本发明属于车辆技术领域，具体提供一种车辆及其支撑构件以及支撑构件的制作方法。
背景技术：
随着地球能源的不断减少，现有车辆技术领域越来越关注车辆的能耗问题，而作为降低能耗的重要手段，减轻车辆重量一直都是技术人员最为推崇的一种方式。为了减轻车辆重量，现有很多车辆，特别是电动汽车均开始使用碳纤维零件。具体而言，在车辆上使用碳纤维零件能够很好地适应现有车辆技术领域中所提倡的轻量化需求，并且车辆重量的减轻不仅能够提高车辆的综合性能，还能够有效降低车辆的能耗；因此，现有越来越多的技术人员开始重视车辆轻量化的需求。为了有效适应轻量化的需求，技术人员开始尝试将碳纤维零件用于车辆的各个部分；例如，运用碳纤维制造支撑类零件。传统金属材料属于各项同性材料，而碳纤维复合材料属于各项异性材料，虽然其沿非纤维方向的力学性能较差，但是，其沿纤维方向的力学性能却很好。
相应地，本领域需要一种新的车辆及其支撑构件以及支撑构件的制作方法来解决上述问题。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的上述问题，即利用碳纤维复合材料沿纤维方向力学性能良好的优势，以便在最大化实现车辆轻量化的同时，还能够有效保证碳纤维零件的支撑强度，本发明提供了一种用于车辆的支撑构件，所述支撑构件包括层叠设置的多个碳纤维层，所述多个碳纤维层中相邻的两个碳纤维层的纤维铺设方向彼此不同。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，所述多个碳纤维层包括第一底部碳纤维层、第七顶部碳纤维层以及设置在所述第一底部碳纤维层与所述第七顶部碳纤维层之间的中间碳纤维层组，所述中间碳纤维层组包括多个层叠设置的中间碳纤维层，并且所述第一底部碳纤维层的纤维铺设方向与所述第七顶部碳纤维层的纤维铺设方向相同。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，所述中间碳纤维层组包括从下到上依次层叠设置的第二中间碳纤维层、第三中间碳纤维层、第四中间碳纤维层、第五中间碳纤维层和第六中间碳纤维层，所述第二中间碳纤维层的纤维铺设方向与所述第六中间碳纤维层的纤维铺设方向相同，所述第三中间碳纤维层的纤维铺设方向与所述第五中间碳纤维层的纤维铺设方向相同。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，所述第二中间碳纤维层的纤维铺设方向、所述第三中间碳纤维层的纤维铺设方向和所述第四中间碳纤维层的纤维铺设方向各不相同。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，所述第一底部碳纤维层与所述第二中间碳纤维层的纤维铺设方向之间、所述第六中间碳纤维层与所述第七顶部碳纤维层的纤维铺设方向之间以及所述第四中间碳纤维层与所述第三中间碳纤维层和所述第五中间碳纤维层的纤维铺设方向之间均相差90度；并且所述第二中间碳纤维层与所述第三中间碳纤维层的纤维铺设方向之间以及所述第五中间碳纤维层与所述第六中间碳纤维层的纤维铺设方向之间均相差135度。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，每个所述中间碳纤维层具有相同的厚度。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，所述第一底部碳纤维层与所述第七顶部碳纤维层具有相同的厚度。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，每个所述中间碳纤维层的厚度在0.16毫米至0.20毫米的范围内。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，所述第一底部碳纤维层和所述第七顶部碳纤维层的厚度在0.32毫米至0.36毫米的范围内。
在上述用于车辆的支撑构件的优选技术方案中，所述支撑构件用于支撑所述车辆的座椅。
一种车辆，所述车辆包括上述任一项优选技术方案中所述的支撑构件。
本发明还提供了一种用于车辆的支撑构件的制作方法，所述方法包括：提供多个碳纤维层；依次铺设所述多个碳纤维层，使得相邻的两个碳纤维层的铺设方向彼此不同。
在上述用于车辆的支撑构件的制作方法的优选技术方案中，依次铺设所述多个纤维层包括铺设最底层、中间层以及最顶层，其中，所述最底层的碳纤维层铺设方向与所述最顶层的碳纤维层的铺设方向一致，所述中间层包括多层。
本发明还提供了一种由上述优选技术方案中所述的制作方法所制成的支撑构件。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，本发明的用于车辆的支撑构件包括层叠设置的多个碳纤维层，由于碳纤维属于各向异性材料，其沿着纤维方向的强度远大于垂直于纤维方向的强度，而支撑构件又往往会受到多种载荷，因此，本发明的所述多个碳纤维层中相邻的两个碳纤维层的纤维铺设方向彼此不同，以便使得所述支撑构件能够更好地承受来自于各个方向的不同载荷，从而在实现车辆轻量化的同时，还能够有效保证所述支撑构件的强度和刚度，进而有效保证车辆的安全性能。
方案1：一种用于车辆的支撑构件，其特征在于，所述支撑构件包括层叠设置的多个碳纤维层，所述多个碳纤维层中相邻的两个碳纤维层的纤维铺设方向彼此不同。
方案2：根据方案1所述的支撑构件，其特征在于，所述多个碳纤维层包括第一底部碳纤维层、第七顶部碳纤维层以及设置在所述第一底部碳纤维层与所述第七顶部碳纤维层之间的中间碳纤维层组，所述中间碳纤维层组包括多个层叠设置的中间碳纤维层，并且所述第一底部碳纤维层的纤维铺设方向与所述第七顶部碳纤维层的纤维铺设方向相同。
方案3：根据方案2所述的支撑构件，其特征在于，所述中间碳纤维层组包括从下到上依次层叠设置的第二中间碳纤维层、第三中间碳纤维层、第四中间碳纤维层、第五中间碳纤维层和第六中间碳纤维层，所述第二中间碳纤维层的纤维铺设方向与所述第六中间碳纤维层的纤维铺设方向相同，所述第三中间碳纤维层的纤维铺设方向与所述第五中间碳纤维层的纤维铺设方向相同。
方案4：根据方案3所述的支撑构件，其特征在于，所述第二中间碳纤维层的纤维铺设方向、所述第三中间碳纤维层的纤维铺设方向和所述第四中间碳纤维层的纤维铺设方向各不相同。
方案5：根据方案4所述的支撑构件，其特征在于，所述第一底部碳纤维层与所述第二中间碳纤维层的纤维铺设方向之间、所述第六中间碳纤维层与所述第七顶部碳纤维层的纤维铺设方向之间以及所述第四中间碳纤维层与所述第三中间碳纤维层和所述第五中间碳纤维层的纤维铺设方向之间均相差90度；并且所述第二中间碳纤维层与所述第三中间碳纤维层的纤维铺设方向之间以及所述第五中间碳纤维层与所述第六中间碳纤维层的纤维铺设方向之间均相差135度。
方案6：根据方案2至5中任一项所述的支撑构件，其特征在于，每个所述中间碳纤维层具有相同的厚度。
方案7：根据方案6所述的支撑构件，其特征在于，所述第一底部碳纤维层与所述第七顶部碳纤维层具有相同的厚度。
方案8：根据方案6所述的支撑构件，其特征在于，每个所述中间碳纤维层的厚度在0.16毫米至0.20毫米的范围内。
方案9：根据方案7所述的支撑构件，其特征在于，所述第一底部碳纤维层和所述第七顶部碳纤维层的厚度在0.32毫米至0.36毫米的范围内。
方案10：根据方案1至5中任一项所述的支撑构件，其特征在于，所述支撑构件用于支撑所述车辆的座椅。
方案11：一种车辆，其特征在于，所述车辆包括方案1至10中任一项所述的支撑构件。
方案12：一种用于车辆的支撑构件的制作方法，其特征在于，所述方法包括：提供多个碳纤维层；依次铺设所述多个碳纤维层，使得相邻的两个碳纤维层的铺设方向彼此不同。
方案13：根据方案12所述的用于车辆的支撑构件的制作方法，其特征在于，依次铺设所述多个纤维层包括铺设最底层、中间层以及最顶层，其中，所述最底层的碳纤维层铺设方向与所述最顶层的碳纤维层的铺设方向一致，所述中间层包括多层。
方案14：一种由方案12或13所述的制作方法所制成的支撑构件。
附图说明
图1是本发明的支撑构件的优选实施例的整体结构示意图；
图2是本发明的支撑构件的优选实施例的爆炸图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是结合车辆座椅的支撑构件来进行描述的，但是，本发明的支撑构件显然还可以用于支撑所述车辆的其他构件。这种具体应用场景的改变并不偏离本发明的基本原理，因此都将落入本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“横向”、“竖向”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等描述顺序关系的术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先参阅图1，该图是本发明的支撑构件的优选实施例的整体结构示意图。如图1所示，基于背景技术中提出的现有车辆技术领域越来越关注车辆的能耗问题，而作为降低能耗的重要手段，减轻车辆重量一直都是本领域技术人员最为推崇的一种方式。为了有效减轻车辆的重量，现有很多车辆，特别是电动汽车均开始使用碳纤维零件。具体而言，在车辆上使用碳纤维零件能够很好地适应现有车辆技术领域中所提倡的轻量化需求，并且车辆重量的减轻不仅能够提高车辆的综合性能，还能够有效降低车辆的能耗；因此，现有越来越多的技术人员开始重视车辆轻量化的需求。为了有效适应轻量化的需求，技术人员开始尝试将碳纤维零件用于车辆的各个部分；例如，运用碳纤维制造支撑类零件。传统金属材料属于各项同性材料，而碳纤维复合材料属于各项异性材料，虽然其沿非纤维方向的力学性能较差，但是，其沿纤维方向的力学性能却很好。为此，本发明提供了一种用于车辆的支撑构件，支撑构件1包括层叠设置的多个碳纤维层，所述多个碳纤维层中相邻的两个碳纤维层的纤维铺设方向彼此不同。
可以理解的是，本发明的支撑构件由碳纤维材料制成，以便保证支撑构件1的重量能够得到极大幅度的降低，从而有效降低车身整体重量来满足轻量化的需求，进而有效节省能耗、提高电动汽车的续航能力。一方面，本发明的支撑构件包括层叠设置的多个碳纤维层，由于碳纤维属于各向异性材料，其沿着纤维方向的强度远大于垂直于纤维方向的强度；因此，本发明通过设置多个碳纤维层，使得支撑构件1在多个方向上都能够具有较高的强度，从而有效提高支撑构件1的整体强度。另一方面，本发明的所述多个碳纤维层中相邻的两个碳纤维层的纤维铺设方向彼此不同，由于支撑构件在使用过程中往往会受到多种不同的载荷；因此，本发明通过将相邻的两个碳纤维层的纤维铺设方向设置为不同方向，使得支撑构件1能够更好地承受来自于各个方向的不同载荷，从而在实现车辆轻量化的同时，还能够有效保证支撑构件1的强度和刚度，进而有效保证车辆的安全性能。此外，本领域技术人员能够理解的是，本发明不对所述多个碳纤维层的纤维铺设方向作任何限制，技术人员可以根据支撑构件1的具体受力情况自行设定纤维铺设方向，只要所述多个碳纤维层中相邻的两个碳纤维层的纤维铺设方向彼此不同即可。
需要说明的是，在支撑构件1的生产过程中，技术人员可以先将碳纤维以预定方向铺设至预定厚度，然后再通过填充树脂材料，以使碳纤维形成碳纤维层；通过这种方式将支撑构件1所需的多个碳纤维层加工出来，然后再通过树脂材料将多个加工完成的碳纤维层按预定顺序粘接为一体；最后，再将加工完成的板材冲压成型，从而形成支撑构件1。当然，这种描述并不是限制性的，技术人员可以自行设定支撑构件1的加工过程，本发明不对支撑构件1的加工过程作任何限制。
接着参阅图2，该图是本发明的支撑构件的优选实施例的爆炸图。需要说明的是，为了更清楚地表示出各个碳纤维层中的纤维铺设方式，图2中的支撑构件1为未加工完成的板状结构，仅用于展示纤维铺设方向，该图不对碳纤维的尺寸、铺设间隔以及铺设层数起任何限制性的作用。如图2所示，所述多个碳纤维层包括第一底部碳纤维层101、第七顶部碳纤维层107以及设置在第一底部碳纤维层101与第七顶部碳纤维层107之间的中间碳纤维层组10，中间碳纤维层组10包括多个层叠设置的中间碳纤维层，并且第一底部碳纤维层101的纤维铺设方向与第七顶部碳纤维层107的纤维铺设方向相同。参阅图1中所示坐标系的方位，在本优选实施例中，第一底部碳纤维层101的纤维铺设方向和第七顶部碳纤维层107的纤维铺设方向均为0度；以所述支撑构件用于安装车辆座椅为例，在支撑构件1安装到位时，第一底部碳纤维层101的纤维铺设方向和第七顶部碳纤维层107的纤维铺设方向均为水平并垂直于车辆车身的方向。当座椅向下挤压支撑构件1时，支撑构件1会受到巨大的弯曲载荷；鉴于此，本发明将第一底部碳纤维层101的纤维铺设方向和第七顶部碳纤维层107的纤维铺设方向正好设置为垂直于车身方向，以使支撑构件1两侧的碳纤维层具有良好的抗弯能力，从而有效加强支撑构件1的抗弯性能，进而有效保证支撑构件1具有足够的强度和刚度。
进一步地，为了有效保证支撑构件1的各部分能够均匀受力，优选将第一底部碳纤维层101和第七顶部碳纤维层107设置为相同厚度，以使支撑构件1的顶部和底部能够具有相同的力学性能，从而有效避免应力集中问题。同时，由于第一底部碳纤维层101和第七顶部碳纤维层107需要承受的弯曲载荷最大；因此，优选将第一底部碳纤维层101和第七顶部碳纤维层107的厚度设置为大于其他碳纤维层。具体而言，经过多次试验验证得知，将第一底部碳纤维层101和第七顶部碳纤维层107的厚度设置在0.32毫米至0.36毫米的范围内，不仅能够有效保证支撑构件1的支撑强度，还能够最大程度地降低支撑构件1的质量。进一步优选地，第一底部碳纤维层101和第七顶部碳纤维层107的厚度均为0.34毫米。当然，本领域技术人员能够理解的是，这种厚度的描述并不是限制性的，技术人员可以根据实际使用需求自行设定第一底部碳纤维层101和第七顶部碳纤维层107的厚度。
继续参阅图2，更进一步地，在本优选实施例中，支撑构件1的中间碳纤维层组10包括从下到上依次层叠设置的第二中间碳纤维层102、第三中间碳纤维层103、第四中间碳纤维层104、第五中间碳纤维层105和第六中间碳纤维层106，其中，第二中间碳纤维层102的纤维铺设方向与第六中间碳纤维层106的纤维铺设方向相同，第三中间碳纤维层103的纤维铺设方向与第五中间碳纤维层105的纤维铺设方向相同。本发明通过将中间碳纤维层组10也设置成对称结构，使得支撑构件1的中间部分也能够具有对称相同的力学性能，从而有效避免支撑构件1的中间部分出现受力不均的问题。同时，第二中间碳纤维层102的纤维铺设方向、第三中间碳纤维层103的纤维铺设方向和第四中间碳纤维层104的纤维铺设方向各不相同，以使中间碳纤维层组10能够承受来自于多个方向的弯曲载荷，从而有效保证支撑构件1能够承受来自于多个方向的不同载荷，进而有效保证支撑构件1的强度和刚度。本领域技术人员能够理解的是，这种描述也不是限制性的，技术人员也可以根据实际使用需求自行选定中间碳纤维层组10的层数以及中间各层碳纤维的铺设方向。
进一步优选地，第一底部碳纤维层101与第二中间碳纤维层102的纤维铺设方向之间、第六中间碳纤维层106与第七顶部碳纤维层107的纤维铺设方向之间以及第四中间碳纤维层104与第三中间碳纤维层103和第五中间碳纤维层105的纤维铺设方向之间均相差90度；并且第二中间碳纤维层102与第三中间碳纤维层103的纤维铺设方向之间以及第五中间碳纤维层105与第六中间碳纤维层106的纤维铺设方向之间均相差135度。参阅图1中所述的坐标系，在本优选实施例中，第二中间碳纤维层102和第六中间碳纤维层106的纤维铺设方向为90度，第三中间碳纤维层103和第五中间碳纤维层105的纤维铺设方向为－45度，第四中间碳纤维层104的纤维铺设方向为45度，以使碳纤维的铺设方向能够均匀地分布；换言之，从竖直方向上来看，碳纤维在水平面内是相互交错的，即碳纤维沿多个方向均匀分布，以使支撑构件1能够承受来自各个方向的弯曲载荷，进而有效保证支撑构件1的强度性能。本领域技术人员能够理解的是，这种铺设角度的描述并不是限制性的，技术人员可以根据支撑构件1的实际受力情况自行设定。
更进一步地，为了有效保证中间碳纤维层组10的各部分能够均匀受力，优选将每个所述中间碳纤维层设置为相同厚度，以使中间碳纤维层组10的各层具有相同的承受能力。同时，由于中间碳纤维层没有第一底部碳纤维层101和第七顶部碳纤维层107所需要承受的弯曲载荷大；因此，将中间碳纤维层的厚度设置为小于第一底部碳纤维层101和第七顶部碳纤维层107的厚度即可。具体而言，经过多次试验验证得知，将每个中间碳纤维层的厚度在0.16毫米至0.20毫米的范围内，不仅能够有效保证中间碳纤维层组10的支撑强度，还能够最大程度地降低支撑构件1的质量。进一步优选地，每个中间碳纤维层的厚度均为0.18毫米。当然，本领域技术人员能够理解的是，这种厚度的描述并不是限制性的，技术人员可以根据实际使用需求自行设定每个中间碳纤维层的厚度。
此外，本发明还要求保护一种用于车辆的支撑构件的制作方法，所述制作方法包括：
s1：提供多个碳纤维层；
s2：依次铺设所述多个碳纤维层，使得相邻的两个碳纤维层的铺设方向彼此不同。
具体地，在步骤s1中，生产人员可以先将碳纤维以预定方向铺设至预定厚度，然后再通过填充树脂材料，以使碳纤维形成碳纤维层，以此来得到多个加工所需的碳纤维层。当然，本领域技术人员能够理解的是，本发明不对碳纤维的铺设方向和厚度以及所述多个碳纤维的制作方法作任何限制，只要通过该方法能够获取所述多个碳纤维层即可。进一步地，在步骤s2中，生产人员可以再通过树脂材料将多个加工完成的碳纤维层按预定顺序依次铺设并粘接为一体，以便使得相邻的两个碳纤维层的铺设方向彼此不同，从而使得由该方法制成的支撑构件1能够更好地承受来自于各个方向的不同载荷，进而有效提高支撑构件1的强度和刚度。本领域技术人员还能够理解的是，本发明不对所述多个碳纤维层的铺设顺序作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述多个碳纤维层的铺设顺序；同时，本发明不对支撑构件1的使用场景作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定支撑构件1的使用场景。
最后还需要说明的是，本发明还要求保护一种车辆，所述车辆包括上述优选实施例中所述的支撑构件1。
至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。