CN110065538B - 一种汽车轻型多功能发动机罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车轻型多功能发动机罩，包括内板和外板，内板和外板之间还设置有支撑板，支撑板紧贴外板的下表面设置，外板使用碳纤维复合材料制作，支撑板使用互穿网络结构树脂复合材料制作，内板使用铝合金材料制作，互穿网络结构树脂复合材料是CCF800H碳纤维树脂基复合材料。本发明相比现有技术具有以下优点：有效实现汽车轻量化技术；强度大、硬度大等优点，满足发动机罩使用过程中的强度、刚度、抗凹性能等要求；在受到外力及碰撞过程中，可以最大限度地保护驾驶人员及行人在碰撞过程中的安全；完美解决碳纤维机罩热变形问题；生产工艺流程简单，生产周期短，节约大量模具开发费用。

Description

一种汽车轻型多功能发动机罩
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及的是一种汽车轻型多功能发动机罩。
背景技术
汽车发动机罩作为行人头部碰撞冲击的主要零部件，不但造型对行人保护有影响，其本身的材料及结构也对行人头部碰撞安全性能有重要影响。碳纤维(Carbon FiberComposite,CFC)复合材料，是一种高强度的复合材料，主要由作为增强材料的碳纤维和作为基本材料的热固性树脂组成，因此具有较高的比强度、比刚度及比较明显的轻量化效果。碳纤维复合材料制作的汽车发动机罩能够有效降低行人头部伤害，同时还能够保证自身结构完整，降低维修成本。
由于碳纤维复合材料在切向方向的韧性很差，在发生车辆之间碰撞或车辆与墙体碰撞时，不会以溃缩的方式吸收能量，很容易发生材料大面积破碎后刺入驾驶舱危害驾驶人员安全的现象，此外碳纤维复合材料长时间使用后会变脆，也严重影响了其行人保护方面的性能，上述缺陷已经成为其在乘用车领域应用的重要瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种汽车轻型多功能发动机罩。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种汽车轻型多功能发动机罩，包括内板和外板，其特征在于：所述内板和外板之间还设置有支撑板，所述支撑板紧贴外板的下表面设置，所述外板使用碳纤维复合材料制作，所述支撑板使用互穿网络结构树脂复合材料制作，所述内板使用铝合金材料制作，所述互穿网络结构树脂复合材料是CCF800H碳纤维树脂基复合材料。
作为对上述方案的进一步改进，所述外板的厚度为1.0～1.2mm。
作为对上述方案的进一步改进，所述外板与支撑板之间通过胶接的方式连接，所述支撑板与所述内板之间采用螺栓连接的方式连接。
作为对上述方案的进一步改进，所述内板与所述支撑板接触的部位设置有隔热橡胶垫片。
作为对上述方案的进一步改进，所述内板中央向上隆起形成凸台，在凸台上开设有条形孔。
作为对上述方案的进一步改进，在所述凸台上还设置有向上突起的圆台，所述圆台顶部与支撑板接触。
作为对上述方案的进一步改进，在所述内板与所述支撑板之间的空隙中充填有聚氨酯泡沫。
作为对上述方案的进一步改进，在所述内板的下表面设置有隔热毡。
本发明相比现有技术具有以下优点：整体质量约为金属发动机罩的三分之一，有效实现汽车轻量化技术；强度大、硬度大等优点，满足发动机罩使用过程中的强度、刚度、抗凹性能等要求；使用互穿网络结构树脂复合材料，在受到外力及碰撞过程中，树脂基材料脆性断裂时可以瞬间吸收并释放来自外力的碰撞能量，因此，可以最大限度地保护驾驶人员及行人在碰撞过程中的安全；铝合金内板结构及橡胶隔热垫片，完美解决碳纤维机罩热变形问题；生产工艺流程简单，生产周期短，节约大量模具开发费用。
附图说明
图1是本发明结构仰视图。
图2是本发明内板的结构立体图。
图3是图1中A-A面的剖视图。
图4是图1中B-B面的剖视图
图5是图3中E处的局部放大图。
图6是图4中F部的局部放大图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种汽车轻型多功能发动机罩，包括内板3和外板1，其特征在于：内板3和外板1之间还设置有支撑板2，支撑板2紧贴外板1的下表面设置，外板1使用碳纤维复合材料制作，支撑板2使用互穿网络结构树脂复合材料制作，内板3使用铝合金材料制作，互穿网络结构树脂复合材料是CCF800H碳纤维树脂基复合材料。现有的碳纤维复合材料发动机罩使用的外板1和内板3材料均是碳纤维复合材料，因为碳纤维复合材料是碳纤维与树脂的复合材料，发动机工作时的高温的烘烤对于材料中的树脂的性能影响很大，最终影响到整个材料的性能，使用铝合金材质的内板3，能够很好的耐受发动机的高温烘烤，另外一方面也能够兼顾车辆整体减重的目的，铝合金的内板3同时也能够为外板1提供良好的支撑，保证在使用的过程中发动机罩不会变形；另外，老化后的碳纤维复合材料会变脆，在碰撞中极易发生碎裂，从而对行人造成二次伤害，达不到好的安全性要求，铝合金材质的内板3能够为外板1提供金属材料所独具的韧性与强度兼顾的支撑力，减小轻微碰撞时外板1发生碎裂的几率。因为内板3提供的是支撑点式的支撑，不能兼顾到整个外板1，我们采用互穿网络结构树脂复合材料制作的支撑板2设置于外板1下表面，为其提供额外的支撑。CCF800H碳纤维树脂基复合材料，在热塑含量较高时，树脂基体从脆性结构逐渐过渡到类似细胞状的两相结构共存的韧性结构。其中细胞壁为热固含量较低的热塑与热固共混物形成的“连续相”，细胞质为热塑含量较低的热塑与热固共混物形成的“分散相”，两相结构共同组成了该体系的韧性结构。在受碰撞等外力过程中，该互穿网络结构树脂复合材料会发生脆性断裂，由于富含热塑的“连续相”具有更高的塑性变形流动能力，在裂纹的扩展过程中形成“墙壁”效应阻断裂纹延伸；而含有少量热塑性树脂的“分散相”，其塑性变形能力较弱，仍呈现脆性断裂的形貌，吸收碰撞的能量。因此，该复合材料受力脆性断裂后，不会出现大面积的碎裂现象，该结构受力脆性断裂时可以瞬间吸收并收释放来自外力的碰撞能量，因此，可以保护驾驶人员及行人在碰撞过程中的安全；同时该材料形成的支撑板2在切向方向仍具有很好的溃缩能力，不会在重大碰撞事故中击穿驾驶舱威胁驾乘人员安全。传统的钢结构发动机罩大量使用冲压加工，需要开发大量的配套加工模具，初期投入成本和风险巨大，使用本发明提供的方案能够节约大量的成本，同时使加工工艺流程简易化，节约了大量人力和物力。
外板1的厚度为1.0～1.2mm。外板1由碳纤维复合材料制作，太厚一来增加了制造成本，二来刚度太大，严重碰撞时会容易使外板1碎片击穿驾驶舱威胁驾乘人员安全；但是外板1太薄的话有无法提供足够的强度，在碰撞中很容易破碎，增加维修成本。1.0mm、1.1mm、或1.2mm的外板厚度均是恰当的外板1厚度，能够有效的降低在重大事故中外板1击穿驾驶舱的情况发生，同时结合支撑板2的设计，也能够有效的吸收与行人碰撞时的能量，支撑板2的厚度可取值1.2mm、1.3mm或1.4mm范围内取值，支撑板的结构特性使其不具备高强度的刚性，但是能够很好的吸收能量，并且在轻微碰撞中维持整体结构不发生碎裂。这样整个发动机罩即能够减少轻微事故中的维修成本，也能够在高速碰撞中溃缩粉碎，避免发生二次伤害，如此在各种事故中兼顾行人与驾乘人员的安全。
外板1与支撑板2之间通过胶接的方式连接，支撑板2与内板3之间采用螺栓4连接的方式连接。外板1与支撑板2之间使用胶接的方式紧密连接，能够有效的让支撑板2吸收和分散外板1受到的冲击力，保证二者协同工作发挥各自的作用；内板3直接受到发动机的辐射烘烤，会发生一定的热变形，螺栓4连接的方式能够容纳这一形变造成的尺寸变化，同时减少热量从内板3向外板1传递。
内板3与支撑板2接触的部位设置有隔热橡胶垫片5。隔热橡胶垫片5一方面能够阻隔热量向支撑板2和外板1传递，同时还能够起到缓冲作用吸收部分冲击能量。
内板3中央向上隆起形成凸台31，在凸台31上开设有条形孔33。凸台31的的设计在内板3上形成大的褶皱，这样在受到重大的冲击时，能够快速发生溃缩形变吸收能量，防止发生内板3向内击穿驾驶舱的情况，条形孔33的设计能够有效吸收板材制造过程中的形变，同时也能够吸收发动机辐射给内板3带来的形变，相比较于圆形孔的设计，其具有更好的柔韧性，能够有效吸收冲击能量。
在凸台31上还设置有向上突起的圆台32，圆台32顶部与支撑板2接触。圆台32设计于凸台31上，这样的设计结构具有很好的支撑效果，同时在受到碰撞后又能够有效的吸收来自于竖直方向的力，使得发动机罩在维持外形的同时更具有弹性，从而有效减少与行人碰撞事故中对行人头部的伤害。
在内板3与支撑板2之间的空隙中充填有聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫具有良好的隔热、吸振作用，且质量小，充填在内板3与支撑板2之间能够有提供良好的隔热和隔音效果，且不会对发动机罩的质量形成太大影响，且泡沫填充在空隙内，还能够吸收高速碰撞时的能量并将一部分外板1碎片包裹，减小飞屑对驾乘人员或行人的安全威胁。
在内板3的下表面设置有隔热毡。隔热毡能够阻隔发动机的热量向内板3传递，减小内板3温度上升幅度，从而进一步保证整个发动机罩的整体稳定。
以上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 (5)

1.一种汽车轻型多功能发动机罩，包括内板和外板，其特征在于：所述内板和外板之间还设置有支撑板，所述支撑板紧贴外板的下表面设置，所述外板使用碳纤维复合材料制作，所述支撑板使用互穿网络结构树脂复合材料制作，所述内板使用铝合金材料制作，所述互穿网络结构树脂复合材料是CCF800H碳纤维树脂基复合材料；所述外板与支撑板之间通过胶接的方式连接，所述支撑板与所述内板之间采用螺栓连接的方式连接；所述外板的厚度为1.0～1.2mm，在所述内板与所述支撑板之间的空隙中充填有聚氨酯泡沫。
2.如权利要求1所述一种汽车轻型多功能发动机罩，其特征在于：所述内板与所述支撑板接触的部位设置有隔热橡胶垫片。
3.如权利要求1至2中任一所述汽车轻型多功能发动机罩，其特征在于：所述内板中央向上隆起形成凸台，在凸台上开设有条形孔。
4.如权利要求3所述一种汽车轻型多功能发动机罩，其特征在于：在所述凸台上还设置有向上突起的圆台，所述圆台顶部与支撑板接触。
5.如权利要求3所述一种汽车轻型多功能发动机罩，其特征在于：在所述内板的下表面设置有隔热毡。
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