[发明专利]一种复合式汽车吸能盒

说明书

本发明的目的是提出一种轻量化、性能优异、稳定可靠的复合式汽车吸能盒。本发明的复合式汽车吸能盒由安装基座及吸能筒构成，所述安装基座由钢材或者铝合金材料制成，所述吸能筒由碳纤维复合材料制成；所述安装基座和吸能筒均为锥形结构，所述安装基座设有法兰面；吸能筒的大头端套接于安装基座上，并与安装基座胶接固定。本发明的复合式汽车吸能盒中，圆锥型碳纤维复合材料制成的吸能筒为主要的吸能部分，可以大大减轻重量。由于采用了变截面的外形设计，在汽车正碰、偏置碰撞的过程中，吸能筒能够比较彻底地碎裂破坏，通过纤维断裂、层合板分层、树脂碎裂等诸多的形式吸收能量，从而获得稳定的吸能效果。同时安装基座能为吸能筒提高稳定的支撑。

技术领域

本发明涉及汽车零部件设计与制造技术领域，具体涉及到一种利用不同材料制成的复合式汽车吸能盒。

背景技术

目前，随着排放标准的提高和节能减排的压力日益增大，国内外汽车制造商都注重对车身进行减重。在众多车身减重的措施中，采用比强度和比模量高的新材料就是一项有效的减重措施。如大量金属、高强钢、碳纤维复合材料等高强度材料正在应用于汽车结构的设计与制造。其中，碳纤维复合材料地应用不但能大幅度降低车身重量，还能极大地提高汽车的安全性能。

近年来，由于具有优异的比吸能（Specific energy absorption）特性，碳纤维复合材料逐渐成为汽车抗碰撞性能设计的备选材料。碳纤维复合材料的比吸能能力远远高于传统的钢材与铝合金，也高于玻璃纤维增强复合材料和Kevlar/碳纤维等混杂复合材料。尽管碳纤维复合材料有出类拔萃的比吸能特性，但是由于各向异性材料独特的力学特性，只有对吸能盒的外型、结构、铺层等进行科学的优化设计才能发挥其最佳的冲击吸能能力，以保障汽车最佳的被动安全性能。

发明内容

本发明的目的是提出一种轻量化、性能优异、稳定可靠的复合式汽车吸能盒。

本发明的复合式汽车吸能盒由安装基座及吸能筒构成，所述安装基座由钢材或者铝合金材料制成，所述吸能筒由碳纤维复合材料制成；所述安装基座和吸能筒均为锥形结构，所述安装基座设有法兰面；所述吸能筒的大头端套接于安装基座上，并与安装基座胶接固定。

安装基座的法兰面通过紧固螺栓与车身防撞主梁进行机械连接，吸能筒与安装基座通过插接与胶接的组合连接形式进行连接。采用这种连接的优点有：1、与机械连接相比，省去了不必要的紧固件；2、与传统的胶接相比，利用吸能筒与安装基座的间隙配合，能有效控制胶层的厚度；3、吸能筒与安装基座都为圆锥形，很容易安装，能保证很高的安装精度；4、安装的稳固性很高，碰撞破坏后，即使圆锥型碳纤维复合材料部分已经损坏，吸能盒的安装基座部分还可以继续使用，最大限度保护了汽车车身。

进一步地，为避免吸能筒相对安装基座移动，所述吸能筒的大头端与所述安装基座的法兰面相抵。

进一步地，为了保证胶接强度，所述安装基座的长度大于50mm。另外，碰撞破坏后，即使吸能筒已经损坏，安装基座还可以继续使用，最大限度保护了汽车车身。

进一步地，所述吸能筒的内侧面与安装基座的外侧面为间隙配合，配合间隙为0.2mm～0.25 mm，从而获得最佳的胶结强度。

进一步地，为实现更好的渐变溃缩效果，所述吸能筒及安装基座的厚度由小头端向大头端逐渐增加。

具体来说，所述吸能筒采用（0/90）3/03(0/90)3的纤维铺层通过预浸料工艺或RTM工艺成型；所述纤维铺层采用3K、6K碳纤维斜纹织物和3K、6K碳纤维单向织物制成；所述吸能筒与安装基座通过环氧树脂胶粘结。

本发明的复合式汽车吸能盒中，圆锥型碳纤维复合材料制成的吸能筒为主要的吸能部分，可以大大减轻重量。由于采用了变截面的外形设计，在汽车正碰、偏置碰撞的过程中，吸能筒能够比较彻底地碎裂破坏，通过纤维断裂、层合板分层、树脂碎裂等诸多的形式吸收能量，从而获得稳定的吸能效果，同时安装基座能为吸能筒提高稳定的支撑。