CN104487293A - 提高能量吸收率的复合材料保险杠后梁及包括其的保险杠 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纤维增强复合材料材质的保险杠后梁，更详细地，公开扩大因碰撞而变形时受到拉伸应力的部位，来提高能量吸收率的复合材料保险杠后梁。本发明提供保险杠，其特征在于，包括：复合材料保险杠后梁，包括呈拱形的碰撞面、从上述碰撞面以箱形状延伸形成的侧面以及从上述侧面向外侧弯曲形成的凸缘面，上述复合材料保险杠后梁由纤维增强复合材料材质形成，且与托架相紧固的凸缘面以紧固点为基准切开成多个；以及托架，与上述复合材料保险杠后梁相紧固，且与上述紧固点相对应的紧固孔呈长孔形。

Description

提高能量吸收率的复合材料保险杠后梁及包括其的保险杠
技术领域
本发明涉及纤维增强复合材料材质的保险杠后梁，更详细地涉及扩大因碰撞而变形时受到拉伸应力的部位，来提高能量吸收率的复合材料保险杠后梁。
背景技术
汽车保险杠组件从外围由保险杠面板(Bumper fascia)、能量吸收器(Energyabsorber)、后梁(Back beam)、托架(Stay)及其他部件构成。
其中，托架位于后梁和车身之间，起到连接它们的作用。通常情况下，设置与后梁和托架相对应的紧固孔，并利用螺栓、螺帽等紧固单元来紧固于紧固孔。
另一方面，在法定的规定速度条件下碰撞时，其碰撞能量以能量吸收器的变形、后梁的变形及破坏、托架的变形等吸收。此时，后梁将受到各种形态的应力，可根据力的方向分为拉伸、压缩、剪切应力，且根据后梁的局部位置产生不同种类的应力。
为了顺畅地吸收碰撞能量，正在研究开发各种形状的后梁，且材料也变得多样。
尤其，近来，以轻量化为目的将混合增强纤维和塑料(合成树脂)而成的纤维增强复合材料为主材料的后梁的开发变得活跃。
已知，复合材料后梁可根据纤维的长度分为短纤维、长纤维、连续纤维等，且纤维的长度越长，机械物性就越好，使得轻量化效果高。
有时，也同时使用短纤维及连续纤维、长纤维及连续纤维复合材料来制备，这是为了利用连续纤维的机械物性和短纤维或长纤维复合材料的成型性。并且，这些复合材料后梁能够以注塑、压缩、树脂传递模塑(RTM，Resin TransferMoulding)、焊接(Welding)等各种工艺制备。
但是，已知，纤维增强复合材料在其特性上受拉伸应力时所呈现的能量吸收率高，但当施加压缩应力及剪切应力时，能量吸收率低。
作为相关现有技术，有韩国公开特许公报第10-2005-0115485号(公开日：2005年12月8日)“保险杠托架组装结构”。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的在于，使复合材料保险杠后梁的形状发生变化，来将因压缩应力而产生的剪切应力改为拉伸应力，由此提高保险杠后梁的能量吸收率。
本发明的另一目的在于，将复合材料保险杠后梁以可滑动的方式与托架相紧固，来将赋予保险杠后梁的压缩应力改为拉伸应力，由此提高保险杠后梁的能量吸收率。
技术方案
用于达成这种目的的本发明提供复合材料保险杠后梁，其特征在于，包括：碰撞面，呈拱形，侧面，从上述碰撞面以箱形状延伸形成，以及凸缘面，从上述侧面向外侧弯曲形成；上述复合材料保险杠后梁由纤维增强复合材料材质形成，且与托架相紧固的凸缘面以紧固点为基准切开成多个。
优选地，上述侧面与上述凸缘面一同切开成拱形。
并且，更优选地，上述凸缘面以四个紧固点为基准切开成四个区域。
并且，本发明提供保险杠，其特征在于，包括：复合材料保险杠后梁，包括呈拱形的碰撞面、从上述碰撞面以箱形状延伸形成的侧面以及从上述侧面向外侧弯曲形成的凸缘面，上述复合材料保险杠后梁由纤维增强复合材料材质形成，且与托架相紧固的凸缘面以紧固点为基准切开成多个；以及托架，与上述复合材料保险杠后梁相紧固，且与上述紧固点相对应的紧固孔呈长孔形。
优选地，上述保险杠后梁以能够滑动的方式与上述托架相紧固；更优选地，上述紧固孔在上述托架的内侧设有一对，并在上述托架的外侧设有一对，外侧的上述紧固孔的倾斜角大于内侧的紧固孔的倾斜角。
并且，上述复合材料保险杠后梁以在上述托架滑动并使多个紧固点之间的距离远离的方式形成，使得受到压缩应力的部位受到拉伸应力。
有益效果
本发明的复合材料保险杠后梁在施加压缩应力的部分施加拉伸应力，由此带来提高能量吸收率的效果。
并且，本发明的复合材料保险杠后梁减少受到压缩应力的部分，由此带来提高保险杠后梁的耐久性的效果。
附图说明
图1为示出本发明实施例的复合材料保险杠后梁的立体图。
图2为示出保险杠后梁碰撞时的形状变化的概念图。
图3为示出本发明实施例的复合材料保险杠后梁的紧固点部分的主视图。
图4为示出本发明实施例的托架的紧固孔的形状的主视图。
图5为示出本发明实施例的复合材料保险杠后梁碰撞时的动作的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细察看本发明实施例的提高能量吸收率的复合材料保险杠后梁及包括该复合材料保险杠后梁的保险杠。
参照附图详细说明的以下实施例，能够使本发明的优点及特征以及达成这些优点及特征的方法更加明确。但是，本发明并不局限于以下所公开的实施例，能够以相互不同的各种方式实施，只是，本实施例仅用于使本发明的公开内容更加完整，能够使本发明所属技术领域的普通技术人员更加完整地理解发明的范畴，本发明仅根据发明要求保护范围来定义。
在说明书全文中，相同的附图标记指相同的结构要素。
并且，在图中，构成发明的结构要素的大小为了说明书的明确性而有所夸张，在记载为一个结构要素存在于另一个结构要素的内部或者以连接方式设置于另一个结构要素的内部的情况下，上述一个结构要素能够以与上述另一个结构要素相接的方式设置，也能够以分隔预定的分隔距离的方式设置，在以分隔方式设置的情况下，也可省略用于将上述一个结构要素固定或连接于上述另一个结构要素的第三单元的说明。
图1为示出本发明实施例的复合材料保险杠后梁的立体图。
在本发明中，使复合材料材质的保险杠后梁的形状发生变化，并使保险杠后梁以可滑动的状态与托架相紧固，由此向碰撞时保险杠后梁施加压缩应力的部分诱导拉伸应力，以提高能量吸收率。
如图所示，本发明的保险杠后梁110包括：碰撞面112，呈拱形；侧面114，从上述碰撞面112以箱形状延伸形成；以及凸缘面116，从上述侧面114向外侧弯曲形成。
本发明的保险杠后梁110由纤维增强复合材料以一体型形成。增强纤维可使用短纤维、长纤维、短纤维及连续纤维、长纤维及连续纤维等。
保险杠后梁110的两侧与托架相紧固，本发明的特征在于，与托架相紧固的凸缘面116以紧固点117为基准切开。
并且，凸缘面116的切开部111以拱形延伸至侧面114。
换言之，在本发明中，将多个紧固点117分割成切开部111，所示的实施例的情况下，在两侧分别设置四个紧固点117，凸缘面116同样也以与紧固点117的数量相对应的方式分割。
图2为示出保险杠后梁碰撞时的形状变化的概念图。
如图所示，呈拱形的保险杠后梁21的两侧与托架22相结合，若从前方施加冲击力，则呈拱形的保险杠后梁21的中央部被按压，且整体长度变短，使得保险杠后梁21整体受到压缩应力。
在材料的特性上，复合材料的拉伸强度非常优秀，但具有相对脆弱的压缩强度。这是因为在向复合材料施加压缩应力时，复合材料发生层分离，导致应力集中部位发生急速变形或破损。
在本发明中，以紧固点117为基准分割与托架相紧固的保险杠后梁，并在碰撞时使紧固点以放射状展开，由此可向压缩应力起到作用的部分诱导拉伸应力。
图3为示出本发明实施例的复合材料保险杠后梁的紧固点部分的主视图，图4为示出本发明实施例的托架的紧固孔的形状的主视图。
所示的图是放大保险杠后梁110的左侧紧固点部分而示出的。
在保险杠后梁形成有四个紧固点117a、117b，一对117b形成在保险杠中心侧即内侧，其余一对117b形成在保险杠的外侧。
在托架200形成有紧固孔210a、210b，上述紧固孔210a、210b呈长孔形，并与各紧固点的形状相对应。
在托架200以长孔形形成紧固孔210a、210b，这是为了在碰撞时可使保险杠后梁110的紧固点117a、117b在托架200上滑动并移动。
基于这种结构，保险杠后梁110的分割的凸缘面116a、116b可向紧固孔210a、210b的形成方向诱导。
参照图4，内侧的紧固孔210b的倾斜角θ1小于外侧的紧固孔210a的倾斜角θ2。
基于这种结构，保险杠后梁110的分割的凸缘面116a、116b在施加压缩力时向四方远离，并将压缩力改为拉伸力。
即紧固点117a、117b随着紧固孔210a、210b移动并以相互间分隔的形态发生变化，这种形状的变化向保险杠后梁的侧面施加拉伸力。
保险杠后梁110的紧固点117a、117b和托架200的紧固孔210a、210b的连接可借助螺栓和螺帽或铆钉等紧固单元实现，此时，应以可使保险杠后梁110的紧固点117a、117b随着托架200的紧固孔210a、210b滑动的方式进行连接。
图示的实施例的情况下，具有四个紧固点，凸缘面分割成四个，但可分割成两个，即内侧一对和外侧一对，或者可分割成两个，即上部一对和下部一对，也可分割成其他形态。
图5为示出本发明实施例的复合材料保险杠后梁的碰撞时的动作的侧视图。
在图中，虚线表示碰撞之前的保险杠后梁110的形态，实线表示碰撞之后的保险杠后梁110的形状。
如图所示，若因碰撞而使保险杠后梁110的形状发生变化，则与内侧紧固点相连接的侧面110b和与外侧紧固点相连接的侧面110a均向上侧移动，且与外侧紧固点相连接的侧面110a的移动量更多。
因此，与内侧紧固点相连接的侧面110b和与外侧紧固点相连接的侧面110a呈展开的形态，且切开部111的拱形展开并施加拉伸力。
因此，将碰撞时作用于保险杠后梁的压缩应力改为拉伸应力，由此带来提高复合材料保险杠后梁的能量吸收率的效果。
这种效果在后梁材料的结构组合中(短纤维、长纤维、短纤维及连续纤维、长纤维及连续纤维)包含连续纤维的结构中发挥最大的效果。
如上所述，本发明的复合材料保险杠后梁及包括该复合材料保险杠后梁的保险杠由作为与托架相连接的部分的凸缘面以紧固点为基准分割形成，且碰撞时紧固点以相互远离的方式发生变形，由此碰撞时带来向保险杠后梁施加拉伸应力而代替压缩应力的效果。
若向复合材料施加压缩应力，则复合材料引发层分离而产生破损，因此具有与压缩强度相比，拉伸强度相对高的特性，在本发明中，向压缩应力集中的部分施加拉伸应力，由此带来提高复合材料保险杠后梁的耐久性的效果。
参照附图，对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例，能够以相互不同的各种形态变形，本发明所属技术领域的普通技术人员能够理解在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下，能够以其他具体的形态实施。因此，如上所述的实施例应仅理解为在所有方面属于例示性的，而非限定。
附图标记说明
110：保险杠后梁
112：碰撞面
114：侧面
116：凸缘面
200：托架

Claims (9)

1.一种复合材料保险杠后梁，其特征在于，包括：
碰撞面，呈拱形，
侧面，从所述碰撞面以箱形状延伸形成，以及
凸缘面，从所述侧面向外侧弯曲形成；
所述复合材料保险杠后梁由纤维增强复合材料材质形成，且与托架相紧固的凸缘面以紧固点为基准切开成多个。
2.根据权利要求1所述的复合材料保险杠后梁，其特征在于，所述侧面与所述凸缘面一同切开成拱形。
3.根据权利要求1所述的复合材料保险杠后梁，其特征在于，所述凸缘面以四个紧固点为基准切开成四个区域。
4.一种保险杠，其特征在于，包括：
复合材料保险杠后梁，其包括呈拱形的碰撞面、从所述碰撞面以箱形状延伸形成的侧面以及从所述侧面向外侧弯曲形成的凸缘面，所述复合材料保险杠后梁由纤维增强复合材料材质形成，且与托架相紧固的凸缘面以紧固点为基准切开成多个；以及
托架，与所述复合材料保险杠后梁相紧固，且与所述紧固点相对应的紧固孔呈长孔形。
5.根据权利要求4所述的保险杠，其特征在于，所述保险杠后梁以能够滑动的方式与所述托架相紧固。
6.根据权利要求4所述的保险杠，其特征在于，
所述紧固孔在所述托架的内侧设有一对，并在所述托架的外侧设有一对；
外侧的所述紧固孔的倾斜角大于内侧的紧固孔的倾斜角。
7.根据权利要求4所述的保险杠，其特征在于，所述复合材料保险杠后梁以在所述托架滑动并使多个紧固点之间的距离远离的方式形成。
8.根据权利要求4所述的复合材料保险杠后梁，其特征在于，所述侧面与所述凸缘面一同切开成拱形。
9.根据权利要求4所述的复合材料保险杠后梁，其特征在于，所述凸缘面以四个紧固点为基准切开成四个区域。
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