[发明专利]纤维包覆的镁管状结构部件

说明书

技术领域

本发明涉及镁基合金管状结构部件的加强用于增加能量吸收，尤其是沿部件轴线的压缩载荷的吸收。更具体地，本发明涉及纤维包覆的镁合金管。这种管在例如对车辆保险杠以及其他车辆结构部件（其用于吸收压缩载荷或冲击）的持续冲击中显示了显著增加的能量吸收能力。

背景技术

不断地需要减小车辆部件的质量以提高的燃料经济性。并且不断地需要将应用的镁合金作为车辆应用中减小重量的部件而装配。

本发明的目的是为了提高的能量吸收而装配由镁基合金成形的管状部件，尤其是在部件受到沿管结构的纵向轴线的压缩载荷的时候。

发明内容

本文构思的是一对由镁合金成形的管可用于在支撑例如前端车辆保险杠时的能量吸收应用。在很多实施例中，管的截面可为圆柱形或陡圆锥形（截头的）以便接收压缩载荷。保险杠可附接到一对隔开的、水平对齐的、等长的圆管的面向前的端部并由其承载，同时管的后端固定到车身结构。适合的保险杠构件可放置在管上以接收例如相对低速冲击（其会以其他方式损坏车辆的邻近车身部分）。在这种管-保险杠布置中，管状构件被设计成接收沿管的轴线的突然压缩载荷（以可能的变形）并吸收这种冲击的大部分能量。管在轴向压缩载荷下会受到一些变形，但预计到的是其将充分保持其初始形状以避免对邻近车辆面板或其他结构造成损坏。然而，本文发明人发现了当挤出成形的镁合金（AZ31合金）管受到这种压缩载荷时，镁金属趋于渗透破裂，使管破碎，而不是以某些有限的变形吸收载荷。这种使管破碎的现象即使当圆镁合金管以整体的、内部的、半径加强肋挤出成形时仍然发生。

已经发现了镁合金管的能量吸收能力可通过利用纤维（优选地玻璃纤维）以包覆图案固定地包覆管的外圆周（或当管不是圆形时的周边）显著地增加，其中，当管的端部沿其纵向轴线被突然压缩时加固管以防向外破裂。通常，优选的是纤维被紧密地包覆，压缩与管的外表面接触并附接到管的表面。发现了这种纤维包覆允许镁管在管失效或严重损坏之前承受更大压缩载荷。

玻璃纤维，或其他非金属纤维，有时候优选的是包覆材料，因为在大多数管将被期望工作的环境下它们不会引起镁合金管的电化学腐蚀。玻璃纤维相对便宜并且可用于交织的或编织的层中，适合于围绕和抵靠管状结构的外表面拉伸并拉紧表面且结合到表面。在其他实施例中，连续玻璃纤维可以沿管的轴线隔开的带或在共同延伸的层中从管的一端到另一端绕管的外表面缠绕。在一些实施例中，在包覆之前、期间或之后，纤维可涂覆有适合的热塑性或热固性聚合物材料（有时候在本文称为树脂），以用于聚合物树脂包覆结合到管表面。有时候聚合物可用于将纤维从镁管表面隔离开以避免腐蚀。在其他实施例中，纤维或纤维的端部可被熔融或以其他方式结合到管的外表面以将纤维固定就位。纤维可被缠绕从而绕管的外表面施加连续的张力。在其他情况下，纤维包覆将被应用从而在管沿其纵向轴线被压缩装载时抑制管的向外变形。

镁合金管经常为具有纵向轴线的圆柱形，但是它们可以其他截面构造（例如方形，矩形或其他多边形）制备。而且，管可为具有不同截面的截头锥的形状。通常，用作压缩构件的圆锥管将具有适当陡的侧面以沿管的垂直轴线吸收压缩力。镁合金管可具有内部硬化构件以减小管在受到轴线压缩载荷时向内塌陷的趋势。这种管经常被挤出成形，但是它们可以其他方法（例如通过铸造或通过由金属片前驱体形状成形）而成形。

本发明的这些和其他目的和优点将从本发明实施例的一些例子的详细描述中变得明显。在这些例子中会要参考示出的附图，其在本说明书的下面部分描述。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种由镁基合金成形的管，所述管具有一定长度和纵向轴线；内部管表面和互补外部管表面，其与所述内部表面隔开以限定管壁；以及沿所述管的纵向轴线隔开的相对端表面；

所述管的尺寸和形状被设计为用作结构构件，所述结构构件用于接收压缩应力，所述压缩应力施加到所述管的端部并且沿所述管的轴线朝向所述管的相对端部作用；以及

所述管进一步包括从端部到端部绕所述管的外表面包覆的纤维，所述纤维被包覆以在所述管的外表面上施加约束力，从而通过施加到所述管的端部的压缩力来防止所述管的破裂；以及

包覆的纤维附接到所述管的外表面。

2. 如方案1所述的管，其特征在于，所述包覆的纤维涂覆有聚合物树脂并且树脂结合到所述管的外表面。

3. 如方案1所述的管，其特征在于，所述管具有至少一个肋，其延伸穿过所述管的轴线并且固定到所述管的内表面，从而通过施加到所述管的端部的压缩力来减小所述管的变形。