CN106696654A - 一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁 - Google Patents
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Abstract
一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁，涉及车辆工程技术领域，解决现有车门防撞梁布置方式受限且模具成本高以及重量较大等问题，本发明包括防撞梁，与防撞梁前端连接的前固定支架及与防撞梁后端连接的后固定支架。防撞梁横截面呈梯形，且防撞梁的开口侧与汽车车门内板相对，整个防撞梁采用碳纤维复合材料变厚度、变角度铺层设计，前后固定支架采用铝合金挤压或钢板冲压制成，使其用材与车门内板相同。采用前后固定支架连接防撞梁和车门内板，避免了直接在碳纤维复合材料防撞梁上钻孔，破坏其接头强度，同时有效避免固定支架和车门内板螺栓连接时因材料不同产生电化学腐蚀与热膨胀差异；本发明结构简单，成型制造容易，模具成本低，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及车辆工程技术领域，具体涉及一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁。
背景技术
根据《中华人民共和国道路交通事故统计资料汇编》中的有关数据显示,在我国所发生的交通事故中,侧面碰撞事故占32％，高于所有其他交通事故形态,是发生频率最高的交通事故。而在交通事故所造成的人员伤亡中,侧面碰撞所造成的人员伤亡人数占总伤亡人数的30.1％,也是造成人员伤亡最多的交通事故形态。
在现有技术方案中，为了加强汽车车身侧面结构抗撞性水平，在汽车车门内板与车门外板之间安装有车门防撞梁。目前车门防撞梁主要有两种结构形状，分别为钢管结构和钢板冲压件结构。其中，钢管结构防撞梁虽结构简单，重量较轻，制造工艺好，但布置方式局限性大。钢板冲压件结构防撞梁虽便于布置，生产效率高，但成形困难、模具成本高，且重量较大。
为了降低空气污染，保护环境，汽车电动化是我国汽车工业未来的发展趋势，但是我国电动汽车正向研发能力不足，缺乏经验，产品竞争力不强。因此，发明一种刚度大，吸能量高，抗撞性强，便于加工制造，适合于小批量快速生产的碳纤维增强复合材料车门防撞梁，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明为解决现有车门防撞梁布置方式受限且模具成本高以及重量较大等问题，提供一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁。
一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁，包括防撞梁，与防撞梁前端连接的前固定支架以及与防撞梁后端连接的后固定支架；所述防撞梁截面呈梯形，且防撞梁的开口朝向汽车车门内板，所述前固定支架与后固定支架均采用铝合金挤压或钢板冲压制成，所述前固定支架和后固定支架的横截面形状均为梯形。
本发明的有益效果：本发明设计一种碳纤维增强复合材料的车门防撞梁，适用于乘用车车门，不仅能提高汽车侧碰安全性，而且能实现结构轻量化。
一、本发明采用优化的梯形结构，便于碳纤维增强复合材料铺层设计和工艺成型，适合批量生产；采用碳纤维增强复合材料，不仅加强了车门防撞梁的强度和刚度，而且大大减轻了结构质量，提高了车门抗侧碰冲击性能；
二、本发明采用变厚度、变角度的铺层设计方法，可以提高车门防撞梁的固有频率、结构刚度和冲击吸能特性；采用铝合金挤压或钢板冲压的前后固定支架连接防撞梁和车门，避免了直接在碳纤维材质的防撞梁上钻孔，破坏其接头强度，因相互连接的前后固定支架与车门内板采用相同材料，有效避免了因不同材料连接产生的电化学腐蚀与热膨胀差异。
三、本发明的碳纤维车门防撞梁结构简单，成型制造容易，模具成本低，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明所述的一种碳纤维增强复合材料的车门防撞梁的结构示意图；
图2为本发明所述的一种碳纤维增强复合材料的车门防撞梁的横截面示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，一种碳纤维增强复合材料的车门防撞梁，包括防撞梁2，与防撞梁前端连接的前固定支架1及与防撞梁后端连接的后固定支架3。防撞梁2用碳纤维增强复合材料制成，前后固定支架用铝合金挤压或钢板冲压制成，使其用材与车门内板相同。前后固定支架与车门防撞梁2通过胶接连接，前后固定支架与车门内板通过螺栓连接。
其中，防撞梁2横截面为梯形结构，且开口朝向汽车车门内板，前端采用扁平的结构，增大与车门内板接触面积，连接牢固。
所述防撞梁2采用变厚度、变角度铺层设计，用碳纤维增强复合材料制成。变厚度、变角度铺层是指铺的每一层碳纤维的厚度和角度均不同，具体铺层设计之一如下表所示：
正如表中所示，铺层角度和铺层厚度采用对称的布局方式。一般来说，铺层角度采用能显著降低复合材料各向异性的准各向同性铺层[±45°/90°/0°]角度，铺层厚度一般采用0.11、0.22、0.33、0.66、0.99mm，所设计的车门防撞梁厚度范围为1.5-2.5mm，在这个范围内可以灵活设计铺层的角度和厚度，上表给出了铺层厚度最小、成本最低的设计方案。
本实施方式所述的防撞梁2通过变厚度、变角度铺层设计，可以提高车门防撞梁的固有频率、结构刚度和冲击吸能特性。
本实施方式中所述的前固定支架1和后固定支架3均采用铝合金挤压或钢板冲压制成，使其用材与车门内板相同，且横截面形状是梯形，与防撞梁2前端以及后端相贴合，所述前固定支架1和后固定支架3的两翼加长，并对称开四个螺纹孔。
本实施方式中，所述的铝合金挤压或钢板冲压的前固定支架1与所述的碳纤维复合增强材料防撞梁2通过胶接连接。在碳纤维增强复合材料防撞梁2的前端胶接部分铺放一层可剥布，对钢板冲压的前固定支架1胶接部分进行喷砂处理，然后剥离可剥布，使用胶粘剂进行胶接并固化。
所述的铝合金挤压或钢板冲压后固定支架3与所述的碳纤维增强复合材料防撞梁2通过胶接连接。在碳纤维增强复合材料防撞梁2的后端胶接部分铺放一层可剥布，对钢板冲压的后固定支架3胶接部分进行喷砂处理，然后剥离可剥布，使用胶粘剂进行胶接并固化。
本实施方式中，所述的前固定支架1和后固定支架3与车门内板通过螺栓连接，因相互连接的前后固定支架与车门内板采用相同材料，有效避免了因不同材料连接产生的电化学腐蚀与热膨胀差异。
上述的方案是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用的发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施方案做出各种修改。因此，本发明不限于上述实施例中的方案，本领域技术人员根据本发明的方法，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁，包括防撞梁(2)，与防撞梁(2)前端连接的前固定支架(1)以及与防撞梁(2)后端连接的后固定支架(3)，其特征是；所述防撞梁(2)的截面呈梯形，且防撞梁(2)的开口朝向汽车车门内板，所述前固定支架(1)与后固定支架(3)均采用铝合金挤压或钢板冲压制成，所述前固定支架(1)和后固定支架(3)的横截面形状均为梯形。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁，其特征在于，所述前固定支架(1)和后固定支架(3)与防撞梁(2)通过胶接连接，所述前固定支架(1)和后固定支架(3)的两翼加长，且分别对称开有螺纹孔，用于与车门内板通过螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁，其特征在于，在防撞梁(2)的前端铺放一层可剥布，在前固定支架(1)与防撞梁(2)胶接部分进行喷砂处理，然后剥离可剥布，采用胶粘剂进行防撞梁(2)与前固定支架(1)的胶接并固化；
在防撞梁(2)的后端铺放一层可剥布，在后固定支架(3)与防撞梁(2)胶接部分进行喷砂处理，然后剥离可剥布，使用胶粘剂进行防撞梁(2)与后固定支架(3)进行胶接并固化。
4.根据权利要求3所述的一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁，其特征在于，汽车车门内板的材质与前固定支架(1)以及后固定支架(3)的材质相同。
5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁，其特征在于，防撞梁(2)采用碳纤维增强复合材料制成，且采用变厚度、变角度的铺层设计。
6.根据权利要求5所述的一种碳纤维增强复合材料车门防撞梁，其特征在于，铺层角度和铺层厚度均采用对称的布局方式。
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