CN106043193A

CN106043193A - 一种车前防护装置及其制作方法

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Publication number: CN106043193A
Application number: CN201610449149.7A
Authority: CN
Inventors: 刘爱学; 张伟; 杨海洋; 郑梯和; 王全兵; 黄安民; 徐金龙
Original assignee: Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2016-10-26

Abstract

一种车前防护装置的制作方法，包括连续纤维增强复合材料的制作：将连续纤维通过熔融浸渍、拉挤成型为连续纤维增强复合材料；内型腔的制作：将连续纤维通过口模，并将基体树脂灌注于口模中，然后进行固化、拉挤成型为内型腔；横梁的制作：将内型腔切断，并在内型腔上缠绕、包覆连续纤维增强复合材料成为横梁；连接防护装置：将制作好的横梁与金属制成的支架通过合页包覆和螺栓紧固的形式进行连接，并在合页与支架的接触面处采用弹性体或胶黏剂进行连接。本发明采用连续纤维增强复合材料来制作防护装置大幅度减轻了防护装置的重量，能降低汽车废气的排放量，有利于汽车的绿色环保出行和可持续发展。

Description

一种车前防护装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种汽车的防护装置及制作方法，具体涉及采用连续纤维增强复合材料制作成防护装置的方法。

背景技术

按照GB/26511-2011《商用车前下防护要求》，商用车前下防护装置需要适应此标准要求，特别是对于N2和N3类车，为了承受一定的外力，外形尺寸需要满足：横杆横断面高度大于100mm，离地距离大于400mm，长度为车前两轮胎外沿距离（满足安装要求）。性能上需要满足：防护装置能承受整车重量一半大小的外力冲击，冲击完成后，防护装置横梁离整车前部距离小于400mm。

绿色环保、低排放，可持续发展，是汽车行业必须面对的严峻问题。轻量化是汽车达到以上目标的有效方法与手段。所以轻量化成为近几年来汽车行业十分火热的研究话题。

在商用车领域，随着国Ⅵ标准的正式执行，节能减排的形势越来越严峻，轻量化的需求显得十分迫切。出于安全考虑，商用车都安装有前下防护装置，目的在于当车辆发生严重的交通事故时，起到对驾乘人员安全保护的作用。

商用车前下防护装置，完全按照法规要求，重量高达70公斤以上，满足不了现有车辆轻量化与节能减排的要求。法规实施时间不长，很多车型来不及更换前下防护装置，甚至在产过渡车型，涉及到制造成本，轻量化等多方面的问题，一直没有更换成满足法规要求的前下防护装置。

通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：

申请号为201510457805.3，名称为“汽车前防护装置”的发明公开了一种汽车前防护装置，涉及汽车制造技术领域；包括横杆组件，所述横杆组件于上端面设有左过渡支架和右过渡支架，所述左过渡支架和右过渡支架分别通过前悬支座固定在车架纵梁上；所述横杆组件一侧面连接左后支撑和右后支撑，所述左后支撑和右后支撑分别通过悬架支座固定在所述车架纵梁上。本发明可以解决目前商用车前下防护装置稳定性差、受撞击后易变形的问题。

申请号为201420841112.5，名称为“商用车前下部防护装置”的实用新型公开了一种商用车前下部防护装置，防撞横梁的后侧至少固接有两个向后伸展的前支梁，每个前支梁上沿其长度方向交错设有多个长条孔，每个前支梁的后端固接有上伸的用于与车架固装的固装支架。前支梁上加工有交错设置的长条孔，一方面降低前支梁的强度和刚度，使本实用新型在受到碰撞冲击时，使前支梁先于固装支架达到屈服点而进行溃缩塑性变形，另一方面交错设置的长条孔为前支梁的塑性变形预留了充足的变形空间。当前方轿车与卡车正面碰撞时，可溃缩式前支梁受力塑性变形，使得碰撞能量在整个冲击过程中得到耗散，降低碰撞产生的减速度值、增强缓冲作用、提高吸能减振的功能，防止固装支架的断裂，又很好的保护碰撞双方人员的安全。

以上专利主要以金属材料为基础制作，没有涉及到复合材料的组成与复合材料的应用，难以满足车辆轻量化与节能减排的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前汽车的前下防护装置由金属制成，其重量大，难以满足车辆轻量化与节能减排的要求，而提出一种采用连续纤维增强复合材料来制作防护装置，来大幅度减轻防护装置的重量。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种车前防护装置的制作方法，包括以下步骤：

A.连续纤维增强复合材料的制作：将连续纤维通过熔融浸渍、拉挤成型为连续纤维增强复合材料；

B.内型腔的制作：将连续纤维通过口模，并将基体树脂灌注于口模中，然后进行固化、拉挤成型为内型腔；

C.横梁的制作：将内型腔切断，并在内型腔上缠绕、包覆连续纤维增强复合材料成为横梁；

D.连接防护装置：将制作好的横梁与金属制成的支架通过合页包覆和螺栓紧固的形式进行连接，并在合页与支架的接触面处采用弹性体或胶黏剂进行连接。

进一步地，步骤A中所述的连续纤维选自碳纤维、玻璃纤维、玄武纤维、芳纶纤维、金属纤维、聚乙烯纤岩维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或一种以上。

进一步地，步骤A中所述的将连续纤维通过熔融浸渍、拉挤成型的工艺中，所述熔融浸渍温度为48-200℃，浸渍压力为0.02-10MPa，牵引速度为0.5-4m/min。

进一步地，步骤B中所述的基体树脂选自不饱和树脂，环氧树脂、乙烯基树脂，聚酰胺树脂中的一种或一种以上。

进一步地，步骤C的横梁中各组分的重量百分比为：不饱和树脂20-35%，玻璃纤维60-70%，抗老化剂5-8%，加工助剂，0.2-0.5%。

进一步地，步骤C的横梁中各组分的重量百分比为：环氧树脂20-35%，玻璃纤维60-70%，抗老化剂5-8%，加工助剂0.2-0.5%。

一种车前防护装置，防护装置中设有横梁和支架，横梁上包覆有合页，合页之间采用螺栓连接固定，合页与支架通过焊接固定，从而将横梁固定在支架上。

进一步地，横梁与合页之间设有弹性体或胶黏剂，所述弹性体或胶黏剂将横梁与合页固定在一起。

进一步地，固定在横梁上的支架的个数这2个以上，固定在支架上的横梁的根数为2根以上，横梁为长方体状或圆柱状。

本发明的优点是：

1.本发明采用连续纤维增强复合材料来制作防护装置大幅度减轻了防护装置的重量，能降低汽车废气的排放量，有利于汽车的绿色环保出行和可持续发展。

2.防护装置中将连续纤维通过口模，并将基体树脂灌注于口模中，然后进行固化、拉挤成型为内型腔，能制作出横向方向强度很大的内型腔。

3.将内型腔切断，并在内型腔上缠绕、包覆连续纤维增强复合材料成的横梁，能使横梁在纵向方向的强度大幅度提升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1支架、2横梁。

具体实施方式

下面对本发明做一步的描述：

汽车前下方防护装置的制作方法包括以下步骤：

A．连续纤维增强复合材料的制作；B.内型腔的制作；C.横梁2的制作和D.连接防护装置。

步骤A.连续纤维增强复合材料的制作是：将连续纤维通过熔融浸渍、拉挤成型为连续纤维增强复合材料。其中连续纤维选自碳纤维、玻璃纤维、玄武纤维、芳纶纤维、金属纤维、聚乙烯纤岩维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或一种以上。

步骤B.内型腔的制作是：将连续纤维通过口模，并将基体树脂灌注于口模中，然后进行固化、拉挤成型为内型腔。其中基体树脂选自不饱和树脂，环氧树脂、乙烯基树脂，聚酰胺树脂中的一种或一种以上。将基体树脂和连续纤维一起固化成内型腔，能加强内型腔在横向方向的强度。

步骤C.横梁2的制作是：将内型腔切断，并在内型腔上缠绕、包覆连续纤维增强复合材料成为横梁2。在内型腔上缠绕、包覆连续纤维增强复合材料后能增强内型腔的纵向方向的强度，从而使得横梁2在横向方向和纵向方向都具有很大的强度。

步骤D.连接防护装置是：将制作好的横梁2与金属制成的支架1通过合页包覆和螺栓紧固的形式进行连接，并在合页与支架1的接触面处采用弹性体或胶黏剂进行连接。采用弹性体或胶黏剂，能使得汽车在行驶过程中，横梁2与支架1之间不易产生振动和噪声；且在横梁2与物体进行碰撞时，能起到一定的缓冲作用。

如图1所述，横梁2上包覆有合页，合页之间采用螺栓连接固定，合页与支架1通过焊接固定，从而将横梁2固定在支架1上。而在横梁2与合页之间设有弹性体或胶黏剂，弹性体或胶黏剂主要起缓冲、减振的作用。

防护装置满足如下特征：安装于车辆前下部位，在承受整车和整车一半重量的冲击下，形变位移小于400mm，冲击碰撞完成后，防护装置不会出现破裂。

实施例一

步骤A中，将连续纤维通过熔融浸渍、拉挤成型为连续纤维增强复合材料时，熔融浸渍温度为80-200℃，浸渍压力为0.15-5MPa，牵引速度为2m/min。

步骤C中，横梁2中各组分的重量百分比为：不饱和树脂20-35%，玻璃纤维60-70%，抗老化剂5-8%，加工助剂，0.2-0.5%。

由上述工艺参数生产出的防护装置的物理机械性能为：拉伸强度大于450Mpa，弯曲强度大于520Mpa，弯曲模量大于25GPa。

实施例二

步骤A中，将连续纤维通过熔融浸渍、拉挤成型为连续纤维增强复合材料时，熔融浸渍温度为60-180℃，浸渍压力为0.1-5MPa，牵引速度为1m/min。

步骤C中，横梁2中各组分的重量百分比为：环氧树脂20-35%，玻璃纤维60-70%，抗老化剂5-8%，加工助剂0.2-0.5%。

由上述工艺参数生产出的防护装置的物理机械性能为：拉伸强度大于820MPa，弯曲强度大于1200MPa,弯曲模量大于45Gpa。

实施例三

将防护装置的制作方法中的步骤C去除，也就是说：不在内型腔上缠绕、包覆连续纤维增强复合材料。此时，步骤B中的制作出的内型腔就是横梁。本实施例的防护装置的制作方法的步骤包括：

B.横梁的制作：将连续纤维通过口模，并将基体树脂灌注于口模中，然后进行固化、拉挤成型为横梁，并对横梁进行切断；

C.连接防护装置：将制作好的横梁与金属制成的支架通过合页包覆和螺栓紧固的形式进行连接，并在合页与支架的接触面处采用弹性体或胶黏剂进行连接。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种车前防护装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种车前防护装置的制作方法，其特征在于，步骤A中所述的连续纤维选自碳纤维、玻璃纤维、玄武纤维、芳纶纤维、金属纤维、聚乙烯纤岩维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或一种以上。

3.根据权利要求1所述的一种车前防护装置的制作方法，其特征在于，步骤A中所述的将连续纤维通过熔融浸渍、拉挤成型的工艺中，所述熔融浸渍温度为48-200℃，浸渍压力为0.02-10MPa，牵引速度为0.5-4m/min。

4.根据权利要求1所述的一种车前防护装置的制作方法，其特征在于，步骤B中所述的基体树脂选自不饱和树脂，环氧树脂、乙烯基树脂，聚酰胺树脂中的一种或一种以上。

5.根据权利要求1所述的一种车前防护装置的制作方法，其特征在于，步骤C的横梁中各组分的重量百分比为：不饱和树脂20-35%，玻璃纤维60-70%，抗老化剂5-8%，加工助剂，0.2-0.5%。

6.根据权利要求1所述的一种车前防护装置的制作方法，其特征在于，步骤C的横梁中各组分的重量百分比为：环氧树脂20-35%，玻璃纤维60-70%，抗老化剂5-8%，加工助剂0.2-0.5%。

7.一种车前防护装置，防护装置中设有横梁和支架，其特征在于，横梁上包覆有合页，合页之间采用螺栓连接固定，合页与支架通过焊接固定，从而将横梁固定在支架上。

8.根据权利要求7所述的一种车前防护装置，其特征在于，横梁上包覆有合页，横梁与合页之间设有弹性体或胶黏剂，所述弹性体或胶黏剂将横梁与合页固定在一起。

9.根据权利要求7所述的一种车前防护装置，其特征在于，固定在横梁上的支架的个数这2个以上，固定在支架上的横梁的根数为2根以上，横梁为长方体状或圆柱状。