碳纤维复合材料防撞梁.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921136763.3 (22)申请日 2019.07.19 (73)专利权人 浙江大学滨海产业技术研究院 地址 300301 天津市滨海新区滨海科技园 高新六路39号9-3-301 专利权人 浙江大学 (72)发明人 郑传祥毛义华张卫平苏航 林娇窦丹阳 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 林怀禹 (51)Int.Cl. B60R 19/03(2006.01) B60R 19/18(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明。

2、专利 (54)实用新型名称 一种碳纤维复合材料防撞梁 (57)摘要 本实用新型公开了一种碳纤维复合材料防 撞梁。 两个吸能盒的上端分别与防撞杆两端内侧 面固接， 下端与基座固接， 防撞杆沿长度呈弓形 分布且两端对称， 凸面朝外。 制备方法为： 根据防 撞梁的各部位受载荷的大小、 抗冲击能力， 设计 防撞杆内衬和防撞杆外壳的厚度； 根据防撞杆 上、 下内衬的厚度， 在内模具上敷设对应的碳纤 维层数及相应的角度， 合上外模具， 固化， 脱模而 成； 将两防撞杆的直角过渡一侧粘结成矩形组合 内衬， 其外面敷设或者缠绕碳纤维编织布， 用模 压固化而成。 本实用新型采用碳纤维复合材替代 传统铝合金的防撞。

3、梁， 重量减轻； 根据防撞梁受 力特点， 将承受冲击和弯曲等不同性质载荷的位 置敷设不同的碳纤维角度和密度， 以增强抗冲击 能力。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 210760624 U 2020.06.16 CN 210760624 U 1.一种碳纤维复合材料防撞梁， 其特征在于： 包括防撞杆(1)和两个吸能盒(2)； 两个吸 能盒(2)的上端面分别与防撞杆(1)两端内侧面固接， 两个吸能盒(2)的下端面分别与基座 固接， 防撞杆(1)整体沿长度方向呈弓形分布且两端对称， 防撞杆(1)弓形的凸面朝外； 所述 两个吸能盒(2)材料为铝合金或塑韧好的钢材。 2.根据权利要求1所述的一。

4、种碳纤维复合材料防撞梁， 其特征在于： 所述防撞杆(1)由 防撞杆上内衬(3)和防撞杆下内衬(4)上下叠合胶接， 其截面形状呈 “日” 字形框架，“日” 字 形框架外包覆防撞杆外壳(5)， 防撞杆上内衬(3)和防撞杆下内衬(4)相结合的部位是直角 过渡、 完全贴合， 防撞杆上内衬(3)和防撞杆下内衬(4)的另一侧均是圆角过渡， 圆角为 R5mm-R50mm。 3.根据权利要求2所述的一种碳纤维复合材料防撞梁， 其特征在于： 所述防撞杆上内衬 (3)和防撞杆下内衬(4)的纤维分布均为： (0 ， 30 ， -30 ， 0 )x， X是敷设的重复次数， 纤维厚 度达到设计所需的厚度。 4.根据权利。

5、要求2所述的一种碳纤维复合材料防撞梁， 其特征在于： 所述防撞杆外壳 (5)采用纤维布敷设或者缠绕在防撞杆上内衬(3)和防撞杆下内衬(4)叠合在一起的 “日” 字 形框架外面。 5.根据权利要求4所述的一种碳纤维复合材料防撞梁， 其特征在于： 所述防撞杆外壳 (5)的壁厚与防撞杆上内衬(3)和防撞杆下内衬(4)的壁厚为相同或不相同， 是根据强度需 要设计而定。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210760624 U 2 一种碳纤维复合材料防撞梁 技术领域 0001 本实用新型涉及防撞梁， 特别是涉及一种碳纤维复合材料防撞梁。 背景技术 0002 随着世界各国对燃油车禁止销售做出最后时间表， 。

6、电动车和其他新能源汽车的使 用越来越多， 电动车由于储电能力有限、 电池包本身重量很大， 因此需要对汽车整体结构进 行减重， 而传统汽车采用高强钢、 铝合金替代低强度钢减重已经接近极限， 纤维增强的复合 材料因强度高、 重量轻是很好的替代材料， 采用碳纤维复合材料防撞梁结构重量可以减重 30%以上。 随着碳纤维成本的降低， 纤维增强类复合材料在汽车领域的应用将越来越多。 0003 根据防撞梁的受力特点和制造方便， 防撞梁大多为矩形截面， 为了增加防撞能力， 在防撞梁中间增加横档， 使截面形状从 “口” 形变成 “日” 形， 这样的改变材料增加不大， 而抗 弯截面模量则可以增加很多。 根据计算，。

7、 这样改变以后， 单位面积抗弯模量可以增加约20%。 另一方面， 由于碳纤维复合材料制造过程中，“口” 防撞梁容易制造，“日” 形防撞梁因中间横 档无法很好地成型而变得很难制造， 因此提出了本制造方法， 既可以提高抗撞击能力， 又可 以方便成型的制造方法。 实用新型内容 0004 针对量大面广的电动汽车对车身各结构轻量化的要求， 又要满足低成本和大批量 生产的要求， 本实用新型的目的在于提供一种碳纤维复合材料防撞梁， 使截面形状从 “口” 形变成 “日” 形， 既可以提高抗撞击能力， 又可以方便成型的制造方法。 0005 本实用新型采用的技术方案是： 0006 本实用新型包括防撞杆和两个吸能盒。

8、； 两个吸能盒的上端面分别与防撞杆两端内 侧面固接， 两个吸能盒的下端面分别与基座固接， 防撞杆整体沿长度方向呈弓形分布且两 端对称， 防撞杆弓形的凸面朝外。 0007 所述防撞杆由防撞杆上内衬和防撞杆下内衬上下叠合胶接， 其截面形状呈 “日” 字 形框架，“日” 字形框架外包覆防撞杆外壳， 上内衬和防撞杆下内衬相结合的部位是直角过 渡、 完全贴合， 防撞杆上内衬和防撞杆下内衬的另一侧均是圆角过渡， 圆角为R5mm-R50mm。 0008 所述防撞杆上内衬和防撞杆下内衬的纤维分布均为： (0 ， 30 ， -30 ， 0 )x， X是敷 设的重复次数， 纤维厚度达到设计所需的厚度。 0009 。

9、所述防撞杆外壳采用纤维布敷设或者缠绕在防撞杆上内衬和防撞杆下内衬叠合 在一起的 “日” 字形框架外面。 0010 所述防撞杆外壳的壁厚与防撞杆上内衬和防撞杆下内衬的壁厚为相同或不相同， 是根据强度需要设计而定。 0011 所述吸能盒材料为铝合金或塑韧好的钢材。 0012 本实用新型具有的有益效果是： 0013 1)采用轻质、 高强的碳纤维复合材料防撞梁替代传统铝合金或者高强钢防撞梁， 说明书 1/3 页 3 CN 210760624 U 3 重量减轻30%以上； 0014 2)由于碳纤维复合材料的可设计性， 根据防撞梁受力特点， 可以将承受冲击和弯 曲等不同性质载荷的位置敷设不同的碳纤维角度和。

10、密度， 以增强抗冲击能力； 0015 3)采用本实用新型可以将矩形防撞梁内部的横档制造出来， 提高防撞梁的抗冲击 能力， 提高材料的利用率。 0016 本实用新型因重量轻和可大批量生产的特点， 可作为各类汽车的前、 后防撞梁和 其它装置需要防撞的设施。 附图说明 0017 图1是本实用新型的结构主视图。 0018 图2是图1的A-A剖视图。 0019 图3是图2中防撞杆上内衬的截面图。 0020 图中： 1、 防撞杆， 2、 吸能盒， 3、 防撞杆上内衬， 4、 防撞杆下内衬， 5、 防撞杆外壳 具体实施方式 0021 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。 0022 如图1、 图2。

11、、 图3所示， 本实用新型包括防撞杆1和两个吸能盒2； 两个吸能盒2的上 端面分别与防撞杆1两端内侧面固接， 两个吸能盒2的下端面分别与基座固接， 防撞杆1整体 沿长度方向呈弓形分布且两端对称， 防撞杆1弓形的凸面朝外。 弓形的凸面朝外有利于抗冲 击； 受到撞击时， 防撞杆1首先弹性变形吸收一部分能量； 当撞击力很大时， 比防撞杆1强度 弱的吸能盒发生塑性变形而发生溃缩， 吸收极大部分撞击能量， 从而起到防撞保护功能。 0023 所述防撞杆1由防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4上下叠合胶接， 其截面形状呈 “日” 字形框架，“日” 字形框架外包覆防撞杆外壳5， 上内衬3和防撞杆下内衬4相结合的部位。

12、 是直角过渡、 完全贴合， 防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的另一侧均是圆角过渡， 圆角为 R5mm-R50mm。 0024 所述防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的纤维分布均为： (0 ， 30 ， -30 ， 0 )x， X是 敷设的重复次数， 纤维厚度达到设计所需的厚度。 由于防撞梁的抗撞击能力、 强度与纤维分 布角度直接相关， 本实施方案的这种纤维分布方式在所有纤维分布中具有的有益效果是防 撞能力强， 制造容易， 材料利用率高， 因此具有最佳的分布方式。 0025 所述防撞杆外壳5采用纤维布敷设或者缠绕在防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4叠 合在一起的 “日” 字形框架外面。 0026 所述防撞。

13、杆外壳5的壁厚与防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的壁厚为相同或不相 同， 是根据强度需要设计而定。 0027 本实用新型的步骤如下： 0028 1)根据防撞梁的各部位受载荷的大小、 抗冲击能力要求， 设计防撞杆内衬和防撞 杆外壳的厚度； 0029 2)根据防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的厚度要求， 敷设方法及计算X的数值， 在 内模具上敷设对应的碳纤维层数及相应的角度， 达到所需厚度后， 合上外模具， 在固化炉里 80-200进行固化， 脱模而成； 说明书 2/3 页 4 CN 210760624 U 4 0030 3)将防撞杆上内衬3和防撞杆下内衬4的直角过渡一侧用胶合剂粘结在一起， 80- 。

14、200固化后， 组成一个矩形组合内衬， 去除矩形组合内衬外表面的毛刺和胶水凸起， 确保 外形平整、 光滑和所需的尺寸； 0031 4)在矩形组合内衬的外面敷设或者缠绕所需厚度的碳纤维编织布， 用模压固化后 即完成防撞杆(1)的制造； 0032 5)将两个吸能盒2的上端面分别与防撞杆1两端内侧面固接而成。 0033 所述吸能盒2材料为铝合金或塑韧好的钢材。 0034 除了所述的模压成型方法外， 还可以是RTM、 热压罐、 真空注射树脂成型等成型方 法。 说明书 3/3 页 5 CN 210760624 U 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 210760624 U 6 图3 说明书附图 2/2 页 7 CN 210760624 U 7 。