠中，合成树脂与纤维复合材料产生协同效应，从而不仅提供足够的强度及刚性，还因具有高的延伸率而在碰撞时几乎不产生裂纹，使得碰撞能量的吸收能力突出，尤其因纤维复合材料具有中空截面的形态而使耐冲击性卓越，使得可靠性高。

附图说明

图1为示出以往的保险杠后梁的图。

图2为本发明一实施列的内置纤维复合增强材料的保险杠后梁的立体图。

图3为图2所示的上述保险杠后梁的主视图。

图4为图3的上述Ⅳ-Ⅳ线剖视图。

图5为图3的上述Ⅴ-Ⅴ线剖视图。

图6为单独示出图2所示的内置于保险杠后梁的上述纤维复合增强材料的立体图。

图7为示出图6所示的上述纤维复合增强材料的另一个例子的立体图。

图8及图9为为了说明图7所示的类型的上述纤维复合增强材料的特征而示出的图。

图10为示出本发明一实施例的内置纤维复合增强材料的保险杠后梁的另一个例子的主视图。

图11为图10所示的内置于保险杠后梁的上述纤维复合增强材料的部分切除主视图。

图12至图14为示出可适用于本发明一实施例的内置纤维复合增强材料的保险杠后梁的各种不同形状的纤维复合增强材料的截面的图。

图15为简要示出本发明一实施例的保险杠的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明一实施例进行更为详细的说明。

图2为本发明一实施例的内置纤维复合增强材料的保险杠后梁的立体图，图3为图2所示的上述保险杠后梁的主视图。

如图所示，本实施例的内置纤维复合增强材料35的保险杠后梁31包括：主体33，由合成树脂成型制成，通过保险杠托架42固定于车辆的车身骨架(图15的45)；纤维复合增强材料35，当制作上述主体33时，通过嵌件成型固定于主体33的内部。图2中，上述纤维复合增强材料35的一部分向主体33的侧部部分露出。

首先，上述主体33由聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚丙烯或聚碳酸酯等热塑性树脂成型，在上述主体33的两侧面形成有多个X字形的加强筋33a，如图所示，在上述主体33的两端部下部固定有保险杠托架42。当然，上述主体33的尺寸或形状根据车型而不同。

并且，上述纤维复合增强材料35以将连续纤维(Continuous fiber)与合成树脂混合及熔融的状态通过挤压及压制过程而制成。可将玻璃纤维或碳纤维用作上述连续纤维，并将聚丙烯或聚碳酸酯等用作上述合成树脂。

并且，上述连续纤维与合成树脂的混合比例优选为7:3至6:4左右。即，上述纤维复合增强材料包含60重量％至70重量％的连续纤维和30重量％至40重量％的合成纤维。

根据情况，也可以将连续纤维与短纤维一起适用。

通过图6，先说明上述纤维复合增强材料35的结构。

图6为单独示出图2所示的内置于保险杠后梁31的上述纤维复合增强材料35的立体图。

如图所示，上述纤维复合增强材料35包括：本体部35a，沿着长度方向延伸，并沿着延伸方向呈规定截面形态；以及结合部35b，以一体方式形成于上述本体部35a的两侧面，并维持水平状态。

上述本体部35a大致具有方管的形态，结合部35b呈具有规定宽度及厚度的带的形态。如上所述，呈上述形态的纤维复合增强材料35通过将连续纤维与合成树脂混合并熔融后，进行挤压和多级压制而成。

在上述本体部35a的两侧形成结合部35b的原因如下：最大限度地将纤维复合增强材料35与主体33的接触面积变大，来增加主体33与纤维复合增强材料35的结合力。

并且，如上所述，上述纤维复合增强材料35通过嵌件成型内置于上述主体33的内部。尤其，如图4及图5所示，具有四角中空管的形态的本体部35a完全包括在主体33的内部。

图4为上述图3的Ⅳ-Ⅳ线剖视图，图5为上述图3的Ⅴ-Ⅴ线剖视图。

参照附图可知，在上述主体33的内部内置方管形态的本体部35a，上述结合部35b的上下面以维持水平的状态被主体33包围而紧贴。

这种结构通过嵌件成型工序而实现。即，预先使已制成的纤维复合增强材料35定位在注塑模具的内部的状态下，还向模具的内部注入熔融状态的合成树脂并进行固化而成。

尤其，由于上述本体部35a具有四角形的形态，因而本体部35a的截面模量高，使得保险杠后梁31的刚性最大化。

图7为示出可适用于本发明一实施例的保险杠后梁31的另一个类型的纤维复合增强材料36的立体图。

以下内容中，与如上所述的附图标记相同的附图标记表示具有相同的功能的相同的部件。

参照附图可知，在上述结合部35b形成有多个贯通孔35c。上述贯通孔35c是使上述纤维复合增强材料36位于嵌件成型用模具(未图示)的内部后向模具的内部注入熔融状态的合成树脂时合成树脂通过的孔。

像这样，通过在结合部35b形成贯通孔35c，来使主体33与纤维复合增强材料35的结合更加坚固。对此，通过图8及图9进行说明。

图8及图9为为了说明图7所示的类型的上述纤维复合增强材料36的特征而示出的图。

如图所示，在上述结合部35b形成的贯通孔35c的内部填充有主体的一部分。填充上述贯通孔35c的部分是当进行镶嵌注塑成型时注入于注塑模具的内部的熔融状态的合成树脂固化的部分，用于更加坚固地维持主体33与纤维复合增强材料36的结合。因此，例如，即使对上述保险杠后梁施加弯曲力，也难以产生纤维复合增强材料36相对于主体33的滑移现象。

图10为示出本发明一实施例的内置纤维复合增强材料的保险杠后梁31的另一个例子的主视图，图11为图10所示的内置于保险杠后梁31的纤维复合增强材料37的部分切除主视图。

参照附图可知，上述纤维复合增强材料37沿着长度方向延伸，并弯曲成弧(arc)形态。上述纤维复合增强材料37的曲率根据保险杠后梁31的设计而不同。不管怎样，如上所述，可通过使纤维复合增强材料37弯曲，来更加积极地应对来自外部的冲击。

图12至图14为示出可适用于本发明一实施例的内置纤维复合增强材料的保险杠后梁31的各种不同形状的纤维复合增强材料的截面的图。示出的各种不同类型的纤维复合增强材料的材质都相同。

图12所示的类型的纤维复合增强材料38包括：本体部35a，呈四角形的截面形态，沿着长度方向延伸，并具有四角中空管的形态；以及水平的结合部35b，以一体方式固定于上述本体部35a的两侧面下端部。当然，在上述结合部35b形成有多个贯通孔35c。

并且，图13所示的纤维复合增强材料40与图12的上述纤维复合增强材料38类似，但不同的是，在上述纤维复合增强材料40的两侧面上端部还形成有结合部35b。即，图14的纤维复合增强材料40具有共四个结合部35b。当然，每个上述结合部35b分别形成有多个贯通孔35c。

图14所示的纤维复合增强材料41大致呈“井”字形态。即，两个结合部35b分别以具有直角的夹角的方式形成于上述本体部35a的四个顶点。

图15为简要示出本发明一实施例的保险杠的图。

如图所示，本实施例的保险杠49包括：保险杠后梁31，通过保险杠托架42固定于车身的车身骨架45；冲击吸收泡沫47，固定于上述保险杠后梁31的前方；以及保险杠罩43，将上述冲击吸收泡沫47介于之间而固定于保险杠后梁31的前方。上述冲击吸收泡沫47是如同发泡橡胶或聚氨酯泡沫等具有弹力的部件。

具有上述结构的本实施例的保险杠49能够借助构成上述保险杠后梁31的纤维复合增强材料35和主体33的作用非常有效地衰减来自外部的冲击。

以上，通过具体的实施例详细说明了本发明，但本发明不受上述实施例的限制，本发明所属技术领域的普通技术人员能够在本发明的技术思想范围内进行各种变形。

附图标记

11：保险杠后梁   13：本体

15：槽部         17：结合面

19：增强部件     21：插入部

23：固定部       25：螺栓

31：保险杠后梁   33：主体

33a：加强筋      35：纤维复合增强材料

35a：本体部      35b：结合部

35c：贯通孔      36、37、38、39、40、41：纤维复合增强材料

42：保险杠托架   43：保险杠罩

45：车身骨架     47：冲击吸收泡沫

49：保险杠

Claims (12)

1.一种内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，以安装于保险杠罩的内部的状态受到来自外部的冲击并将这种冲击衰减，其特征在于，包括：

主体，由合成树脂成型制成；以及

纤维复合增强材料，固定于上述主体的内部且具有中空截面。

2.根据权利要求1所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，上述纤维复合增强材料沿着长度方向延伸，具有多角形的截面形态。

3.根据权利要求1所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，将玻璃纤维或碳纤维系列的连续纤维与合成树脂进行混合熔融后通过挤压制成上述纤维复合增强材料。

4.根据权利要求1所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，将玻璃纤维或碳纤维系列的连续纤维及短纤维与合成树脂进行混合熔融后通过挤压制成上述纤维复合增强材料。

5.根据权利要求3或4所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，上述纤维复合增强材料包含60重量％至70重量％的连续纤维及30重量％至40重量％的合成树脂。

6.根据权利要求3或4所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，投入于上述纤维复合增强材料的合成树脂和形成主体的合成树脂为热塑性树脂。

7.根据权利要求6所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，上述合成树脂为聚碳酸酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚丙烯中的一种。

8.根据权利要求1所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，上述纤维复合增强材料沿着长度方向延伸，呈弯曲的形态。

9.根据权利要求1所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，上述纤维复合增强材料包括：

本体部，通过嵌件成型完全收容于上述主体的内部，向外部提供刚性；以及

结合部，呈具有规定宽度及厚度的带的形态，以一体方式形成于上述本体部的侧部。

10.根据权利要求9所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，在上述结合部形成多个贯通孔，当进行嵌件成型时，使要形成上述主体的熔融状态的合成树脂通过上述贯通孔。

11.根据权利要求1所述的内置具有中空截面的纤维复合增强材料的保险杠后梁，其特征在于，上述主体还包含与合成树脂相结合的玻璃纤维。

12.一种保险杠，其特征在于，

具有以安装于保险杠罩的内部的状态受到来自外部的冲击并将这种冲击衰减的保险杠后梁；

上述保险杠后梁包括：

主体，由合成树脂成型制成，以及

纤维复合增强材料，固定于上述主体的内部且具有中空截面。