CN112706593A - 一种汽车尾门 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车尾门，包括：尾门内板；与所述尾门内板连接在一起的连续纤维复合材料结构；其中，所述连续纤维复合材料结构是由连续纤维和树脂组成的一种连续纤维复合材料形成，所述连续纤维复合材料结构分布于所述尾门内板上的关键性能区域，所述关键性能区域包括：铰链连接部位、撑杆球头部位、门锁部位以及雨刮电机连接部位。本发明以连续纤维复合材料为基础，通过模压或其它工艺预成型，再通过一体注塑或后装配等手段与尾门内板连接在一起，提供了一种门体重量减轻的、同时又能保证尾门刚度和强度、完整性增强的汽车尾门。

Description

一种汽车尾门
技术领域
本发明涉及汽车尾门领域，更具体地涉及一种汽车尾门。
背景技术
目前，在汽车尾门制造中，为加强尾门重要受力部位的刚度，提高尾门整体机械性能，普遍采用金属嵌件或金属装配件这样两种形式。
其中，金属嵌件的缺点在于：①冲压成型，结构设计局限性大；②料厚薄，结构弱，导致尺寸精度差；③金属与尾门内板材料不相融，连接强度较弱。金属装配件的缺点在于：①冲压成型，结构设计局限性大；②金属粘接胶水成本较高。
以上金属嵌件和金属装配件均属于金属加强件形式，二者的共同缺陷在于：①重量较重；②金属件需要额外防锈处理，成本较高；③各金属加强件均是单独个体，没有连接成一片，尾门碰撞后无法保证尾门的完整性。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车尾门，从而解决现有技术中通过金属加强件制造汽车尾门造成门体重量较大、需要额外防锈处理、遭受碰撞时无法保证尾门完整性的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提供一种汽车尾门，包括：尾门内板；与所述尾门内板连接在一起的连续纤维复合材料结构；其中，所述连续纤维复合材料结构是由连续纤维和树脂组成的一种连续纤维复合材料形成，所述连续纤维复合材料结构分布于所述尾门内板上的关键性能区域，所述关键性能区域包括：铰链连接部位、撑杆球头部位、门锁部位以及雨刮电机连接部位。
所述连续纤维包括玻璃纤维、碳纤维，所述树脂包括热塑性树脂、热固性树脂。
根据本发明的一个优选方案，分布于所述尾门内板上的各个关键性能区域的连续纤维复合材料结构之间通过额外的连续纤维复合材料结构连接，从而大大提高了汽车尾门在碰撞后的完整性。
通过采用不同铺层数和不同纤维方向，可形成不同性能要求的连续纤维复合材料结构。
所述连续纤维复合材料结构包括：高性能要求结构和低性能要求结构。根据本发明的一个特别优选方案，所述高性能要求结构的厚度≥1.5mm，单层厚度为0.1mm～0.3mm，总铺层数≥6层；所述低性能要求结构的厚度为0.5mm～1mm，单层厚度为0.1mm～0.3mm，总铺层数为2～4层。
每层连续纤维的纤维方向可以分别取如下角度：0°、45°、90°，根据实际产品力学性能选择。
本发明结合由连续纤维制成的复合材料的铺层设计，可充分发挥连续纤维复合材料的性能优势，在降低产品重量的同时，又能保证产品自身的机械性能(刚度、强度)并提高尾门在碰撞后的完整性。
根据本发明的一个优选方案，所述连续纤维复合材料结构通过连续纤维复合材料与所述尾门内板一体注塑形成。
在一体注塑中，所述连续纤维复合材料结构的第一表面与所述尾门内板注塑连接，所述连续纤维复合材料结构的外周缘、以及与第一表面相对的第二表面上形成有加强筋，进一步加强了连续纤维复合材料结构与所述尾门内板之间的连接强度。
根据本发明的另一优选方案，所述连续纤维复合材料结构预先通过连续纤维复合材料模压形成，再与所述尾门内板螺钉连接或粘接。
在螺钉连接方案中，所述尾门内板朝向所述连续纤维复合材料结构的表面设有凸柱，所述连续纤维复合材料结构通过螺钉以所述凸柱为安装点与尾门内板固定连接。
在粘接方案中，连续纤维复合材料结构可直接与尾门内板通过粘胶粘接。
根据本发明，还特别提供了一种在重要受力安装孔结构处的连接结构。在重要受力安装孔结构处，所述汽车尾门包括：依次设置的尾门内板、连续纤维复合材料结构、金属板，其中，所述尾门内板和连续纤维复合材料结构上开设安装孔，所述安装孔内卡接与其过盈配合的金属环，所述金属板通过焊接螺母固定并与所述金属环抵接，装配件在尾门内板侧通过所述金属环安装。
本发明重点强调在尾门上应用连续纤维复合材料结构，利用其不同连续纤维铺层设计实现不同区域的性能要求，连续纤维复合材料结构与尾门内板之间采用不同的连接结构方式，但是应当理解的是，本发明并不限于连续纤维复合材料结构的某种成型工艺，比如SMC、GMT，其中，SMC是片状模热固性塑料，GMT是一种玻纤热塑料的预浸料，二者均为模压片材，内部均可以包含短纤维、长纤维或连续纤维。本发明强调的是，不管什么模压片材，只要内部含有连续纤维材料的，均适用于本发明。
本发明以连续纤维复合材料为基础，通过模压或其它工艺预成型，再通过一体注塑或后装配(包含螺钉连接或粘接)等手段与尾门内板连接在一起，实现以塑代钢的形式降低汽车尾门的整体重量；通过连续纤维复合材料的纤维铺层设计(包含不同铺层数、不同纤维方向)和其在尾门内板的布置，保证尾门整体刚度性能，同时提高在碰撞后汽车尾门的完整性；在重要的受力安装面上设计局部金属板和金属环结构，提高安装面强度并防止其力矩衰减。
综上所述，本发明以连续纤维复合材料为基础，提供了一种门体重量减轻的、同时又能保证尾门刚度和强度、完整性增强的汽车尾门。
附图说明
图1是根据本发明提供的一种汽车尾门的整体结构示意图；
图2是根据本发明的一个优选实施例，沿图1中线A-A剖面而来的剖视图；
图3是如图2所示结构的局部放大示意图；
图4是根据本发明的另一优选实施例，沿图1中线A-A剖面而来的剖视图；
图5是根据本发明的又一优选实施例，沿图1中线A-A剖面而来的剖视图；
图6是根据本发明的另一优选实施例在重要受力安装孔结构处的平面图；
图7是沿图6中的线B-B剖面而来的剖视图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
如图1所示，是根据本发明的一个优选实施例提供的一种汽车尾门100，包括：尾门内板1；与尾门内板连接在一起的连续纤维复合材料结构2；其中，连续纤维复合材料结构2是由连续纤维和树脂组成的一种复合材料形成，连续纤维包含玻璃纤维、碳纤维等，树脂可以是热塑性树脂(如GMT板料)，也可以是热固性树脂(如SMC板料)。该复合材料以板料或卷料形式供货，根据具体产品需求可切割成需要的多个不同尺寸的板料。
根据本发明，通过将连续纤维复合材料结构2分布于尾门内板1上的多个关键性能区域以提供这些区域的刚度，如图1所示，关键性能区域包括：铰链连接部位10、撑杆球头部位20、门锁部位30以及雨刮电机连接部位40。
根据本发明，为了进一步提高碰撞后尾门完整性，还优选把各关键性能区域也用连续纤维复合材料结构2连接起来。
根据本发明的一个优选方案，连续纤维复合材料结构2包括：高性能要求结构和低性能要求结构，比如，高性能要求结构的厚度≥1.5mm，单层厚度为0.1mm～0.3mm，总铺层数≥6层；低性能要求结构的厚度为0.5mm～1mm，单层厚度为0.1mm～0.3mm，总铺层数为2～4层。
根据实际产品力学性能要求，每层连续纤维的纤维方向可以取如下角度：0°、45°、90°。
根据本发明的一个优选实施例，在铰链连接部位10、撑杆球头部位20、门锁部位30以及雨刮电机连接部位40这样的关键性能区域中，由连续纤维复合材料形成的铺层数为8层，总厚度为2mm，各层中连续纤维的纤维方向以0°、45°、90°交替铺陈；而在用于连接上述关键性能区域的连接区域中，由连续纤维复合材料形成的铺层数为2层，总厚度为0.5mm，一层中连续纤维以0°的纤维方向铺陈，另一层中连续纤维以90°的纤维方向铺陈。
结合图2、图3所示，是根据本发明的一个优选实施例，连续纤维复合材料结构2通过连续纤维复合材料与尾门内板1一体注塑形成。即，将连续纤维复合材料直接平铺在注塑模具内，然后与形成尾门内板1的树脂材料通过一体注塑成型。在一体注塑中，连续纤维复合材料结构2的第一表面21与尾门内板1注塑连接，同时在连续纤维复合材料结构2的外周缘、以及与第一表面21相对的第二表面22上形成有多个加强筋11。
通过一体注塑构成该汽车尾门的优点在于：1)连续纤维复合材料结构2与尾门内板1的贴合面之间由于树脂相融，因而形成大面强连接；2)使连续纤维复合材料结构2夹在加强筋11与尾门内板1之间，进一步加强了连续纤维复合材料结构2与尾门内板1的连接强度。
根据本发明的另一优选实施例，连续纤维复合材料结构2通过连续纤维复合材料模压形成，再与尾门内板1螺钉连接或粘接。
如图4所示，尾门内板1朝向连续纤维复合材料结构2的表面设有凸柱12，连续纤维复合材料结构2通过螺钉3以凸柱12为安装点与尾门内板1固定连接。
如图5所示，连续纤维复合材料结构2可直接与尾门内板1通过粘胶8粘接。
根据本发明的另一优选实施例，还提供一种在重要受力安装孔处(比如，铰链安装孔等孔结构)的连接结构，为提高重要安装点安装强度、减少力矩衰减，保证安装紧固的可靠性，可增加金属环、金属板这样的局部加强结构。应当理解的是，其余重要受力安装孔结构均可采用同样的连接结构，只有料厚、孔径的差异。
结合图6、图7所示，在该连接结构中，尾门内板1、连续纤维复合材料结构2、金属板4依次设置，其中，尾门内板1和连续纤维复合材料结构2上开设安装孔，安装孔内卡接金属环5，该金属环5与安装孔过盈配合，金属板4通过焊接螺母6进行固定，铰链在尾门内板1侧通过金属环5安装。
该连接结构的装配顺序为：连续纤维复合材料结构2与尾门内板1连接后，装配金属板4，金属板4通过预安装孔7预装，然后卡接金属环5，最后再安装铰链。
根据该实施例提供的重要受力安装孔处的连接结构，金属环5的一端与金属板4直接接触，另一端与装配件接触，保证安装力均是作用在金属件上，实现硬连接，提高了安装面强度并且防止其力矩衰减。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种汽车尾门，其特征在于，包括：
尾门内板；以及
与所述尾门内板连接在一起的连续纤维复合材料结构；
其中，所述连续纤维复合材料结构是由连续纤维和树脂组成的一种连续纤维复合材料形成，所述连续纤维复合材料结构分布于所述尾门内板上的关键性能区域，所述关键性能区域包括：铰链连接部位、撑杆球头部位、门锁部位以及雨刮电机连接部位。
2.根据权利要求1所述的汽车尾门，其特征在于，所述连续纤维包括玻璃纤维、碳纤维，所述树脂包括热塑性树脂、热固性树脂。
3.根据权利要求1所述的汽车尾门，其特征在于，分布于所述尾门内板上的各个关键性能区域的连续纤维复合材料结构之间通过额外的连续纤维复合材料结构连接。
4.根据权利要求1所述的汽车尾门，其特征在于，通过采用不同铺层数和不同纤维方向，可形成不同性能要求的连续纤维复合材料结构。
5.根据权利要求4所述的汽车尾门，其特征在于，所述连续纤维复合材料结构分为：高性能要求结构和低性能要求结构。
6.根据权利要求1所述的汽车尾门，其特征在于，所述连续纤维复合材料结构通过连续纤维复合材料与所述尾门内板一体注塑形成。
7.根据权利要求6所述的汽车尾门，其特征在于，在一体注塑中，所述连续纤维复合材料结构的第一表面与所述尾门内板注塑连接，所述连续纤维复合材料结构的外周缘、以及与第一表面相对的第二表面上形成有加强筋。
8.根据权利要求1所述的汽车尾门，其特征在于，所述连续纤维复合材料结构预先通过连续纤维复合材料模压形成，再与所述尾门内板螺钉连接或粘接。
9.根据权利要求8所述的汽车尾门，其特征在于，所述尾门内板朝向所述连续纤维复合材料结构的表面设有凸柱，所述连续纤维复合材料结构通过螺钉以所述凸柱为安装点与尾门内板固定连接。
10.根据权利要求8所述的汽车尾门，其特征在于，在重要受力安装孔结构处，所述汽车尾门包括：依次设置的尾门内板、连续纤维复合材料结构、金属板，其中，所述尾门内板和连续纤维复合材料结构上开设安装孔，所述安装孔内卡接有与其过盈配合的金属环，所述金属板通过焊接螺母固定并与所述金属环抵接，装配件在尾门内板侧通过所述金属环安装。
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