冲击吸收组件的制作方法

本公开涉及用于车辆的碰撞能量吸收组件。

背景技术：

碳纤维增强聚合物(以下简称为“CFRP”)零件坚固但是易碎，并且当在碰撞中受到弯曲或轴向载荷时会断裂。如果碳纤维增强聚合物零件断裂，则会损害零件的结构完整性。

诸如车架纵梁和副车架纵梁的纵向结构构件通常由钢成型，并且被设计成响应于在碰撞冲击载荷中施加的弯曲或轴向载荷而弯曲。与钢零件相比，碳纤维增强聚合物零件的强度和轻重量特性可能为车辆提供重量节省。然而，遭受碰撞冲击的零件通常并不是由碳纤维增强聚合物制成，因为该材料易碎且容易断裂，其中，零件所受的碰撞冲击必须被吸收以达到碰撞标准。在零件断裂时，其能量吸收的能力也基本丧失。

本公开针对解决上述以及如下文概括的其它问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种冲击吸收组件，以至少地实现在减轻重量同时增大能量吸收能力。

根据本公开的一方面，提供一种用于车辆的冲击吸收组件，该冲击吸收组件包括由金属零件连接的第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件。第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件彼此间隔开并且定位成以形成弯曲触发位置，其中，金属零件响应施加至组件的冲击载荷而弯曲。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于车辆的冲击吸收组件，该冲击吸收组件包括：第一碳纤维增强聚合物零件；与第一碳纤维增强聚合 物零件间隔开的第二碳纤维增强聚合物零件；将第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件连接在一起以形成弯曲触发位置的金属零件，其中金属零件响应冲击载荷弯曲。

根据本实用新型的一个实施例，金属零件为管状构件，管状构件限定从管状构件的第一端延伸至第二端的开口，并且其中，管状构件分别在第一端和第二端中接收第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件。

根据本实用新型的一个实施例，金属零件为比碳纤维增强聚合物第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件具有更大延展性的铝制品。

根据本实用新型的一个实施例，冲击吸收组件在车辆中纵向延伸且在前端冲击中经受弯曲载荷。

根据本实用新型的一个实施例，冲击吸收组件在车辆中纵向延伸且在侧面冲击中经受轴向载荷。

根据本实用新型的一个实施例，冲击吸收组件为纵向延伸梁。

根据本实用新型的一个实施例，冲击吸收组件为副车架臂。

根据本公开的另一方面，公开一种冲击吸收组件，其包括碳纤维增强聚合物零件，该碳纤维增强聚合物零件包括由金属弯曲铰链连接的第一部分和第二部分。金属铰链响应施加至组件的冲击力而弯曲，以防止碳纤维增强聚合物零件响应施加至组件的冲击载荷而断裂。

根据本实用新型的另一方面，提供一种冲击吸收组件，该冲击吸收组件包括：包括第一部分和第二部分的碳纤维增强聚合物零件；将第一部分与第二部分连接在一起的金属弯曲铰链，其中金属弯曲铰链响应施加至冲击吸收组件的冲击力弯曲，并且防止碳纤维增强聚合物零件断裂。

根据本实用新型的一个实施例，金属弯曲铰链为管状构件，管状构件限定从管状构件的第一端延伸至第二端的开口，并且其中，管状构件分别在第一端和第二端中接收第一部分和第二部分。

根据本实用新型的一个实施例，金属弯曲铰链为比碳纤维增强聚合物零件具有更大延展性的铝制品。

根据本实用新型的一个实施例，冲击吸收组件在车辆中纵向延伸并且在前端冲击中经受弯曲载荷。

根据本实用新型的一个实施例，冲击吸收组件在车辆中纵向延伸并且在侧面冲击中经受轴向载荷。

根据本实用新型的一个实施例，冲击吸收组件为纵向延伸梁。

根据本实用新型的一个实施例，冲击吸收组件为副车架臂。

本公开的另一方面涉及一种用于车辆的冲击吸收组件，该冲击吸收组件包括第一碳纤维增强聚合物零件、第二碳纤维增强聚合物零件和设于第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件之间的用于吸收冲击力的装置。

根据本实用新型的又一方面，提供一种用于车辆的冲击吸收组件，该冲击吸收组件包括：第一碳纤维增强聚合物零件；与第一碳纤维增强聚合物零件间隔开的第二碳纤维增强聚合物零件；以及设置在第一碳纤维增强聚合物零件与第二碳纤维增强聚合物零件之间的用于吸收冲击的装置。

根据本实用新型的一个实施例，用于吸收冲击的装置为管状构件，管状构件限定从管状构件的第一端延伸至第二端的开口，并且其中，管状构件分别在第一端和第二端中接收第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件。

根据本实用新型的一个实施例，用于吸收冲击的装置为比碳纤维增强聚合物第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件具有更大延展性的金属连接器。

本公开的替代方面可包含在一个或多个以上的冲击吸收组件中，其可包括：金属零件为管状构件，管状构件限定从该管状构件的第一端延伸至第二端的开口。管状构件可分别在第一端中和第二端中接收第一碳纤维增强聚合物零件和第二碳纤维增强聚合物零件。

冲击吸收组件的一个实例在车辆中纵向延伸，并且可在前端冲击中受到弯曲载荷，或在侧面冲击中受到轴向载荷。冲击吸收组件可为纵向延伸梁或副车架臂。

金属零件可由具有比碳纤维增强聚合物零件更好的延展性的铝制成。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的冲击吸收组件能够在减轻重量同时增大能量吸收能力。

下面将结合附图对本公开的上述方面以及其它方面进行更详细的描述。

附图说明

图1为包括碳纤维增强聚合物副车架臂的车辆的侧视图，其中副车架臂包括在触发点位置连接两个碳纤维增强聚合物部分的金属铰接部分。

图2为副车架臂的侧视图。

图3A为对没有金属铰接部分的碳纤维增强聚合物梁执行的三点弯曲试验的示意性表示。

图3B为图3A中示出的梁在断裂后的局部图。

图4A为对包括金属铰接部分的碳纤维增强聚合物梁进行三点弯曲试验的示意性表示。

图4B为图4A所示的梁在弯曲后的局部图。

图5为比较图3和图4的弯曲试验的结果的以kN.mm为单位吸收的内能的图表。

图6为比较图3、图4和基础全铝梁的弯曲试验的结果的以kN为单位的载荷的图表。

具体实施方式

结合附图公开所例示的实施例。然而，应了解的是所公开的实施例仅为示例，其可以各种和替代形式实施。各图形不一定按照比例绘制，并且一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。所公开的指定结构和功能细节不应理解为具有限制性，而应该是用于教授本技术领域的技术人员如何实施本公开的概念的代表性基础。

参考图1，所示的车辆10包括下边梁(rocker)组件12。下边梁组件12包括位于两个碳纤维增强聚合物(“CFRP”)部分18和20之间的金属弯曲铰链连接器16。

参考图2，所示的下边梁组件12和副车架臂21作为子组件相互隔离。金属连接器16可为管状件，其限定从第一端24延伸到第二端26的开口22，其中，第一端24接收第一碳纤维增强聚合物部分18，第二端26接收第二碳纤维增强聚合物部分20。金属连接器16可由铝或钢制成，以提供比碳纤维增强聚合物更好的抗拉强度和延展性。

触发点28设在下边梁组件12的对应于应力梯级或优选弯曲位置的位置上。金属连接器16在第一碳纤维增强聚合物部分18与第二碳纤维增强聚合物部分20之间连接在触发点28处。如图2所示，触发点设置在第一碳纤维增强聚合物部分18和第二碳纤维增强聚合物部分20彼此间隔开的位置，使得金属连接器桥接该间隔。

参考图3A，图示地例示出三点弯曲试验以示出碳纤维增强聚合物试验梁30，碳纤维增强聚合物试验梁30由于移动位于两个端柱34之间的中央柱32而发生变形，并抵靠碳纤维增强聚合物试验梁30直至碳纤维增强聚合物试验梁30断裂。如图3B所示，碳纤维增强聚合物试验梁30的一个片段被示出带有裂纹36。

参考图4A，图示地例示了另一个三点弯曲试验以示出混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40，该试验梁40因移动位于两个端柱34之间的中央柱32而发生变形，并抵靠混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40直至混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40弯曲。如图4B所示，示出混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40的一个片段具有在金属连接器16中形成的弯曲部42，其中金属连接器16连接第一碳纤维增强聚合物部分18和第二碳纤维增强聚合物部分20以提高混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40的能量吸收能力。

参考图5，提供图表以例示将碳纤维增强聚合物梁30的弯曲试验结果(如虚线44)与混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40的弯曲试验结果(如实线46)进行比较的以kN.mm为单位吸收的内能的量。在此模似试验中，混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40比碳纤维增强聚合物梁30多吸收120％以上的能量。由碳纤维增强聚合物梁吸收的最大内能约为4,500KN.mm，而混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40吸收的最大内能约为 10,000kN.mm。

参考图6，提供图表以例示在模拟试验中随着时间推移施加至基础铝梁、碳纤维增强聚合物试验梁30和混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40的载荷(单位为kN)，其中，基础铝梁的质量为2.9Kg，碳纤维增强聚合物试验梁30的质量为2.1Kg，混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40的质量为2.2Kg。基础铝梁试验由虚线48示出，碳纤维增强聚合物试验梁30由深实线50示出，混合碳纤维增强聚合物/金属试验梁40由浅实线52示出。该图表示出：碳纤维增强聚合物梁30迅速吸收高达14kN的载荷后断裂，并在不到10毫秒的时间内失效。基础梁和混合碳纤维增强聚合物试验梁40均吸收最大值超过14kN的载荷并继续吸收减小量的载荷直到所吸收的载荷下降至约7kN。基础铝梁和混合碳纤维增强聚合物试验梁40虽然获得几乎相同的性能，但是混合碳纤维增强聚合物试验梁40却实现了24％的减重。

以上所述实施例均为未描述本公开的所有可能形式的具体实例。所述实施例的特征可以结合以形成所公开的概念的进一步实施例。说明书中所用词语为描述性词语，而非限制性词语。附属权利要求的范围比所述公开的具体实施例的范围更加广泛，并且也包括所述实施例的更改。