CN219821362U - 防撞梁和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防撞梁和车辆，防撞梁包括横梁、增强层与吸能模块；其中，增强层覆盖横梁的一个壁面，增强层包括多层层叠设置的单向碳纤维预浸带，各层单向碳纤维预浸带中碳纤维走向一致；吸能模块设置于横梁背向增强层的壁面，吸能模块包括吸能盒和缓冲块，吸能盒的一端部与横梁连接；缓冲块，缓冲块的一端部连接至横梁，且缓冲块相对于吸能盒更靠近横梁的端部；第一连接板，第一连接板连接于吸能盒和缓冲块的远离横梁的端部。能够减轻防撞梁重量，实现轻量化设计的同时，保证防撞梁的强度满足其碰撞要求。将轻量化的铝合金与碳纤维层结合在一起，发挥其各自性能优势，同时能够以较低的成本来实现跨重量梯度车型防撞梁的灵活调整。

Description

防撞梁和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，更具体地涉及一种防撞梁和车辆。

背景技术

随着新能源汽车工业的快速发展，汽车部件轻量化被视为一项有效提高续航里程的手段。其中汽车防撞梁作为保险杠的主要部件，由于其作为吸能部件可以保护乘客及车内设备，被作为应用研究的重点领域之一。

汽车的防撞梁是用来减轻车辆受到震动力的一种装置，作为汽车被动安全的第一道屏障，防撞钢梁是吸收和缓和外界冲击力、防护车身前后部的重要安全装置。防撞梁的功能也并不是保证车辆碰撞时绝对不让车架变形，而是启动撞击力的缓冲与传导功能。防撞梁的两端通常设置屈服强度很低的低速吸能盒，然后通过螺栓的形式连接在车体纵梁上。低速吸能盒可以在车辆发生低速碰撞时有效吸收碰撞能量，尽可能减小撞击力对车身纵梁的损害，通过这样就发挥了它对车辆的保护作用。

汽车的小角度正面碰撞，即25％偏置碰撞，保险杠和纵梁等传统吸能装置无法有效起到保护作用，碰撞的能量会直接倾泻到座舱。加长防撞梁是加强汽车25％偏置碰撞性能的方法之一，但如果防撞梁覆盖到车头两侧，在25％偏置碰撞测试时，其产生的反作用力则有可能将车辆“反弹”到危险车道，从而引起更多车辆的连锁碰撞，结果非常有可能造成车辆的更大损伤与人员的伤亡。

对汽车防撞梁的轻量化研究是目前的研究热点，主要集中在材料轻量化选择和结构优化设计，其中材料轻量化研究主要包括轻质铝合金和树脂增强纤维复合材料。虽然铝合金防撞梁在一定程度上减轻防撞梁重量，但相比于复合材料，在减重方面仍可进一步优化。而树脂基复合材料防撞梁在汽车高速行驶撞向尖锐物体时，容易被瞬间刺穿，对汽车驾驶员和汽车的保护作用差。

因此，需要提供一种防撞梁和车辆，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本实用新型第一方面提供一种防撞梁，所述防撞梁包括：

横梁；

增强层，所述增强层覆盖所述横梁的一个壁面，所述增强层包括多层层叠设置的单向碳纤维预浸带，各层所述单向碳纤维预浸带中碳纤维走向一致；

吸能模块，所述吸能模块设置于所述横梁背向所述增强层的壁面，所述吸能模块包括：

吸能盒，所述吸能盒的一端部与所述横梁连接；

缓冲块，所述缓冲块的一端部连接至所述横梁，且所述缓冲块相对于所述吸能盒更靠近所述横梁的端部；

第一连接板，所述第一连接板连接于所述吸能盒和所述缓冲块的远离所述横梁的端部。

根据本实用新型第一方面的防撞梁，能够减轻防撞梁重量，实现轻量化设计的同时，保证防撞梁的强度满足其碰撞要求。将轻量化的铝合金与碳纤维层结合在一起，发挥其各自性能优势，同时能够以较低的成本来实现跨重量梯度车型防撞梁的灵活调整。通过在横梁的前端面全覆盖增强层，起到吸能缓冲，保护铝合金横梁的作用，还能起到增强偏置碰撞的保护作用；增强层内碳纤维采用单向排布，在受到撞击时，将受力更快分散在其排布方向上，尽可能让整个车体去吸收碰撞能量，同时，避免横梁大幅度折弯甚至断裂现象；通过在横梁的端部设置两个吸能模块，在偏置碰撞中，降低对纵梁的损害，降低维修成本。

可选地，所述单向碳纤维预浸带的单层厚度为0.1-0.2mm，和/或

所述单向碳纤维预浸带的层叠层数为8-15层。

可选地，所述单向碳纤维预浸带中碳纤维走向与所述横梁的长度方向一致。

可选地，所述横梁的朝向所述增强层的表面的粗糙度为40-60μm。

可选地，所述缓冲块包括彼此连接的第一缓冲部和第二缓冲部；

所述第一缓冲部相对于所述第二缓冲部更靠近所述横梁的端部，并且所述第一缓冲部的竖向尺寸小于所述第二缓冲部的竖向尺寸。

可选地，所述第一缓冲部与所述第二缓冲部的相邻侧壁之间设置有第二连接板，所述第二连接板设置有固定孔，所述第二连接板与所述第一连接板固定连接。

可选地，所述第一缓冲部的对称面与所述第二缓冲部的对称面重合；和/或

所述第二连接板与所述缓冲块的对称面垂直。

可选地，所述缓冲块内设置多个第一隔板；多个所述第一隔板交叉设置，以将所述缓冲块的内腔分隔为沿所述横梁宽度方向贯通的网格状的腔体；和/或

所述吸能盒内设置第二隔板；所述第二隔板将所述吸能盒的内腔分隔为两个沿所述横梁宽度方向贯通的腔体。

可选地，还设置有拖车螺栓套，所述拖车螺栓套贯穿所述横梁并固定连接至所述吸能盒。

本实用新型第二方面提供一种车辆，包括上述的防撞梁。

根据本实用新型第二方面的车辆，在横梁上设置碳纤维铺层与双缓冲结构，采用碳纤维层、树脂合金、铝合金的多材料复合设计，能够减轻防撞梁重量，实现轻量化设计的同时，保证防撞梁的强度满足其碰撞要求。同时，为了应对未来汽车平台化重量跨度大的问题，该产品通过优化防撞梁结构设计，能够以较低的成本来实现跨重量梯度车型防撞梁的灵活调整。

附图说明

本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为本实用新型的一种优选实施方式的防撞梁的立体爆炸示意图；

图2为本实用新型的一种优选实施方式的防撞梁的主视图；

图3为图2中线A-A所截的截面示意图；

图4为图2中线B-B所截的截面示意图；

图5为缓冲块的立体示意图。

附图标记说明

100：横梁 110：第三隔板

200：增强层 300：吸能模块

310：吸能盒 311：第二隔板

320：缓冲块 321：第一缓冲部

322：第二缓冲部 323：第一隔板

324：第二连接板 330：第一连接板

400：拖车螺栓

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本文中，本申请中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其它含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

请参考图1-2，本实用新型提供一种防撞梁，防撞梁包括横梁100、增强层200与吸能模块300。防撞梁可以设置在车辆的最前端和最后端。首先需要说明的是，本实用新型实施例中的“前”为朝向车辆头部的方向，“后”为朝向车辆的尾部方向。

在本实用新型的一些实施例中，横梁100作为防撞梁的主体结构，用于连接在车辆的纵梁(图中未示出)，横梁100在其长度方向上呈弧形，并朝向前侧弯曲。从而在实际应用中，前述横梁100结构可以作为车辆的前防撞梁或后防撞梁，横向安装在车辆的前部或后部，横梁100的长度方向即为车辆的宽度方向，横框的宽度方向即为车辆的长度方向，横梁100的端部即为沿长度方向的两端。在车辆的前部或后部发生撞击时，利用前述防撞梁结构吸收冲击能量，降低其它车体结构在撞击中发生大幅度变形或损毁的可能性。

在上述实施例的基础上，横梁100主体采用厚度为1.5-2.5mm，屈服强度≥250MPa、抗拉强度≥290MPa的铝合金，通过“挤压+钣金”方式一体成型。

在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，横梁100内部为“目”字结构的空心型腔。其中横梁100内部的第三隔板110朝向车辆的前后方向，且沿横梁100的长度方向延伸，加强横梁100的强度，从而提高其防撞性能。优选地，第三隔板110倾斜设置，朝向车辆前方的端部更靠近横梁100的中心线，以使两个第三隔板110之间构成截面为前窄后宽的梯形结构腔体，在受到撞击时，将受力分散在整个横梁100。第三隔板110的倾斜角度α为60°-90°，即第三隔板110形成的梯形的下底与斜边的夹角α为60°-90°。换言之第三隔板110与横梁100的内侧表面的夹角中较小者α为60°-90°。

在本实用新型的一些实施例中，横梁100一个壁面有增强层200，其中前防撞梁设置增强层200的壁面朝向车辆的前方，后防撞梁设置增强层200的壁面朝向车辆的后方。其中，增强层200包括多层层叠设置的单向碳纤维预浸带，各层单向碳纤维预浸带中碳纤维走向一致。单向碳纤维预浸带具有在其延伸方向上优良的应力传递性能。在本实施例中，单向碳纤维预浸带是将单向无编织的碳纤维预浸料沿着同一个方向层叠铺层、压制而成。碳纤维预浸料的组成部分主要为碳纤维丝和热塑性树脂。

优选地，单向碳纤维预浸带中碳纤维走向与横梁100的长度方向一致；在受到撞击时，可以很好的将应力传递至整个横梁100。

在本实用新型的一些实施例中，单向碳纤维预浸带的单层厚度为0.1-0.2mm，和/或单向碳纤维预浸带的层叠层数为8-15层。采用碳纤维增强层200，能够保证在横梁100同等性能下，更低的质量，从而减小在撞击时，车辆的惯性，提升整车的安全性能。

在本实用新型的一些实施例中，横梁100的朝向增强层200的表面的粗糙度为40-60μm。通过对横梁100表面的粗化处理，提高铝合金与碳纤维层的结合力。

在上述实施例的基础上，横梁100与增强层200的连接方式是通过熔融的碳纤维层的表层塑胶与粗化后的铝合金进行连接。在碳纤维层铺层完成后，将其与表面粗化过的铝合金横梁100放入成型模具中模压一体成型，两者通过熔融的整体热塑性碳纤维层表层塑胶与铝合金横梁100粘接在一起。其中碳纤维层可采用热塑性碳纤维编织布。或者碳纤维层可采用热塑性碳纤维单向带。或者碳纤维层可采用热塑性碳纤维编织布和热塑性碳纤维单向带混用，例如层叠复合混用。

在本实用新型的一些实施例中，横梁100在其长度方向上的端部通过吸能模块300连接于纵梁，以进一步提高车辆的防撞性能。

在本实用新型的一些实施例中，吸能模块300设置于横梁100背向增强层200的壁面，即设置在前防撞梁的后方，后防撞梁的前方。吸能模块300包括吸能盒310与缓冲块320，吸能盒310与缓冲块320的一端部连接横梁100，另一端部通过第一连接板330连接。在横梁100的长度方向，缓冲块320相对于吸能盒310更靠近横梁100的端部。在本实施例中，吸能模块300可设置为多组，多组吸能模块300在横梁100的长度方向上排布。优选地，吸能模块300设置为两组，两组吸能模块300对称设置在横梁100的两端部。

在本实用新型的一些实施例中，如图3和图5所示，缓冲块320包括彼此连接的第一缓冲部321和第二缓冲部322；可以理解的是，第一缓冲部321和第二缓冲部322分别与所连接横梁100的结合面相匹配。第一缓冲部321相对于第二缓冲部322更靠近横梁100的端部，并且第一缓冲部321的竖向尺寸小于第二缓冲部322的竖向尺寸。缓冲块320通过外窄内宽的设置，与横梁100的弧形结构能够好地贴合，方便应力的传递，从而提高该防撞梁的防撞性能。

在本实用新型的一些实施例中，第一缓冲部321与第二缓冲部322的相邻侧壁之间设置有第二连接板324，第二连接板324设置有固定孔，第二连接板324与第一连接板330固定连接。可选地，第二连接板324与第一连接板330可通过固定件穿设固定连接，固定件可以是螺杆。利用缓冲块320外窄内宽的设置，在整体凹进处设置第二连接板324，在不影响缓冲块320的结构性能的同时，方便缓冲块320的安装与固定。

在上述实施例的基础上，第一缓冲部321的对称面与第二缓冲部322的对称面重合；和/或第二连接板324与缓冲块320的对称面垂直。以此，缓冲块320整体是对称结构，以分散受力，提高车辆的安全性能。

在本实用新型的一些实施例中，缓冲块320内设置多个第一隔板323；多个第一隔板323交叉设置，以将缓冲块320的内腔分隔为沿横梁100宽度方向贯通的网格状的腔体。优选地，第一隔板323交叉角度为直角。增强防撞梁的防撞吸能效果，网格状结构，力学性能较好，在保证其性能的同时，实现轻量化。在本实施例中，缓冲块320的壁厚为2-3mm。

在本实施例中，缓冲块320采用高韧性的吸能材料，优选地，采用PC/PBT(聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二酯)共混合金塑料材质，由密炼工艺制得PC/PBT颗粒材料，通过注塑工艺得到成品。起到增强偏置碰撞的保护作用，同时达到轻量化的需求。缓冲块320通过胶接的方式与横梁100连接，其使用的结构胶为环氧树脂基结构胶，胶接强度80MPa-90MPa。

在本实用新型的一些实施例中，吸能盒310的一端部与横梁100连接；可以理解的是，吸能盒310与所连接横梁100的结合面相匹配。

在本实用新型的一些实施例中，吸能盒310内设置第二隔板311；第二隔板311将吸能盒310的内腔分隔为两个沿横梁100宽度方向贯通的腔体。吸能盒310通过第二隔板311分隔为“日”字状空心结构，吸能盒310的轴线与汽车前进方向一致。通过第二隔板311设置达到更好地力学性能。

在本实用新型的一些实施例中，吸能盒310的侧壁上开设有多个弱化槽，弱化槽用于引导盒体在车体发生碰撞时进行溃缩。

在本实施例中，吸能盒310采用铝合金挤压成型，吸能盒310分别与横梁100、第一连接板330通过焊接的方式连接，结构刚度大,整体性较好。

在本申请的一些实施例中，还设置有拖车螺栓400套，拖车螺栓400套贯穿横梁100并固定连接至吸能盒310。拖车螺栓400可以设置为一个或两个，两个拖车螺栓400对称设置在横梁100的两端部。可选地，拖车螺栓400分别与横梁100、吸能盒310焊接连接，提高拖车螺栓400与横梁100的连接稳固性。

另一方面，本实用新型提供了一种车辆，包括上述的防撞梁。在横梁100上设置碳纤维铺层与双缓冲结构，采用碳纤维层、树脂合金、铝合金的多材料复合设计，能够减轻防撞梁重量，实现轻量化设计的同时，保证防撞梁的强度满足其碰撞要求。同时，为了应对未来汽车平台化重量跨度大的问题，该产品通过优化防撞梁结构设计，能够以较低的成本来实现跨重量梯度车型防撞梁的灵活调整。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。

Claims (10)

1.一种防撞梁，其特征在于，包括：

横梁；

增强层，所述增强层覆盖所述横梁的一个壁面，所述增强层包括多层层叠设置的单向碳纤维预浸带，各层所述单向碳纤维预浸带中碳纤维走向一致；

吸能模块，所述吸能模块设置于所述横梁背向所述增强层的壁面，所述吸能模块包括：

吸能盒，所述吸能盒的一端部与所述横梁连接；

缓冲块，所述缓冲块的一端部连接至所述横梁，且所述缓冲块相对于所述吸能盒更靠近所述横梁的端部；

第一连接板，所述第一连接板连接于所述吸能盒和所述缓冲块的远离所述横梁的端部。

2.根据权利要求1所述的一种防撞梁，其特征在于，所述单向碳纤维预浸带的单层厚度为0.1-0.2mm，和/或

所述单向碳纤维预浸带的层叠层数为8-15层。

3.根据权利要求1所述的一种防撞梁，其特征在于，所述单向碳纤维预浸带中碳纤维走向与所述横梁的长度方向一致。

4.根据权利要求1所述的一种防撞梁，其特征在于，所述横梁的朝向所述增强层的表面的粗糙度为40-60μm。

5.根据权利要求1所述的一种防撞梁，其特征在于，所述缓冲块包括彼此连接的第一缓冲部和第二缓冲部；

所述第一缓冲部相对于所述第二缓冲部更靠近所述横梁的端部，并且所述第一缓冲部的竖向尺寸小于所述第二缓冲部的竖向尺寸。

6.根据权利要求5所述的一种防撞梁，其特征在于，所述第一缓冲部与所述第二缓冲部的相邻侧壁之间设置有第二连接板，所述第二连接板设置有固定孔，所述第二连接板与所述第一连接板固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种防撞梁，其特征在于，所述第一缓冲部的对称面与所述第二缓冲部的对称面重合；和/或

所述第二连接板与所述缓冲块的对称面垂直。

8.根据权利要求1所述的一种防撞梁，其特征在于，所述缓冲块内设置多个第一隔板；多个所述第一隔板交叉设置，以将所述缓冲块的内腔分隔为沿所述横梁宽度方向贯通的网格状的腔体；和/或

所述吸能盒内设置第二隔板；所述第二隔板将所述吸能盒的内腔分隔为两个沿所述横梁宽度方向贯通的腔体。

9.根据权利要求1所述的一种防撞梁，其特征在于，还设置有拖车螺栓套，所述拖车螺栓套贯穿所述横梁并固定连接至所述吸能盒。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的防撞梁。