CN215284687U - 一种轻量化铝塑复合汽车防撞梁 - Google Patents

Abstract

一种轻量化铝塑复合汽车防撞梁，包括横梁和安装在横梁左右两侧的吸能盒，横梁包括铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板，纤维增强热塑性复合材料衬板贴合在铝合金基体的内侧面，铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板之间由粘胶层粘结固合。本实用新型的横梁采用粘合为一体的铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板构成，可以大大降低横梁重量，复合轻量化的设计理念；在横梁中段最容易开裂的位置再粘贴一块纤维增强热塑性复合材料板，形成局部加强结构，可以显著提高防撞梁的刚性。本实用新型横梁与现有铝制品的横梁相比，在安全性能、机械性能相当的条件下可以减重约30％，轻量化效果明显。

Description

一种轻量化铝塑复合汽车防撞梁

技术领域

本实用新型涉及一种汽车安全部件，特别是一种轻量化铝塑复合汽车防撞梁。

背景技术

随着汽车保有量的不断增加，环境污染问题日益严峻。汽车轻量化设计可以降低燃油消耗及减少排放，从而提高汽车的节能性和环保性。在关注汽车轻量化的同时不能忽视汽车的安全性，汽车发生碰撞时，最大限度保护乘员的安全是各大汽车整车厂努力的方向。防撞梁是汽车重要的安全部件，合理的防撞梁结构能够有效吸收冲击能量，减少乘员舱及车身结构的损坏，在减少乘员受伤程度的同时还能减少维修费用。防撞梁在汽车正面碰撞时的抗弯性能是汽车安全性能的重要衡量指标。横梁是防撞梁结构的主要抗弯件，其材料、断面结构及弯曲弧度直接影响到防撞梁的抗弯性能。由于材料本身的特性，不同材料的弹性模量相差巨大，同样结构下，抗弯强度差别也很大。在轻量化的背景下，铝合金的防撞梁使用越来越多，目前，普遍采用的目字形、日字形、口字形等截型的铝合金横梁，在满足重量要求的前提下，抗弯性能有不尽如人意之处。随着新材料的不断涌现及进步，热塑性复合材料因其具有质轻、比强度高、抗冲击、耐腐蚀、易成型、抗疲劳、材料利用率高和可回收等优点，越来越多的在汽车中使用，为汽车轻量化开辟了新的应用途径。

纤维增强热塑性复合材料的密度1.1-1.6g/cm3，根据纤维长度可分为短纤维增强热塑性复合材料、长纤维增强热塑性复合材料、连续纤维增强热塑性复合材料。其中连续纤维复合材料的力学性能最佳，缺点是材料不具备流动性，仅能成型近似平板等结构简单的制品；长纤维增强材料力学性能较低，具有良好的熔体流动性，可以注塑成型较复杂构件，通过结构设计可以使其成型为某些产品的加强筋，起到结构增强的作用。鉴于此，将连续纤维复合材料作为加强件，利用其良好的机械性能，铝型材主梁复合在一起，获得性能和成型性均满足要求的防撞梁产品是可期待的新型产品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在显著减重的同时，能提高整体刚性和强度的轻量化铝塑复合汽车防撞梁。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种轻量化铝塑复合汽车防撞梁，包括横梁和安装在横梁左右两侧的吸能盒，横梁包括铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板，纤维增强热塑性复合材料衬板贴合在铝合金基体的内侧面，铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板之间由粘胶层粘结固合。

上述轻量化铝塑复合汽车防撞梁，横梁截形为几字形，横梁的开口面的边部设有翻边，横梁中段设置加强段，加强段的翻边处粘合中段纤维增强热塑性复合材料板。

上述轻量化铝塑复合汽车防撞梁，纤维增强热塑性复合材料衬板的厚度为铝合金基体厚度的2-4倍。

上述轻量化铝塑复合汽车防撞梁，中段纤维增强热塑性复合材料板的长度为横梁长度的30％-60％。

上述轻量化铝塑复合汽车防撞梁，所述吸能盒为铝合金材质，左右吸能盒结对称，吸能盒由盒体和底板构成，盒体的每个棱边处设置两个溃缩孔，靠近横梁边部的溃缩孔为长圆形溃缩孔，远离横梁边部的溃缩孔为圆形溃缩孔。

上述轻量化铝塑复合汽车防撞梁，盒体截形为矩形，盒体的内腔中部设有截形为环状的中间支撑筋，在中间支撑筋周边设有四条连接支撑筋，各连接支撑筋分别连接中间支撑筋和盒体的内壁。

本实用新型所述防撞梁包括横梁和吸能盒，其中横梁采用粘合为一体的铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板构成，纤维增强热塑性复合材料衬板，可以大大降低横梁重量，复合轻量化的设计理念；进一步的在横梁中段最容易开裂的位置再粘贴一块纤维增强热塑性复合材料板，形成局部加强结构，可以显著提高防撞梁的刚性。所述纤维增强热塑性复合材料板可回收利用，符合环保要求。本实用新型吸能盒为铝合金型材，通过结构设计可以提高吸能效果，左右吸能盒互换使用，便于装配且可以降低生产成本。本实用新型横梁与现有铝制品的横梁相比，在安全性能、机械性能相当的条件下可以减重约30％，轻量化效果明显。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是横梁的截形示意图(未按比例)；

图3是吸能盒的结构示意图；

图4是吸能盒盒体的截形示意图。

图中各标号清单为：1、横梁，1-1、铝合金基体，1-2、纤维增强热塑性复合材料板，1-3、翻边，1-4、中段纤维增强热塑性复合材料板，2、吸能盒，2-1、盒体，2-2、底板，2-3、长圆形溃缩孔，2-4、圆形溃缩孔，2-5、中间支撑筋，2-6、连接支撑筋。

具体实施方式

参看图1-图2，本实用新型所述防撞梁包括横梁1和对称安装在横梁左右两侧的吸能盒2。横梁的截面形状为“几”字形，横梁的开口面的边部设有翻边1-3，翻边的宽度尺寸不大于40毫米。横梁截形“几”字形结构一方面可以降低吸能盒重量，另一方面在发生碰撞时，能够起到很好的支撑作用。横梁包括铝合金基体1-1和纤维增强热塑性复合材料衬板1-2，纤维增强热塑性复合材料衬板贴合在铝合金基体的内侧面，铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板之间由粘胶层粘结固合。进一步，在横梁中段的翻边处粘合中段纤维增强热塑性复合材料板1-4。中段纤维增强热塑性复合材料板的长度为横梁长度的30％-60％。连续纤维增强热塑性复合材料为单向纤维的预浸带或多向纤维编织物的预浸带，或者为两种以上的预浸织物，纤维质量含量为30％-70％。其中热塑性树脂基体为聚丙烯、尼龙、聚酯、聚苯醚等热塑性树脂中的一种；连续纤维包括为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或多种。横梁的主要制作过程如下：将铝合金型材挤压成铝合金基体；将纤维增强热塑性复合材料切割、模压热成型；去除铝合金基体表面的氧化物层；在铝合金基体涂底漆和胶粘剂；使用感应加热法进行铝合金基体和复纤维增强热塑性复合材料衬板的胶粘连接；在横梁中段粘合中段纤维增强热塑性复合材料板。本实用新型所述横梁选用密度更低的纤维增强热塑性复合材料为衬板和中段加强板，以铝合金和纤维增强热塑性材料混合，在保证横梁安全性能的前提下可以大大降低重量，横梁中部的加强段，可以显著提高横梁的刚性。

参看图1、图3、图4，所述吸能盒2为铝合金材质，左右吸能盒对称，可以互换使用。吸能盒与横梁采用焊接连接，吸能盒顶部与横梁的翻边焊合。吸能盒由盒体2-1和底板2-2构成。盒体的每个棱边处设置两个溃缩孔，靠近横梁边部的溃缩孔为长圆形溃缩孔2-3，远离横梁边部的溃缩孔为圆形溃缩孔2-4。上述结构有利于溃缩尽量完全，提高其吸能效率。盒体截形为矩形，盒体的内腔中部设有截形为环状的中间支撑筋2-5，在中间支撑筋周边设有四条连接支撑筋2-6，各连接支撑筋分别连接中间支撑筋和盒体的内壁。支撑筋有利于将吸能溃缩量均匀分布。

对比试验表明，本实用新型采用复合材料的横梁与现有铝制品的横梁相比，在安全性能、机械性能相当的条件下可以减重约30％，轻量化效果明显。

Claims (6)

1.一种轻量化铝塑复合汽车防撞梁，包括横梁和安装在横梁左右两侧的吸能盒，其特征在于：横梁包括铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板，纤维增强热塑性复合材料衬板贴合在铝合金基体的内侧面，铝合金基体和纤维增强热塑性复合材料衬板之间由粘胶层粘结固合。

2.根据权利要求1所述的轻量化铝塑复合汽车防撞梁，其特征在于：横梁截形为几字形，横梁的开口面的边部设有翻边，横梁中段设置加强段，加强段的翻边处粘合中段纤维增强热塑性复合材料板。

3.根据权利要求2所述的轻量化铝塑复合汽车防撞梁，其特征在于：纤维增强热塑性复合材料衬板的厚度为铝合金基体厚度的2-4倍。

4.根据权利要求3所述的轻量化铝塑复合汽车防撞梁，其特征在于：中段纤维增强热塑性复合材料板的长度为横梁长度的30％-60％。

5.根据权利要求4所述的轻量化铝塑复合汽车防撞梁，其特征在于：所述吸能盒为铝合金材质，左右吸能盒结对称，吸能盒由盒体和底板构成，盒体的每个棱边处设置两个溃缩孔，靠近横梁边部的溃缩孔为长圆形溃缩孔，远离横梁边部的溃缩孔为圆形溃缩孔。

6.根据权利要求5所述的轻量化铝塑复合汽车防撞梁，其特征在于：盒体截形为矩形，盒体的内腔中部设有截形为环状的中间支撑筋，在中间支撑筋周边设有四条连接支撑筋，各连接支撑筋分别连接中间支撑筋和盒体的内壁。

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