CN108275208A - 用于汽车的结构件及其汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于汽车的结构件及其汽车，包括：结构件本体和支架；结构件本体由纤维复合材料制成，支架由金属材料制成；结构件与支架固定连接，支架用于与汽车的其它部件连接。本发明的用于汽车的结构件及其汽车，结构件本体采用纤维复合材料可显著降低产品的重量，达到轻量化的目标，端头处的支架为金属零件，可以在不更换焊接设备的情况下实现混合材料梁焊接，不影响原有的焊装生产线，不需要单独增加焊接设备，能够节约成本。

Description

用于汽车的结构件及其汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种用于汽车的结构件及其汽车。
背景技术
随着汽车工业的迅猛发展，带来许多问题如：化石能源消耗、空气污染、新能源汽车续航里程等问题。汽车轻量化是解决上述问题的主要手段之一，而且汽车轻量化是未来汽车技术发展的必然方向。汽车厂商们都开始寻求轻质高强的材料如碳纤维复合材料来达到轻量化的目标。碳纤维材料几乎是目前可以应用于汽车轻量化的完美材料，然而采用碳纤维材料零件对传统车企的生产线有较大的冲击。例如，如果将汽车的顶盖横梁等零部件的材料替换为碳纤维复合材料，则需要增加很多连接相关的设备，包括电阻焊、二保焊、铆接、胶接等连接工艺设备，不利于多品种零件之间的连接，容易对传统的生产线产生冲击，成本大幅增加，不利于碳纤维材料在车上的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种用于汽车的结构件及其汽车，提供采用纤维复合材料和金属材料的新型混合材料结构件。
根据本发明实施例的一个方面，提供一种用于汽车的结构件，包括：结构件本体和支架；所述结构件本体由纤维复合材料制成，所述支架由金属材料制成；所述结构件与所述支架固定连接，所述支架用于与汽车的其它部件连接；其中，所述支架为预埋件，所述支架的一端嵌在所述结构件本体的内部。
可选地，所述结构件本体采用整体一次成型方法制备而成。
可选地，所述支架包括：预埋部；在模具上设置有与所述预埋部相配合的预埋凹槽，将所述预埋部插入所述预埋凹槽中；其中，通过所述模具并采用整体一次成型方法制备所述结构件本体并将所述支架嵌注在所述结构件本体上。
可选地，所述结构件本体与所述支架的固定连接方式还包括：胶接、铆接、螺纹连接。
可选地，所述结构件本体包括：第一连接部；所述支架包括：第二连接部；其中，所述第一连接部与所述第二连接部的连接方式包括：胶接、铆接、螺纹连接；在所述第一连接部与所述第二连接部连接后，所述第二连接部位于所述第二连接部的上方或下方。
可选地，所述纤维复合材料包括：碳纤维、玻璃纤维、玄武岩、芳纶、树脂。
可选地，所述支架由板材冲压或挤压而成。
可选地，所述金属材料包括：不锈钢、铝合金、镁合金。
可选地，所述支架与汽车的其它部件的连接方式包括：螺纹连接、焊接。
可选地，所述结构件包括：横梁；所述支架包括：横梁支架；其中，横梁本体的两端分别与所述横梁支架固定连接，所述横梁支架用于与汽车的其它部件连接。
可选地，所述横梁包括：顶盖横梁、地板横梁、备胎坑横梁。
根据本发明的另一方面，提供一种汽车，包括如上所述的用于汽车的结构件。
本发明的用于汽车的结构件及其汽车，结构件包括结构件本体和支架，结构件本体由纤维复合材料制成，支架由金属材料制成，结构件本体与支架固定连接；结构件本体采用纤维复合材料可显著降低产品的重量，达到轻量化的目标，支架为金属零件，可以在不更换焊接设备的情况下实现混合材料梁焊接，不影响原有的焊装生产线，不需要单独增加焊接设备，能够节约成本。
本发明实施例附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图：
图1为根据本发明的用于汽车的横梁的一个实施例的结构示意图；
图2A至2E为根据本发明的用于汽车的横梁的一个实施例的横梁本体和横梁支架的连接结构示意图；图2A为主视图，图2B、2D、2E为不同连接结构的截面A-A示意图，图2C为支架为预埋件的连接截面图；
图3为根据本发明的用于汽车的横梁的一个实施例的安装示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合图和实施例对本发明的技术方案进行多方面的描述。
下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。
本发明提供一种用于汽车的结构件，包括：结构件本体和支架。结构件可以为多种零部件，例如为横梁等，支架为横梁支架等。结构件本体由纤维复合材料制成，支架由金属材料制成，结构件与支架固定连接，支架用于与汽车的其它部件连接。
结构件与支架固定连接的方式可以有多种，例如，结构件本体采用整体一次成型方法制备而成，支架为预埋件，在模具上设置有与预埋部相配合的预埋凹槽，将支架的预埋部插入预埋凹槽中；其中，通过模具并采用整体一次成型方法制备结构件本体，并将支架嵌注在结构件本体上，支架的一端嵌在结构件本体的内部，模具可以为多种模具。结构件本体与支架的固定连接方式还可以为胶接、铆接、螺纹连接等。
下面以横梁为例进行具体说明。如图1所示，用于汽车的横梁包括横梁本体103和横梁支架，横梁支架包括左横梁支架101、右横梁支架102。横梁本体103由纤维复合材料制成，左横梁支架101和右横梁支架102由金属材料制成。横梁本体103的两端分别与左横梁支架101和右横梁支架102固定连接，左横梁支架101和右横梁支架102用于与汽车的其它部件连接。
上述实施例中的用于汽车的横梁，为采用纤维复合材料和金属材料的新型混合材料横梁，可显著降低产品的重量，在不更换焊接设备的情况下实现混合材料横梁焊接，不影响原有的焊装生产线，不需要单独增加焊接设备，能够节约成本。
本发明的横梁可以为顶盖横梁、地板横梁、备胎坑横梁等多种横梁，共同特点为与周边零件进行连接的部分都是金属材料，横梁主体是纤维复合材料，既可显著降低产品的重量，又不需要单独增加工艺设备。
在一个实施例中，横梁103主体采用的纤维复合材料包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩、芳纶、树脂等。左横梁支架101和右横梁支架102采用的金属材料包括不锈钢、铝合金、镁合金等，左横梁支架101和右横梁支架102的材质也可以采用不同的金属材料。左横梁支架101和右横梁支架102可以由板材冲压或挤压而成，或采用其它的工艺方法制造而成，形状可以为多种。
横梁本体103采用整体一次成型方法制备而成，成型工艺方案可以为模压成型、树脂注射成型(RTM)、缠绕成型等，根据纤维复合材料选择适合的成型工艺方法。左横梁支架101和右横梁支架102为预埋件，左横梁支架101和右横梁支架102的一端嵌在横梁本体103一端的内部，不需要由于采用纤维复合材料零件而新增加铆接和涂胶设备。如图2B所示，左横梁支架101的分金属端头A预埋金属在横梁本体103中间。如图2C所示，先将金属材料的左横梁支架101依据周边的边界条件设计加工出来，根据设计要求将左横梁支架101预埋进纤维层内，将左横梁支架101嵌注在横梁本体103上。
在一个实施例中，左横梁支架101和右横梁支架102与横梁本体103的连接方式也可以采用胶接、铆接、螺纹连接等，还可以采用胶铆等混合连接方式，在左横梁支架101和右横梁支架102与横梁本体103连接后，左横梁支架101和右横梁支架102的一端位于横梁本体103一端的上方或下方。如图2D所示，左横梁支架101的部分金属端头A通过铆接、胶接等多种方式连接在横梁本体103一端的下方，如图2E所示，左横梁支架101的部分金属端头A通过铆接、胶接等多种方式连接在横梁本体103一端的上方。
左横梁支架101和右横梁支架102与汽车的其它部件的连接方式采用螺纹连接、焊接、胶结等。例如，如图3所示，横梁为汽车的顶盖横梁，顶盖横梁与汽车的顶盖主体部件的连接方式可以为焊接。
通过预埋和胶接、铆接等工艺将金属零件与纤维复合材料连接在一起，横梁本体采用纤维复合材料可显著降低产品的重量，横梁支架采用金属材料，可以在不更换焊接设备的情况下实现混合材料梁焊接，不影响原有的焊装生产线，不需要单独增加焊接设备，节约成本。
例如，横梁为汽车的顶盖横梁，安装于汽车顶部，混合材料顶盖横梁由横梁本体和位于其两端的横梁支架组成，横梁本体采用纤维复合材料，左、右横梁支架采用金属材料，可以将金属材料预埋进纤维复合材料内或金属材料与纤维复合材料通过铆接、胶接等多种方式连接。
在一个实施例中，本发明提供一种汽车，包括如上任一实施例中的横梁。汽车可以为新能源汽车等。
上述实施例提供的用于汽车的结构件及其汽车，结构件包括结构件本体和支架，结构件本体由纤维复合材料制成，支架由金属材料制成，结构件本体与支架固定连接；结构件本体采用纤维复合材料可显著降低产品的重量，达到轻量化的目标，支架为金属零件可以在不更换焊接设备的情况下实现混合材料梁焊接，不影响原有的焊装生产线，不需要单独增加焊接设备，能够节约成本。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
本发明的实施例提供了A1、一种用于汽车的结构件，包括：结构件本体和支架；所述结构件本体由纤维复合材料制成，所述支架由金属材料制成；所述结构件本体与所述支架固定连接，所述支架用于与汽车的其它部件连接；其中,所述支架为预埋件，所述支架的一端嵌在所述结构件本体的内部。
A2、如A1所述的结构件，其中，所述结构件本体采用整体一次成型方法制备而成。
A3、如A2所述的结构件，其中，所述支架包括：预埋部；在模具上设置有与所述预埋部相配合的预埋凹槽，将所述预埋部插入所述预埋凹槽中；其中，通过所述模具并采用整体一次成型方法制备所述结构件本体，并将所述支架嵌注在所述结构件本体上。
A4、如A1所述的结构件，其中，所述结构件本体与所述支架的固定连接方式还包括：胶接、铆接、螺纹连接。
A5、如A4所述的结构件，其中，所述结构件本体包括：第一连接部；所述支架包括：第二连接部；其中，所述第一连接部与所述第二连接部的连接方式包括：胶接、铆接、螺纹连接在所述第一连接部与所述第二连接部连接后，所述第二连接部位于所述第二连接部的上方或下方。
A6、如A1所述的结构件，其中，所述纤维复合材料包括：碳纤维、玻璃纤维、玄武岩、芳纶、树脂。
A7、如A1所述的结构件，其中，所述支架由板材冲压或挤压而成。
A8、如A1所述的结构件，其中，所述金属材料包括：不锈钢、铝合金、镁合金。
A9、如A1所述的结构件，其中，所述支架与汽车的其它部件的连接方式包括：螺纹连接、焊接。
A10、如A1所述的结构件，其中，所述结构件包括：横梁；所述支架包括：横梁支架；其中，横梁本体的两端分别与所述横梁支架固定连接，所述横梁支架用于与汽车的其它部件连接。
A11、如A10所述的横梁，其中，所述横梁包括：顶盖横梁、地板横梁、备胎坑横梁。
B12、一种汽车，其中，包括如A1至11任一项所述的用于汽车的结构件。

Claims (10)

1.一种用于汽车的结构件，其特征在于，包括：
结构件本体和支架；所述结构件本体由纤维复合材料制成，所述支架由金属材料制成；所述结构件本体与所述支架固定连接，所述支架用于与汽车的其它部件连接；其中,所述支架为预埋件，所述支架的一端嵌在所述结构件本体的内部。
2.如权利要求1所述的结构件，其特征在于，
所述结构件本体采用整体一次成型方法制备而成。
3.如权利要求2所述的结构件，其特征在于，
所述支架包括：预埋部；在模具上设置有与所述预埋部相配合的预埋凹槽，将所述预埋部插入所述预埋凹槽中；其中，通过所述模具并采用整体一次成型方法制备所述结构件本体，并将所述支架嵌注在所述结构件本体上。
4.如权利要求1所述的结构件，其特征在于，
所述结构件本体与所述支架的固定连接方式还包括：胶接、铆接、螺纹连接。
5.如权利要求4所述的结构件，其特征在于，
所述结构件本体包括：第一连接部；所述支架包括：第二连接部；
其中，所述第一连接部与所述第二连接部的连接方式包括：胶接、铆接、螺纹连接在所述第一连接部与所述第二连接部连接后，所述第二连接部位于所述第二连接部的上方或下方。
6.如权利要求1所述的结构件，其特征在于，
所述纤维复合材料包括：碳纤维、玻璃纤维、玄武岩、芳纶、树脂。
7.如权利要求1所述的结构件，其特征在于，
所述支架由板材冲压或挤压而成。
8.如权利要求1所述的结构件，其特征在于，
所述金属材料包括：不锈钢、铝合金、镁合金。
9.如权利要求1所述的结构件，其特征在于，
所述支架与汽车的其它部件的连接方式包括：螺纹连接、焊接。
10.一种汽车，其特征在于，
包括如权利要求1至9任一项所述的用于汽车的结构件。
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