一种复合式结构车门防撞梁及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种复合式结构车门防撞梁及其制造方法，所述车门防撞梁包括防撞梁外板，所述防撞梁外板中部设有复合材料内板；所述制造方法，具体为：(1)制作车门防撞梁外板；(2)对防撞梁外板中部表面进行除油清理；(3)将碳纤维预浸料进行阶梯型铺层；(4)将车门防撞梁外板中部放入复合材料模压阴模中，并定位；将碳纤维预浸料铺层定位在车门防撞梁外板上；(5)使防撞梁外板和碳纤维预浸料铺层固化成型，完成复合材料内板和防撞梁外板的胶接，制成复合式结构车门防撞梁；本发明在满足车门轻量化要求下，保证提高车门防撞梁强度的同时，采用复合材料对高强钢进行加强，大幅度地提高防撞梁的抗变形刚度，为乘员提供车门侧的碰撞保护。
【专利说明】
一种复合式结构车门防撞梁及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及汽车车门构造领域，具体涉及一种复合式结构车门防撞梁及其制造方法。
【背景技术】
[0002]车门防撞梁是汽车被动安全领域中非常关键的一个部件。汽车侧面是车体中强度较薄弱的部分。轿车在侧碰情况下，车内乘员与强烈贯穿的碰撞物之间仅隔着车门20-30厘米的距离，因而，侧碰撞对乘员的伤害有时常常是致命的。正因为如此，轿车车门内外板之间通常都设置有防撞梁，对车门进行加固。
[0003]通常，在汽车的侧门夹层中间布置一两根坚固的钢梁构成侧门防撞梁，侧门防撞梁常常采用高强钢材料成型。防撞梁的作用如下:当侧门受到撞击时，坚固的防撞梁能大大减轻侧门的变形程度，从而减少汽车撞击对车内乘员的伤害。因此，车门防撞梁本身的强度和刚度是汽车侧碰撞过程中非常关键的一个部件。
[0004]众多周知，汽车轻量化设计与制造是当前汽车行业孜孜以求的目标。作为既是安全件也是覆盖件的汽车前后车门，严格控制其结构重量还可以改善车门悬垂问题。然而，为了安全性考虑，现有的车门防撞梁，使得车门较重，在满足安全性要求下，不能满足车门轻量化要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供既能在汽车侧碰撞时提供安全保护，保证安全性，又能满足车门轻量化要求的复合式结构车门防撞梁及其制造方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]该种复合式结构车门防撞梁，包括防撞梁外板，所述防撞梁外板中部设有复合材料内板。
[0008]所述复合材料内板胶接在所述防撞梁外板中部上。
[0009]所述复合材料内板由碳纤维预浸料从下到上呈阶梯形铺层制成。
[0010]碳纤维预浸料相邻层在两侧上错开的宽度均为25.4mm。
[0011]所述碳纤维预浸料的铺层顺序为[90/0/90/0] S。
[0012]所述防撞梁外板和汽车车门铰链加强板焊接。
[0013]该种的复合式结构车门防撞梁的制造方法，具体为:
[0014](I)制作车门防撞梁外板；
[0015](2)对防撞梁外板中部表面进行除油清理；
[0016](3)选取碳纤维预浸料为原料，按照车门防撞梁的性能要求，确定复合材料内板的铺层层数和顺序，将碳纤维预浸料进行阶梯型铺层；
[0017](4)将车门防撞梁外板中部放入复合材料模压阴模中，并定位;然后将步骤(3)得到的碳纤维预浸料铺层定位在车门防撞梁外板上；
[0018](5)采用复合材料模压阴模及模压阳模，通过模压阴模及模压阳模的压力，在高温高压下使防撞梁外板和碳纤维预浸料铺层固化成型，完成复合材料内板和防撞梁外板的胶接，制成复合式结构车门防撞梁。
[0019]所述步骤(2)中，采用丙酮溶剂对车门防撞梁外板中部表面进行除油清理;所述步骤(3)中，碳纤维预浸料铺层顺序为[90/0/90/0 ] s。
[0020]所述步骤(3)中，碳纤维预浸料进行阶梯型铺层时，碳纤维预浸料相邻层在两侧上错开的宽度均为25.4mm。
[0021]所述步骤(5)中，模压阴模上设有和防撞梁外板中部适配的凹槽，模压阳模上设有和模压阴模上凹槽适配的压头。
[0022]本发明的优点在于:本发明在不过多增加车门重量，满足车门轻量化要求下，保证提高车门防撞梁强度的同时，采用复合材料对高强钢部分进行加强，大幅度地提高防撞梁的抗变形刚度，有效为乘员提供车门侧的碰撞保护。和传统汽车防撞梁相比，防撞梁外板中部的复合材料内板极大地提高车门防撞梁的刚度和强度。同时能够克服单一碳纤维复合材料去设计车门防撞梁，由于材料本身的脆性所具有的风险性。
【附图说明】
[0023]下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0024]图1为本发明复合式结构车门防撞梁的结构示意图。
[0025]图2为本发明复合式结构车门防撞梁的复合材料内板的铺层示意图。
[0026]图3为用于本发明复合式结构车门防撞梁的模压阴模的结构示意图。
[0027]图4为用于本发明复合式结构车门防撞梁的模压阳模的结构示意图。
[0028]图5为本发明复合式结构车门防撞梁的固化成型的示意图。
[0029]上述图中的标记均为:
[0030]1、复合材料内板，2、防撞梁外板，3、碳纤维预浸料，4、模压阴模，5、模压阳模，6、凹槽，7、压头。
【具体实施方式】
[0031]下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0032]如图1及图2所示，该种复合式结构车门防撞梁，包括防撞梁外板2，防撞梁外板2和传统防撞梁结构相同，防撞梁外板2中部设有复合材料内板I。在不过多增加车门重量，满足车门轻量化要求下，保证提高车门防撞梁强度的同时，采用复合材料对高强钢中部进行加强，大幅度地提高防撞梁的抗变形刚度，有效为乘员提供车门侧的碰撞保护。
[0033]碳纤维复合材料，是比强度、比刚度远远高于高强钢等金属材料，是汽车轻量化的最佳材料，如果将其应用于车门防撞梁的设计，将能极大地提高车门防撞梁的刚度和强度，同时能有效减轻车门重量。和传统汽车防撞梁相比，防撞梁外板2中部的复合材料内板I极大地提高车门防撞梁的刚度和强度。同时能够克服单一碳纤维复合材料去设计车门防撞梁，由于材料本身的脆性所具有的风险性。
[0034]复合材料内板I胶接在防撞梁外板2中部上。复合材料内板I能够可靠稳固的固定在防撞梁外板2上。
[0035]复合材料内板I由碳纤维预浸料3从下到上呈阶梯形铺层制成。碳纤维预浸料3从下到上呈阶梯形铺层，能够有效防止应力集中和胶接分层，进一步提高车门防撞梁的结构强度和抗变形强度。
[0036]作为优选方案，碳纤维预浸料3相邻层在两侧上错开的宽度均为25.4mm。即从下到上的第一层碳纤维预浸料3比第二层碳纤维预浸料3在两侧上各宽25.4mm，总共宽50.8mm;第二层碳纤维预浸料3比第三层碳纤维预浸料3在两侧上各宽25.4mm，总共宽50.8mm。依次类推，碳纤维预浸料3从下到上呈阶梯形铺层构成复合材料内板I。
[0037]碳纤维预浸料3的铺层顺序为[90/0/90/0]s，具体为第一层(最底层)碳纤维预浸料3的纤维方向和水平方向垂直，第二层的纤维预浸料3的纤维方向和水平方向平行，第三层的纤维预浸料3的纤维方向和水平方向垂直，第四层的纤维预浸料3的纤维方向和水平方向平行;依次类推，完成碳纤维预浸料3的阶梯铺层，且所有纤维预浸料3两端以纤维预浸料3中部中线为对称线对称设置。碳纤维预浸料3的铺层设置，使得复合材料内板I具有很好的抗变形能力，以提高车门防撞梁的抗变形性能。
[0038]防撞梁外板2和汽车车门铰链加强板焊接。本发明车门防撞梁保留了传统金属车门防撞梁与铰链加强板的连接形式，保证了结构强度。同时在保证提高车门防撞梁强度的同时，采用复合材料对高强钢部分进行加强，大幅度地提高防撞梁的抗变形刚度;为了防止应力集中和胶接分层，复合材料(内板)部分进行阶梯铺层设计。
[0039]上述的复合式结构车门防撞梁的制造方法，具体为:
[0040](I)制作车门防撞梁外板2;
[0041 ] (2)对车门防撞梁外板2中部表面进行除油清理；
[0042](3)选取碳纤维预浸料3为原料，按照车门防撞梁的性能要求，确定复合材料内板I的铺层层数和顺序，将碳纤维预浸料3进行阶梯型铺层；
[0043](4)将车门防撞梁外板2中部放入复合材料模压阴模中，并定位;然后将步骤(3)得到的碳纤维预浸料3铺层定位在车门防撞梁外板2上；
[0044](5)采用复合材料模压阴模4和模压阳模5，通过模压阴模4和模压阳模5的压力，在高温高压下使防撞梁外板2和碳纤维预浸料3铺层固化成型，完成复合材料内板I和防撞梁外板2的胶接，制成复合式结构车门防撞梁。
[0045]所述步骤(2)中，采用丙酮溶剂对防撞梁外板2中部表面进行除油清理，保证防撞梁外板2和复合材料内板I的可靠胶接。
[0046]所述步骤(3)中，选取3K碳纤维预浸料3，碳纤维预浸料3的铺层顺序为[90/0/90/0]so
[0047]所述步骤(3)中，碳纤维预浸料3进行阶梯型铺层时，碳纤维预浸料3相邻层在两侧上错开的宽度均为25.4mm;能够有效防止应力集中和胶接分层，进一步提高车门防撞梁的结构强度和抗变形强度。
[0048]参阅图3-图5，所述步骤(5)中，模压阴模4上设有和防撞梁外板2中部适配的凹槽6，模压阳模5上设有和模压阴模4上凹槽6适配的压头7。模压阴模4和模压阳模5压紧后，实现复合材料内板I和防撞梁外板2的胶接。
[0049]本发明和传统汽车防撞梁相比，防撞梁外板2中部的复合材料内板I极大地提高车门防撞梁的刚度和强度。在不过多增加车门重量，满足轻量化要求下，保证提高车门防撞梁强度的同时，采用复合材料对高强钢部分进行加强，大幅度地提高防撞梁的抗变形刚度，有效为乘员提供车门侧的碰撞保护。
[0050]显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种复合式结构车门防撞梁，包括防撞梁外板，其特征在于:所述防撞梁外板中部设有复合材料内板。2.如权利要求1所述的复合式结构车门防撞梁，其特征在于:所述复合材料内板胶接在所述防撞梁外板中部上。3.如权利要求1所述的复合式结构车门防撞梁，其特征在于:所述复合材料内板由碳纤维预浸料从下到上呈阶梯形铺层制成。4.如权利要求3所述的复合式结构车门防撞梁，其特征在于:碳纤维预浸料相邻层在两侧上错开的宽度均为25.4mm。5.如权利要求4所述的复合式结构车门防撞梁，其特征在于:所述碳纤维预浸料的铺层顺序为[90/0/90/0] S。6.如权利要求1-5任一项所述的复合式结构车门防撞梁，其特征在于:所述防撞梁外板和汽车车门铰链加强板焊接。7.—种权利要求1-6任一项所述的复合式结构车门防撞梁的制造方法，其特征在于:具体为: (1)制作车门防撞梁外板； (2)对防撞梁外板中部表面进行除油清理； (3)选取碳纤维预浸料为原料，按照车门防撞梁的性能要求，确定复合材料内板的铺层层数和顺序，将碳纤维预浸料进行阶梯型铺层； (4)将车门防撞梁外板中部放入复合材料模压阴模中，并定位;然后将步骤(3)得到的碳纤维预浸料铺层定位在车门防撞梁外板上； (5)采用复合材料模压阴模及模压阳模，通过模压阴模及模压阳模的压力，在高温高压下使防撞梁外板和碳纤维预浸料铺层固化成型，完成复合材料内板和防撞梁外板的胶接，制成复合式结构车门防撞梁。8.如权利要求7所述的复合式结构车门防撞梁的制造方法，其特征在于:所述步骤(2)中，采用丙酮溶剂对车门防撞梁外板中部表面进行除油清理;所述步骤(3)中，碳纤维预浸料铺层顺序为[90/0/90/0 ] S ο9.如权利要求7所述的复合式结构车门防撞梁的制造方法，其特征在于:所述步骤(3)中，碳纤维预浸料进行阶梯型铺层时，碳纤维预浸料相邻层在两侧上错开的宽度均为25.4mmο10.如权利要求7所述的复合式结构车门防撞梁的制造方法，其特征在于:所述步骤(5)中，模压阴模上设有和防撞梁外板中部适配的凹槽，模压阳模上设有和模压阴模上凹槽适配的压头。
【文档编号】B60J5/04GK106080138SQ201610587196
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月25日 公开号201610587196.8, CN 106080138 A, CN 106080138A, CN 201610587196, CN-A-106080138, CN106080138 A, CN106080138A, CN201610587196, CN201610587196.8
【发明人】张静, 唐少俊, 熊建民
【申请人】奇瑞汽车股份有限公司