CN105329198B

CN105329198B - 一种可加热修复的车辆保险杠结构

Info

Publication number: CN105329198B
Application number: CN201510838328.5A
Authority: CN
Inventors: 肖勇
Original assignee: Shenyang Minghua Mould Plastic Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shenyang Minghua Mould Plastic Science & Technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: CN105329198A

Abstract

本发明公开了一种可加热修复的车辆保险杠结构，包括杠体和横梁，所述横梁为一直梁，横梁的两端分别设有一纵梁，所述纵梁为一直梁，纵梁的下端与横梁连接，上端与杠体连接，纵梁的中部设有一中间梁，所述中间梁也为一直梁，且通过固定螺栓固定安装在纵梁的中部，所述杠体为弧形，杠体的两端通过一缓冲块固定连接在纵梁上，杠体与中间梁之间还设有若干个强力弹簧，所述强力弹簧的一端固定连接在杠体上，另一端固定连接在中间梁上。本发明的车辆保险杠结构，主要解决保险杠在受到冲击后发生塑性变形而后被更换的问题，通过优化保险杠结构，提高保险杠抗冲击能力，增强保险杠抗腐蚀能力，达到延长其使用寿命的目的。

Description

一种可加热修复的车辆保险杠结构

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，特别涉及一种可加热修复的车辆保险杠结构。

背景技术

汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力、防护车身前后的安全装置。现有的汽车保险杠大多是刚性连接，发生碰撞时容易损坏，汽车保险杠的抗冲击性能比较低，难以把碰撞力道降至最低，车内人员的人身财产安全难以得到保障，大大降低了汽车行驶的可靠性。现有汽车保险杠中，少数保险杠与车身采用弹性连接，虽然提高了保险杠的性能，但当车受到侧面冲击或者受到较大冲击载荷时，往往保险杠会遭受破坏而失效，况且保险杠都是设置在车身下部，泥土、雨水和各种渣滓都会附着在保险杠上，保险杠很容易被腐蚀而脱落，影响保险杠的使用寿命。另外，当保险杠受到冲击后，会发生塑性变形，这时往往会被卸下更换，这会造成车主成本增加，造成资源浪费。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种可加热修复的车辆保险杠结构，主要解决保险杠在受到冲击后发生塑性变形而后被更换的问题，同时，通过优化保险杠结构，使保险杠能够很好的承载侧向和正向的冲击，提高保险杠抗冲击能力，增强保险杠抗腐蚀能力，达到延长其使用寿命的目的。

本发明采用的技术方案如下：一种可加热修复的车辆保险杠结构，包括杠体和横梁，所述横梁为一直梁，横梁的两端分别设有一纵梁，所述纵梁为一直梁，纵梁的下端与横梁连接，上端与杠体连接，纵梁的中部设有一中间梁，所述中间梁也为一直梁，且通过固定螺栓固定安装在纵梁的中部，所述杠体为弧形，杠体的两端通过一缓冲块固定连接在纵梁上，杠体与中间梁之间还设有若干个强力弹簧，所述强力弹簧的一端固定连接在杠体上，另一端固定连接在中间梁上。

进一步，所述纵梁的上端为斜边，缓冲块固定安装在纵梁的上端上，纵梁的下端开凿有一孔槽，纵梁的孔槽部分全部深入到所述横梁里，纵梁的中部开凿有一内螺纹孔，所述固定螺栓通过所述内螺纹孔将中间梁和纵梁固定连接。

进一步，所述横梁的两端开凿有凹槽，所述纵梁的下端孔槽插入凹槽里，所述凹槽的底部有一凸台，所述凸台上固定安装有一压力弹簧，所述压力弹簧的下端连接凹槽上的凸台，上端连接纵梁下端的孔槽顶端，所述纵梁下端的孔槽底端与所述横梁凹槽的底端设有间隙，纵梁下端部分可以在横梁凹槽内滑动。

由于上述的结构设置，当保险杠受到侧向来的冲击力时，先通过缓冲块的缓冲作用，吸收冲击力，若冲击力过大，由于纵梁的上端为一斜边，他会把侧向载荷转向为竖向载荷，进一步传递到纵杆的下端，压缩横杆凹槽内的压力弹簧，通过压力弹簧蓄能的作用，将冲击力吸收，而当冲击力撤除时，弹簧释放势能，使保险杠复位，在此过程中，中间梁起到平衡纵杆的作用，使纵杆不会左右偏离，同时拉动强力弹簧，让强力弹簧也能吸收侧向冲击力的冲击力；当保险杠承受正向冲击力时，即竖向载荷时，主要通过强力弹簧来吸收冲击力，同时，压力弹簧也能吸收一部分冲击载荷，当正向冲击力撤除时，强力弹簧和压力弹簧释放势能，使保险杠复位。采用上述的结构设置，相比刚性的保险杠，很明显的提高了保险杠缓冲冲击的能力，同时也使得缓冲更平稳，车身和车内人员的撞击感减轻，有利于人员和车身的保护；与现有的弹性保险杠相比，在承受侧向冲击时缓冲效果更好，保险杠不易遭受横向破坏，同时，通过添加一中间梁，即使承受巨大冲击力，杠体遭受破坏，中间梁也能很好地起到缓冲冲击力的作用，进一步提高保险杠的吸收冲击载荷的能力，使保险杠更具可靠性。

进一步，所述杠体的两端设有卡槽，所述缓冲块嵌插进所述卡槽内，所述缓冲块嵌插进卡槽内的部分设有两颗膨胀螺栓，所述膨胀螺栓贯穿并固定连接杠体和缓冲块，所述缓冲块用弹簧钢制成，所述杠体用特制铁基记忆合金制成。

进一步，所述强力弹簧为高锰钢强力弹簧，所述压力弹簧为弹簧钢弹簧，强力弹簧的中径较压力弹簧的中径大，强力弹簧的弹簧丝直径比压力弹簧的弹簧丝直径大。

进一步，所述膨胀螺栓和所述固定螺栓用特制铁基记忆合金制成，连接方式采用过盈配合，所述中间梁也采用特制铁基记忆合金制成。

进一步，所述特制铁基记忆合金为合金钢，所述合金钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.12-0.16%，镍为3.23-4.3%，铬为9.02-10.5 %，锰为11.3-12.0%，硅4.5-5.0%，铌为0.78-0.95%，钼为1.2-1.5%，钛为3.47-4.0%，稀土为0.66-0.89%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

进一步，所述特制铁基记忆合金的制备工艺包括以下几个步骤：

步骤1、用中频感应电炉熔炼，金属炉料加入顺序为生铁、废钢、镍铁、硅铁、锰铁、铬铁，熔炼温度达到1610℃时，进行脱氧，然后再加入脱氧剂进行二次脱氧，之后加入钼铁、钛铁和铌铁，熔炼快结束时，加入稀土，使钢中的合金成分达到预定要求，然后微调钢液中的化学成分，浇注成型，然后清理钢锭表面渣滓，除去冒口；

步骤2、将得到的钢锭在1100℃进行均匀化退火，保温时间为5h，然后随炉冷却至室温；

步骤3、用机械加工的方法除去钢锭表面的铸造缺陷和氧化皮，表面打磨光滑平整，然后将钢锭加热至1050℃，升温速率为100℃/h，一次锻压下，将钢锭锻造成所需规格的板材，一部分钢锭加工成钢盘条；

步骤4、将锻压完成后的板材置于热处理炉中，加热板材至650℃，升温速率为70℃/h，然后保温3h，再随炉冷却至室温；然后用机加工的方式将板材加工成所需产品，即加工成杠体形状，将钢盘条加工成膨胀螺栓和固定螺栓，其中，当加工成膨胀螺栓和固定螺栓时，膨胀螺栓的螺距比与之相匹配的内螺纹孔的螺距小4%，固定螺栓的螺距比与之相匹配的内螺纹孔的螺距小4%；然后将得到的成品置于热处理炉中，加热至650℃，保温30min，然后再水淬至室温；

步骤5、制得后的成品在使用时还需进行热机械循环训练，即在室温下，通过机械加工的方式将得到的成品加工成所需形状，然后将变形后的成品置于加热炉中，加热成品至600℃，保温40min，最后随炉冷却至室温，如此反复，直至成品的可恢复变形量为4%，最后将膨胀螺栓和固定螺栓分别进行扩径，扩径率为5%。

进一步，将膨胀螺栓和固定螺栓安装在可加热修复的车辆保险杠结构中，然后用乙炔枪加热膨胀螺栓和固定螺栓至600℃，保温20min，然后冷却至室温。

通过使用上述特制铁基记忆合金，在连接处，螺栓与内螺纹孔配合得更紧密，螺栓用特制铁基记忆合金，按预先设计形状和尺寸，通过上述步骤，能将内螺纹夹的更紧，其在承受横向、纵向、扭转和剪切载荷时，比一般采用过盈配合的螺纹承载能力更好，更不容易脱落，使保险杠各部分连接之间更紧密，在受到冲击和振动的情况下，连接处也不易松动，保证保险杠结构稳定性。同时，当杠体受到较大冲击载荷而发生塑性变形时，不用更换也能继续发挥保险杠的作用，即在变形处用局部加热的方式，如用乙炔枪加热，使杠体达到相变点，杠体就会恢复原来的形状，恢复保险杠原有的结构，冷却后保险杠又恢复了原有的形状和性能，即使连接处发生了变形和松动，只需对螺栓进行局部加热，使螺栓重新夹紧内螺纹孔，实现重新紧固连接的作用，进一步恢复保险杠紧密连接的结构。另外，由于铁基记忆合金中含有大量的铬、镍、钛和钼等元素，这些元素能大幅提高合金的抗腐蚀性和耐酸碱性，还能大幅提高合金的强度、硬度和耐磨性等机械性能，从原材料上改善保险杠的各项性能，使保险杠能更好地发挥出自身功能，延长保险杠的使用寿命。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、能很好的缓冲侧向冲击力，缓冲过程更平缓，车身和车内人员的撞击感减轻，有利于人员和车身的保护。

2、能缓冲较大冲击力，与现有的单杠保险杠相比，缓冲能力增强，即使杠体遭受破坏而失效，其中间梁能继续起到缓冲冲击力的作用。

3、本发明的保险杠可以长时间不用更换，耐腐蚀性、耐酸碱性和耐磨性优异，机械性能好，即使遭受破坏，在保险杠未遭受毁灭性破坏的情况下，可以通过加热的方式恢复保险杠原有形状，继续发挥保险杠的功能。

4、本发明的保险杠结构简单，易于安装拆卸，所用原材料来源广泛，特制铁基记忆合金制造成本低廉，相应地保险杠造价适中，易于推广使用。

附图说明

图1是本发明的一种可加热修复的车辆保险杠结构示意图。

图中标记：1为杠体，2为中间梁，3为横梁，4为纵梁，5为强力弹簧，6为缓冲块，7为膨胀螺栓，8为固定螺栓，9为孔槽顶端，10为孔槽底端，11为压力弹簧，12为凸台，13为间隙。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种可加热修复的车辆保险杠结构，包括杠体1和横梁3，所述横梁3为一直梁，横梁3的两端分别设有一纵梁4，所述纵梁4为一直梁，纵梁4的下端与横梁3连接，上端与杠体1连接，纵梁4的中部设有一中间梁2，所述中间梁2也为一直梁，且通过固定螺栓8固定安装在纵梁4的中部，所述杠体1为弧形，杠体1的两端通过一缓冲块6固定连接在纵梁4上，杠体1与中间梁2之间还设有若干个强力弹簧5，所述强力弹簧5的一端固定连接在杠体1上，另一端固定连接在中间梁2上。

在本发明中，所述纵梁4的上端为斜边，缓冲块6固定安装在纵梁4的上端上，纵梁4的下端开凿有一孔槽，纵梁4的孔槽部分全部深入到所述横梁3里，纵梁4的中部开凿有一内螺纹孔，所述固定螺栓8通过所述内螺纹孔将中间梁2和纵梁4固定连接；所述横梁3的两端开凿有凹槽，所述纵梁4的下端孔槽插入凹槽里，所述凹槽的底部有一凸台12，所述凸台12上固定安装有一压力弹簧11，所述压力弹簧11的下端连接凹槽上的凸台12，上端连接纵梁4下端的孔槽顶端9，所述纵梁4下端的孔槽底端10与所述横梁3凹槽的底端设有间隙13，纵梁4下端部分可以在横梁3凹槽内滑动。

在本发明中，所述杠体1的两端设有卡槽，所述缓冲块6嵌插进所述卡槽内，所述缓冲块 6嵌插进卡槽内的部分设有两颗膨胀螺栓7，所述膨胀螺栓7贯穿并固定连接杠体1和缓冲块6，所述缓冲块6用弹簧钢制成，所述杠体1用特制铁基记忆合金制成；所述强力弹簧5为高锰钢强力弹簧，所述压力弹簧11为弹簧钢弹簧，强力弹簧5的中径较压力弹簧11的中径大，强力弹簧5的弹簧丝直径比压力弹簧11的弹簧丝直径大；所述膨胀螺栓7和所述固定螺栓8用特制铁基记忆合金制成，连接方式采用过盈配合，所述中间梁2也采用特制铁基记忆合金制成。

在本发明的一个实施例中，所述特制铁基记忆合金为合金钢，所述合金钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.12%，镍为4.3%，铬为9.02%，锰为11.3%，硅4.5%，铌为0.95%，钼为1.2%，钛为3.47%，稀土为0.66%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

在本发明的一个实施例中，所述特制铁基记忆合金为合金钢，所述合金钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.16%，镍为3.23%，铬为10.5 %，锰为12.0%，硅5.0%，铌为0.78%，钼为1.5%，钛为4.0%，稀土为0.89%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

在本发明的一个实施例中，所述特制铁基记忆合金为合金钢，所述合金钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.14%，镍为3.51%，铬为9.73 %，锰为11.4%，硅4.7%，铌为0.83%，钼为1.3%，钛为3.78%，稀土为0.81%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

在本发明的一个实施例中，所述特制铁基记忆合金为合金钢，所述合金钢的组分按重量百分比计算（以下%均表示重量百分比）为：碳为0.15%，镍为4.3%，铬为9.56 %，锰为11.5%，硅5.0%，铌为0.95%，钼为1.5%，钛为4.0%，稀土为0.85%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质。

在上述实施例中，所述特制铁基记忆合金的制备工艺包括以下几个步骤：

步骤4、将锻压完成后的板材置于热处理炉中，加热板材至650℃，升温速率为70℃/h，然后保温3h，再随炉冷却至室温；然后用机加工的方式将板材加工成所需产品，即加工成杠体1形状，将钢盘条加工成膨胀螺栓7和固定螺栓8，其中，当加工成膨胀螺栓7和固定螺栓8时，膨胀螺栓7的螺距比与之相匹配的内螺纹孔的螺距小4%，固定螺栓8的螺距比与之相匹配的内螺纹孔的螺距小4%；然后将得到的成品置于热处理炉中，加热至650℃，保温30min，然后再水淬至室温；

步骤5、制得后的成品在使用时还需进行热机械循环训练，即在室温下，通过机械加工的方式将得到的成品加工成所需形状，然后将变形后的成品置于加热炉中，加热成品至600℃，保温40min，最后随炉冷却至室温，如此反复，直至成品的可恢复变形量为4%，最后将膨胀螺栓7和固定螺栓8分别进行扩径，扩径率为5%。

然后将上述制得的膨胀螺栓7和固定螺栓8安装在可加热修复的车辆保险杠结构中，然后用乙炔枪加热膨胀螺栓7和固定螺栓8至600℃，保温20min，然后冷却至室温。

当保险杠受到侧向来的冲击力时，先通过缓冲块6的缓冲作用，吸收冲击力，若冲击力过大，由于纵梁4的上端为一斜边，他会把侧向载荷转向为竖向载荷，进一步传递到纵杆4的下端，压缩横杆3凹槽内的压力弹簧11，通过压力弹簧11蓄能的作用，将冲击力吸收，而当冲击力撤除时，弹簧释放势能，使保险杠复位，在此过程中，中间梁2起到平衡纵杆4的作用，使纵杆4不会左右偏离，同时拉动强力弹簧5，让强力弹簧5也能吸收侧向冲击力的冲击力；当保险杠承受正向冲击力时，即竖向载荷时，主要通过强力弹簧5来吸收冲击力，同时，压力弹簧11也能吸收一部分冲击载荷，当正向冲击力撤除时，强力弹簧5和压力弹簧11释放势能，使保险杠复位。采用上述的结构设置，相比刚性的保险杠，很明显的提高了保险杠缓冲冲击的能力，同时也使得缓冲更平稳，车身和车内人员的撞击感减轻，有利于人员和车身的保护；与现有的弹性保险杠相比，在承受侧向冲击时缓冲效果更好，保险杠不易遭受横向破坏，同时，通过添加一中间梁2，即使承受巨大冲击力，杠体1遭受破坏，中间梁2也能很好地起到缓冲冲击力的作用，进一步提高保险杠的吸收冲击载荷的能力，使保险杠更具可靠性。另外，当杠体1受到较大冲击载荷而发生塑性变形时，在变形处用局部加热的方式，使杠体1达到相变点，杠体1就会恢复原来的形状，恢复保险杠原有的结构，若连接处发生了变形和松动，只需对螺栓进行局部加热，使螺栓重新夹紧内螺纹孔，实现重新紧固连接，由于铁基记忆合金中含有大量的铬、镍、钛和钼等元素，这些元素能大幅提高合金的抗腐蚀性和耐酸碱性，还能大幅提高合金的强度、硬度和耐磨性等机械性能，从原材料上改善保险杠的各项性能，使保险杠能更好地发挥出自身功能，延长保险杠的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可加热修复的车辆保险杠结构，包括杠体（1）和横梁（3），其特征在于，所述横梁（3）为一直梁，横梁（3）的两端分别设有一纵梁（4），所述纵梁（4）为一直梁，纵梁（4）的下端与横梁（3）连接，上端与杠体（1）连接，纵梁（4）的中部设有一中间梁（2），所述中间梁（2）也为一直梁，且通过固定螺栓（8）固定安装在纵梁（2）的中部，所述杠体（1）为弧形，杠体（1）的两端通过一缓冲块（6）固定连接在纵梁（4）上，杠体（1）与中间梁（2）之间还设有若干个强力弹簧（5），所述强力弹簧（5）的一端固定连接在杠体（1）上，另一端固定连接在中间梁（2）上，所述杠体（1）的两端设有卡槽，所述缓冲块（6）嵌插进所述卡槽内，所述缓冲块（6）嵌插进卡槽内的部分设有两颗膨胀螺栓（7），所述膨胀螺栓（7）贯穿并固定连接杠体（1）和缓冲块（6），所述缓冲块（6）用弹簧钢制成，所述杠体（1）用特制铁基记忆合金制成，所述特制铁基记忆合金为合金钢，所述合金钢的组分按重量百分比计算为：碳为0.12-0.16%，镍为3.23-4.3%，铬为9.02-10.5 %，锰为11.3-12.0%，硅4.5-5.0%，铌为0.78-0.95%，钼为1.2-1.5%，钛为3.47-4.0%，稀土为0.66-0.89%，磷和硫的总量不超过0.035%，余量为铁及其不可避免的杂质；

所述纵梁（4）的上端为斜边，缓冲块（6）固定安装在纵梁（4）的上端上，纵梁（4）的下端开凿有一孔槽，纵梁（4）的孔槽部分全部深入到所述横梁（3）里，纵梁（4）的中部开凿有一内螺纹孔，所述固定螺栓（8）通过所述内螺纹孔将中间梁（2）和纵梁（4）固定连接；

所述横梁（3）的两端开凿有凹槽，所述纵梁（4）的下端孔槽插入凹槽里，所述凹槽的底部有一凸台（12），所述凸台（12）上固定安装有一压力弹簧（11），所述压力弹簧（11）的下端连接凹槽上的凸台（12），上端连接纵梁（4）下端的孔槽顶端（9），所述纵梁（4）下端的孔槽底端（10）与所述横梁（3）凹槽的底端设有间隙（13），纵梁（4）下端部分可以在横梁（3）凹槽内滑动。

2.如权利要求1所述的可加热修复的车辆保险杠结构，其特征在于，所述强力弹簧（5）为高锰钢强力弹簧，所述压力弹簧（11）为弹簧钢弹簧，强力弹簧（5）的中径较压力弹簧（11）的中径大，强力弹簧（5）的弹簧丝直径比压力弹簧（11）的弹簧丝直径大。

3.如权利要求2所述的可加热修复的车辆保险杠结构，其特征在于，所述膨胀螺栓（7）和所述固定螺栓（8）用特制铁基记忆合金制成，连接方式采用过盈配合，所述中间梁也采用特制铁基记忆合金制成。

4.如权利要求3所述的可加热修复的车辆保险杠结构，其特征在于，所述特制铁基记忆合金的制备工艺包括以下几个步骤：

步骤4、将锻压完成后的板材置于热处理炉中，加热板材至650℃，升温速率为70℃/h，然后保温3h，再随炉冷却至室温；然后用机加工的方式将板材加工成所需产品，即加工成杠体（1）形状，将钢盘条加工成膨胀螺栓（7）和固定螺栓（8），其中，当加工成膨胀螺栓（7）和固定螺栓（8）时，膨胀螺栓（7）的螺距比与之相匹配的内螺纹孔的螺距小4%，固定螺栓（8）的螺距比与之相匹配的内螺纹孔的螺距小4%；然后将得到的成品置于热处理炉中，加热至650℃，保温30min，然后再水淬至室温；

步骤5、制得后的成品在使用时还需进行热机械循环训练，即在室温下，通过机械加工的方式将得到的成品加工成所需形状，然后将变形后的成品置于加热炉中，加热成品至600℃，保温40min，最后随炉冷却至室温，如此反复，直至成品的可恢复变形量为4%，最后将膨胀螺栓（7）和固定螺栓（8）分别进行扩径，扩径率为5%。