一种汽车吸能盒及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车零部件设计制造技术领域，特别涉及一种汽车吸能盒及其使用方法。
【背景技术】
[0002]汽车发生正面轻度碰撞时为避免前纵梁变形，通常在汽车前保横梁与前纵梁之间安装吸能盒。
[0003]目前常用的吸能盒的材质主要有金属钣金件以及碳纤维增强树脂基复合材料两类。其中，以金属钣金件制造的吸能盒上设计有预变形结构，以改善吸能盒的吸能变形特性。但是由于金属钣金件质量较大，因此采用金属钣金件制作的吸能盒的比吸能量较低。而碳纤维增强树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、耐疲劳性优良等特点，其吸能能力比金属材料高4?5倍(参考文献:[I ]Thornton，PH.Energy Absorpt1n in CompositeStructures.Journal of Composite Materials.1979,13:247-262.[2]Lu G,YuTX.Energy absorpt1n of structures and materials.ffoodheadPublishing.2003.1SBN-10/ASIN 1855736888.[3]Herrmann HG,Mohrdieck C1BjekovicR.Materials for the Automotive Lightweight Design.DaimlerChrysler Research&Technology(Research Center Ulm)presentat1n to FKA/IKA Conferences NewAdvances in Body Engineering,Aachen,Germany,November 28，2002，pl7.[4]Hamada H,Ramakrishna S.Comparison of Static and Impact Energy of Carbon Fiber/PEEKComposites Tubes.Composite Materials:Testing and Design(Twelfth Volume),ASTMSTP 1274,R.B.Deo and C.R.Saff, Eds.,American Society for Testing andMaterials,pp.182-196,1996.)。
[0004]在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题:由于吸能盒损坏后需要更换，因此吸能盒与汽车前保横梁和前纵梁通过铆接或者螺纹连接的方式连接，需要在碳纤维增强树脂基复合材料件上打孔。在碳纤维增强树脂基复合材料件上打孔会造成应力集中、局部分层损伤等问题，导致碳纤维增强树脂基复合材料吸能盒强度降低、吸能能力降低，为其后续使用带来安全隐患。
【发明内容】
[0005]为了解决上述的技术问题，本发明实施例提供一种能够避免在碳纤维增强树脂基复合材料件上打孔的汽车吸能盒及其使用方法。
[0006]具体而言，包括以下的技术方案:
[0007]第一方面，本发明实施例提供一种汽车吸能盒，所述吸能盒包括:第一连接板、盒体以及第二连接板;所述第一连接板和所述第二连接板分别固定在所述盒体的两端，所述第一连接板上设置有第一连接孔，所述第二连接板上设置有第二连接孔;所述第一连接板用于与汽车前纵梁连接，所述第二连接板用于与汽车前保横梁连接;所述盒体的材质为碳纤维增强树脂基复合材料，所述第一连接板和所述第二连接板的材质为金属。
[0008]进一步地，所述盒体为一端开放、另一端封闭的中空柱体;所述盒体封闭的一端的外表面设置有第一凸缘，所述盒体开放的一端的外表面设置有第二凸缘;所述第一连接板上设置有与所述第一凸缘相配合的第一卡槽;所述第一凸缘卡入所述第一卡槽从而将所述第一连接板与所述盒体封闭的一端固定;所述第二连接板上设置有与所述第二凸缘相配合的第二卡槽;所述第二凸缘卡入所述第二卡槽从而将所述第二连接板与所述盒体开放的一端固定。
[0009]进一步地，所述第一连接板上设置有两条所述第一卡槽，两条所述第一卡槽的开口相对，所述第一凸缘可在所述第一卡槽内沿所述第一卡槽的长度方向滑动;所述第二连接板上设置有两条所述第二卡槽，两条所述第二卡槽的开口相对，所述第二凸缘可在所述第二卡槽内沿所述第二卡槽的长度方向滑动。
[0010]进一步地，所述第二连接板上设置有连接耳片，所述第二连接孔设置在所述连接耳片上;所述连接耳片与所述第二卡槽分别设置在所述第二连接板相对的两个表面上。
[0011]进一步地，所述第二连接板上还设置有通孔，所述通孔的形状与所述盒体开放的一端的截面形状相对应。
[0012]进一步地，所述盒体开放的一端所在的平面与所述盒体封闭的一端所在的平面之间存在夹角。
[0013]进一步地，所述第一连接板上还设置有挡块，所述挡块与所述第一卡槽位于第一连接板的同一个表面上，所述挡块的长度方向与所述第一卡槽的长度方向垂直。
[0014]进一步地，所述第一连接板中心和所述盒体的底面中心对应设置有拖车螺母安装孔。
[0015]进一步地，所述碳纤维增强树脂基复合材料盒体中碳纤维为3K?24K碳纤维，树脂为环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、改性环氧树脂或者改性双马来酰亚胺树脂;所述第一连接板和所述第二连接板的材质为铝合金或者钢。
[0016]进一步地，所述第一凸缘与所述第一卡槽以及所述第二凸缘与所述第二卡槽之间通过胶粘剂粘接固定;所述第一凸缘与所述第一卡槽以及所述第二凸缘与所述第二卡槽之间的配合间隙为0.26mm?1.0mm。
[0017]进一步地，所述第一连接板和所述第二连接板的厚度为0.7?3.0mm。
[0018]第二方面，本发明实施例提供一种本发明实施例第一方面所述的吸能盒的使用方法，所述使用方法包括:
[0019]在所述盒体与所述第一连接板和所述第二连接板固定的部位涂敷胶粘剂；
[0020]将所述第一连接板和所述第二连接板与所述盒体组装后进行固化得到所述吸能盒；
[0021]将螺栓穿过所述第一连接板上的第一连接孔将所述第一连接板与所述汽车前纵梁连接;将螺栓穿过所述第二连接板上的第二连接孔将所述第二连接板与所述汽车前保横梁连接。
[0022]进一步地，所述胶粘剂为环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚苯并咪唑或者氰酸酯；固化条件为在100°C?150°C下加热90分钟?120分钟。
[0023]本发明实施例提供的技术方案的有益效果:
[0024]本发明实施例提供的吸能盒中包括由碳纤维增强树脂基复合材料制成的盒体以及固定在盒体两端由金属制成的第一连接板和第二连接板。第一连接板和第二连接板上设置有连接孔，通过螺栓将第一连接板和第二连接板分别与汽车前纵梁和前保横梁连接，从而将吸能盒整体安装在汽车前纵梁和前保横梁之间。当汽车发生碰撞时，则由碳纤维增强树脂基复合材料制成的盒体来吸收能量。本发明实施例提供的吸能盒在保留碳纤维增强树脂基复合材料吸能盒重量轻、比吸能量大的优点的前提下，避免了在碳纤维增强树脂基复合材料上进行打孔，从而避免了连接处应力集中问题；同时也避免了紧固螺栓与具有导电性的碳纤维接触产生电偶腐蚀问题。本发明实施例提供的吸能盒相对金属吸能盒减重比例达到55%以上，比吸能量达到28.36kJ/kg，较金属吸能盒比吸能量高出97%。
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本发明实施例提供的吸能盒的结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例提供的吸能盒的装配爆炸图；
[0028]图3为本发明实施例提供的吸能盒中第一连接板的结构示意图；
[0029]图4为本发明实施例提供的吸能盒中盒体的结构示意图；
[0030]图5为本发明实施例提供的吸能盒中第二连接板的结构示意图；
[0031 ]图6为本发明实施例提供的吸能盒中第一连接板和盒体的安装方式示意图；
[0032]图7为本发明实施例提供的吸能盒中第一连接板和盒体的另一种安装方式示意图；
[0033]图8为本发明实施例提供的吸能盒中另一种第一连接板的结构示意图；
[0034]图9为本发明实施例提供的吸能盒中盒体的成型工艺示意图；
[0035]图10为本发明实施例提供的吸能盒中盒体的铺层结构示意图。
[0036]图中附图标记分别表示
[0037]1-第一连接板，
[0038]101-拖车螺母安装孔，102-第一卡槽，103-第一连接孔，104-挡块；
[0039]2-盒体，
[0040]201-第一凸缘，202-盒体侧壁，203-第二凸缘，204-盒体底面；
[0041]3-第二连接板，
[0042]301-连接耳片，302-通孔，303-第二连接孔，304-第二卡槽；
[0043]2a-第一铺层结构，2b-第二铺层结构，2c-第三铺层结构，2d-第四铺层结构，
[0044]2e_第五铺层结构，2f_第六铺层结构；
[0045]A-阳模，B-密封胶条，C-真空袋，D-阴模，E-碳纤维织物预浸料；
[0046]F-透气毡，G-隔离网，H-脱模布，1-热压罐平台。
【具体实施方式】
[0047]为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0048]第一方面，本发明实施例提供了一种汽车吸能盒，参见图1并结合图2，该吸能盒包括:第一连接板1、盒体2以及第二连接板3。第一连接板I和第二连接板3分别固定在盒体2的两端，第一连接板I上设置有第一连接孔103，第二连接板3