CN111422043B - 一种碳纤维-钢混合车门及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维‑钢混合车门，包括车门外板、车门内板、窗框和防撞梁，所述车门外板覆盖于车门内板上，所述窗框和防撞梁设于车门外板和车门内板间，所述车门外板和车门内板采用碳纤维复合材料制成，所述窗框和防撞梁采用钢制成；所述防撞梁中部通过连接件与车门外板胶接，防撞梁两端通过结构胶与车门内板粘接，并且所述防撞梁一端与窗框固定连接。本发明还公开了一种车辆，包括上述的碳纤维‑钢混合车门。

Description

一种碳纤维-钢混合车门及车辆

技术领域

本发明涉及汽车轻量化，具体涉及一种碳纤维-钢混合车门及车辆。

背景技术

随着世界汽车保有量的增加，能源短缺、环境污染等一系列问题日益突出。汽车轻量化可以降低整车质量，提高燃油效率/续航里程，从而降低成本。传统燃油车对油耗法规及新能源车对续航里程的需求日益迫切，汽车轻量化随之迎来新一轮的发展机遇。

车门是汽车车身的重要部件之一，车门不仅需匹配诸多内外饰、电装等零件，更对整车碰撞性能有至关重要的影响。目前汽车车门一般由钢材通过钣金冲压和焊接工艺制成，整体重量大。而碳纤维复合材料因具有质轻、高强、优异的阻尼和抗疲劳性能，正逐步代替传统金属材料，在汽车轻量化领域备受关注。碳纤维复合材料零件相比于钢件可减重45%以上，是轻量化的绝佳材料之一。但是，碳纤维车门通常无法满足碰撞性能要求，如何设计碳纤维车门结构，使其在大幅减重的同时，又能满足整车碰撞要求是急需解决的问题。

CN209870059U公开了一种复合车门，包括内板和外板，所述外板覆盖于所述内板上，所述内板和所述外板之间还设置有窗框、防撞杆和加强件，并且所述窗框的一部分伸出所述内板和所述外板上方，所述内板和所述防撞杆使用碳纤维材料制成，所述外板、所述窗框和所述加强件使用金属材料制成。其虽然采用碳纤维-钢混合结构车门，但其采用碳纤维防撞梁，且没有在防撞梁中间设计稳定的连接结构，不能保证达成碰撞性能要求。另外，其虽然在一定程度上减轻了车门重量，但由于外板仍然采用金属材料制成，轻量化效果一般。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维-钢混合车门及车辆，其能够在实现轻量化的同时，满足车门碰撞性能要求。

本发明所述的碳纤维-钢混合车门，包括车门外板、车门内板、窗框和防撞梁，所述车门外板覆盖于车门内板上，所述窗框和防撞梁设于车门外板和车门内板间，所述车门外板和车门内板采用碳纤维复合材料制成，所述窗框和防撞梁采用钢制成；所述防撞梁中部通过连接件与车门外板胶接，防撞梁两端通过结构胶与车门内板粘接，并且所述防撞梁一端与窗框固定连接且防撞梁覆盖于所述窗框外侧。

进一步，所述连接件采用碳纤维复合材料制成，截面呈“W”型，所述连接件中部开口朝向车门外板，中间转角处设有与防撞梁相匹配的粘接面，两自由端通过结构胶与车门外板粘接。

进一步，W型的连接件设有多个垂直于粘接面且朝向车门外板的加强凸起，提升了连接件自身的刚度和碰撞性能。

进一步，W型的连接件中部设有减重通孔，在保证连接件强度性能的前提下，减轻了重量。

进一步，所述窗框包括窗框本体、与窗框本体连接的玻璃导槽和设于窗框本体前端下部的加强件，所述玻璃导槽向窗框本体下方延伸；所述防撞梁一端与所述加强件固定连接，并位于所述玻璃导槽向下方延伸部分的外侧；所述窗框本体下部外侧和内侧通过结构胶分别与车门外板和车门内板粘接。

进一步，所述车门外板和车门内板周沿通过结构胶粘接固定。

进一步，所述结构胶为环氧树脂结构胶、聚氨酯结构胶和丙烯酸结构胶中的一种或两种以上。

一种车辆，包括上述的碳纤维-钢混合车门。

本发明所述车门外板和车门内板采用碳纤维复合材料制成，在满足刚强度、NVH等要求的前提下，实现最大幅度的减重，单件减重50%以上，满足了车身轻量化需求。

本发明所述窗框和防撞梁采用钢制成，防撞梁一端通过焊接与窗框的加强件下部外侧连接，防撞梁左、右两端通过结构胶与车门内板粘接，并在中间设计W型连接件实现防撞梁与车门外板粘接，通过三重配合连接，以保证防撞梁连接的稳定性，来满足碰撞性能要求，避免了防撞梁在碰撞过程中因装配不牢固出现脱落。

本发明通过碳纤维复合材料和钢的混合使用，实现了车门结构轻量化与性能的结合。

附图说明

图1是本发明的混合车门爆炸图；

图2是本发明的混合车门的正视图；

图3是本发明的窗框和防撞梁的结构示意图；

图4是本发明的窗框、车门内板、防撞梁和连接件的连接示意图；

图5是本发明W型连接件的正视图；

图6是本发明的防撞梁和连接件的配合示意图。

图中，1—车门外板，2—车门内板，3—窗框，31—窗框本体，32—玻璃导槽，33—加强件，4—防撞梁，41—第一连接板，42—第二连接板，5—连接件，51—粘接面，52—自由端，53—加强凸起，54—减重通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

参见图1至图3，所示的碳纤维-钢混合车门，包括车门外板1、车门内板2、窗框3和防撞梁4，所述车门外板1覆盖于车门内板2上，所述窗框3和防撞梁4设于车门外板1和车门内板2之间，所述车门外板1和车门内板2采用碳纤维复合材料制成，所述车门外板1的铺层方式为[45/0/-45/90/-45/0/45]，车门内板2的铺层方式为[0/45/90/-45/90/45/0]；所述窗框3和防撞梁4采用钢制成，窗框3的零件厚度为1.0mm，防撞梁4的零件厚度为2.0mm。所述车门外板1和车门内板2采用碳纤维复合材料制成，在满足刚强度、NVH等要求的前提下，实现最大幅度的减重，单件减重50%以上，满足了车身轻量化需求。

所述车门外板1和车门内板2周沿通过聚氨酯结构胶粘接固定，胶接厚度为1~3mm。

所述窗框3包括窗框本体31、与窗框本体31连接的玻璃导槽32和设于窗框本体31前端下部的加强件33，所述玻璃导槽32向窗框本体31下方延伸；所述窗框本体31下部外侧和内侧通过结构胶分别与车门外板1和车门内板2粘接。

参见图4，所述防撞梁4两端的第一连接板41和第二连接板42均通过环氧树脂结构胶与车门内板2粘接，胶接厚度为0.5~1mm，并且所述防撞梁4一端与窗框3的加强件33焊接固定且防撞梁4覆盖于所述玻璃导槽32向下方延伸部分的外侧。所述防撞梁4中部通过连接件5与车门外板1胶接。通过三重配合连接，以保证防撞梁4连接的稳定性，来满足碰撞性能要求，避免了防撞梁4在碰撞过程中因装配不牢固出现脱落。

具体地，参见图5和图6，所述连接件5采用碳纤维复合材料制成，截面呈“W”型，铺层方式为[45/-45/0/90/0/-45/45]。所述W型连接件5开口朝向车门外板1，中间转角处设有与防撞梁4相匹配的粘接面51，该粘接面51通过聚氨酯结构胶粘接，胶接厚度为1~3mm，两自由端52通过聚氨酯结构胶与车门外板1粘接，胶接厚度为1~3mm。防撞梁4分别与窗框3的加强件33、车门内板2和车门外板1连接，有效保证了防撞梁4的连接稳定性，更好地满足了车门碰撞性能要求，实现了轻量化与性能的完美结合。

参见图5，为了提升连接件5自身的刚度和碰撞性能，所述W型连接件5设有两个垂直于粘接面51且朝向车门外板1的加强凸起53，加强凸起53呈椭圆形。并且所述W型连接件5中部设有减重通孔54，在保证连接件5强度性能的前提下，减轻了重量。

一种车辆，包括上述的碳纤维-钢混合车门。

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 (6)

1.一种碳纤维-钢混合车门，包括车门外板（1）、车门内板（2）、窗框（3）和防撞梁（4），所述车门外板（1）覆盖于车门内板（2）上，所述窗框（3）和防撞梁（4）设于车门外板（1）和车门内板（2）之间，其特征在于：所述车门外板（1）和车门内板（2）采用碳纤维复合材料制成，所述窗框（3）和防撞梁（4）采用钢制成；

所述防撞梁（4）中部通过连接件（5）与车门外板（1）胶接，防撞梁（4）两端通过结构胶与车门内板（2）粘接，并且所述防撞梁（4）一端与窗框（3）固定连接；

所述连接件（5）采用碳纤维复合材料制成，截面呈“W”型，所述连接件（5）中部开口朝向车门外板（1），中间转角处设有与防撞梁（4）相匹配的粘接面（51），两自由端（52）通过结构胶与车门外板（1）粘接。

2.根据权利要求1所述的碳纤维-钢混合车门，其特征在于：W型的连接件（5）设有多个垂直于粘接面（51）且朝向车门外板（1）的加强凸起。

3.根据权利要求1所述的碳纤维-钢混合车门，其特征在于：W型的连接件（5）中部设有减重通孔（54）。

4.根据权利要求1或2所述的碳纤维-钢混合车门，其特征在于：所述窗框（3）包括窗框本体（31）、与窗框本体（31）连接的玻璃导槽（32）和设于窗框本体（31）前端下部的加强件（33），所述玻璃导槽（32）向窗框本体（31）下方延伸；所述防撞梁（4）一端与所述加强件（33）固定连接，并位于所述玻璃导槽（32）向下方延伸部分的外侧；

所述窗框本体（31）下部外侧和内侧通过结构胶分别与车门外板（1）和车门内板（2）粘接。

5.根据权利要求1或2所述的碳纤维-钢混合车门，其特征在于：所述车门外板（1）和车门内板（2）周沿通过结构胶粘接固定。

6.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1~5任一项所述的碳纤维-钢混合车门。

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