一种汽车吸能件、吸能盒及其制造方法与流程

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车吸能件、吸能盒及其制造方法。

背景技术：

汽车吸能盒是连接汽车防撞梁与纵梁之间的吸能结构，在汽车发生碰撞时，吸能盒通过自身压溃变形对撞击能量进行一定的吸收，之后将剩余的撞击能量传递给车身本体。在碰撞过程中，若吸能盒刚度不够，则难以吸收到足够的冲击力，从而起到缓冲吸能的作用；若吸能盒刚度过大，压溃反力较大，难以发生有效溃缩，同样会影响乘员舱的乘员保护。

随着车身平台化的发展，由于不同车型整体性能的差异，必然导致同平台部分车型性能设计不足、吸能盒刚度不合适导致缓冲吸能能力不足的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种汽车吸能件、吸能盒及其制造方法，补强车身平台化带来的车身性能不足，调整吸能盒刚度不合适的状况，有效地提高缓冲吸能能力。

本发明提供的一种汽车吸能件，所述汽车吸能件包括碳纤结构件和两个附加板，其中：

所述碳纤结构件包括第一碳纤维层、第二碳纤维层和第三碳纤维层，第一碳纤维层、第二碳纤维层和第三碳纤维层均包括至少一张单层碳纤维布，所述第二碳纤维层位于所述第一碳纤维层和所述第三碳纤维层之间，且在左右两侧分别与所述第一碳纤维层和所述第三碳纤维层形成一嵌入空间；

所述两个附加板分别嵌入到所述嵌入空间，并与所述碳纤结构件相固定。

进一步地，所述第一碳纤维层中的单层碳纤维布与所述第三碳纤维层中的单层碳纤维布的纤维方向对称地设置；

所述第二碳纤维层的多张所述单层碳纤维布的纤维方向对称地设置。

进一步地，所述第一碳纤维层与所述第三碳纤维层均包括两张层叠的单层碳纤维布，所述第二碳纤维层包括五张层叠的单层碳纤维布，各张单层碳纤维布的纤维方向从下至上依次为0°、90°、0°、45°、0°、-45°、0°、90°、0°。

进一步地，所述附加板的厚度与所述第二碳纤维层的厚度相同。

进一步地，两个所述附加板分别延伸出所述碳纤结构件左右两端之外，在其未被所述第一碳纤维层和第二碳纤维层覆盖处设置至少一个第一螺栓孔。

本发明提供的一种汽车吸能盒，所述汽车吸能盒包括吸能盒本体和多个上述汽车吸能件，其中：

所述吸能盒本体为方形封闭腔体，在所述吸能盒本体上相对的两个侧面对称地设置有多对配合孔，每一对所述配合孔之间安装固定一所述汽车吸能件。

进一步地，所述附加板远离所述第二碳纤维层的一端延伸出所述配合孔之外，所述碳纤结构件位于所述吸能盒本体之内，所述附加板、所述第一碳纤维层和所述第三碳纤维层均与所述吸能盒本体的内壁粘接固定。

进一步地，每一所述配合孔侧设置一安装板，所述安装板与所述配合孔所在所述吸能盒本体的侧面相垂直，每一所述安装板均设置有至少一个第二螺栓孔，所述第二螺栓孔与设置在所述附加板上的所述第一螺栓孔对齐，通过螺栓使所述吸能盒本体与所述汽车吸能件相固定。

本发明提供一种汽车吸能盒制造方法，所述方法包括:

s81、铺设单层碳纤维布形成第一碳纤维层和第二碳纤维层，所述第二碳纤维层位于所述第一碳纤维层上方中间部位；

s82、在所述第二碳纤维层两侧分别安装固定附加板；

s83、在所述第二碳纤维层和两个附加板上方铺设至少一张单层碳纤维布形成第三碳纤维层；

s84、将布置好的所述第一碳纤维层、所述第二碳纤维层、所述第三碳纤维层和所述两个附加板放置于环氧树脂中，利用预浸料加工工艺制成汽车吸能件；

s85、提供一吸能盒本体，利用冲孔工艺和折边工艺，在所述吸能盒本体上形成多对配合孔以及每一配合孔侧的安装板；

s86、将所述汽车吸能件安装在所述吸能盒本体相对一对配合孔之间，两个附加板的一端延伸出所述配合孔之外；

s87、通过螺栓将所述附加板和所述安装板固定，并将所述汽车吸能件与吸能盒本体的内壁粘接固定。

进一步地，所述第一碳纤维层中的单层碳纤维布与所述第三碳纤维层中的单层碳纤维布的纤维方向对称地设置；

所述第二碳纤维层的多张所述单层碳纤维布的纤维方向对称地设置，所述第二碳纤维层中各张单层碳纤维布的纤维方向从下至上依次为0°、45°、0°、-45°、0°。

实施本发明，具有如下有益效果：

通过本发明，经过单层碳纤维布铺层厚度设置，以及尺寸的变更使得汽车吸能件适应大多数车型需求，补强车身平台化带来的车身性能不足，避免部分车型过设计，节约成本；同时当汽车发生碰撞时，由于配合孔的存在，铝合金结构会率先在该部位发生压溃，汽车吸能件可以比较彻底的断裂破碎，通过碳纤维的断裂、铺层的分离、环氧树脂的剥离等多种方式吸收能量，从而比较稳定的吸收冲击能量，起到保护乘员舱的目的，解决了现有的吸能盒刚度不合适导致缓冲吸能能力不足的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。

图1是本发明实施例提供的汽车吸能件的结构图。

图2是本发明实施例提供的汽车吸能件的单层碳纤维布的铺层正视图。

图3是本发明实施例提供的吸能盒本体等轴视图。

图4是本发明实施例提供的吸能盒本体正视图。

图5是本发明实施例提供的吸能盒本体俯视图。

图6是本发明实施例提供的汽车吸能盒等轴视图。

图7是本发明实施例提供的汽车吸能盒俯视图。

图8是本发明实施例提供的汽车吸能盒制造方法的流程图。

具体实施方式

本专利核心内容为设置多层对称的碳纤维布形成汽车吸能件，将汽车吸能件设置在吸能盒本体中形成汽车吸能盒，在外力冲击时吸能盒本体受力压溃，汽车吸能件通过碳纤维的断裂、铺层的分析、环氧树脂的剥离吸能，调整汽车吸能盒刚度到合适程度，以下结合附图和实施例对该具体实施方式做进一步说明。

下面将详细描述本发明提供的汽车吸能件、吸能盒及汽车的实施例。

如图1所示，本发明实施例提供了汽车吸能件1，所述汽车吸能件1包括碳纤结构件10和两个附加板，其中：

碳纤结构件10包括第一碳纤维层11、第二碳纤维层12和第三碳纤维层15，第一碳纤维层11、第二碳纤维层12和第三碳纤维层15均包括至少一张单层碳纤维布；

第二碳纤维层12位于所述第一碳纤维层11和所述第三碳纤维层15之间，结合图2可以看到，第二碳纤维层12在左右两侧分别与所述第一碳纤维层11和所述第三碳纤维层15形成一嵌入空间100；两个附加板分别嵌入到所述嵌入空间100，并与所述碳纤结构件10相固定。

需要说明的是，本实施例中设置两个附加板的目的是为了与汽车吸能盒以及汽车吸能盒上设置的安装板配合固定，当然可以根据汽车吸能盒的实际形状以及安装需求设置多个附加板，附加板可以采用铝制材料，轻便且受力易变形；附加板的厚度与第二碳纤维层12厚度相同时，附加板最容易安装到碳纤结构件10上。

进一步需要说明的是，本实施例中设置有附加板13和附加板14，附加板13和附加板14对称地位于第二碳纤维层12左右两端，附加板13延伸出至所述碳纤结构件10左端之外，在其未被第一碳纤维层11和第三碳纤维层15覆盖处设置有第一螺栓孔16和第一螺栓孔17，附加板14延伸至出至所述碳纤结构件10右端之外，在其未被所述第一碳纤维层11和第三碳纤维层15覆盖处设置有第一螺栓孔18和第一螺栓孔19，第一螺栓孔的数量根据固定需求设定。

如图2所示，本发明实施例提供了汽车吸能件1的所有单层碳纤维布构成铺层，其中碳纤结构件10包括第一碳纤维层11、第二碳纤维层12和第三碳纤维层15，各张单层碳纤维布的纤维方向从下至上依次为0°、90°、0°、45°、0°、-45°、0°、90°、0°；

第一碳纤维层11包括两张层叠的单层碳纤维布，从下到上的单层碳纤维布的纤维方向分别为0度和90度，0度为水平方向，90度与0度垂直的方向；第三碳纤维层15包括两张层叠的单层碳纤维布，从下到上的单层碳纤维布的纤维方向分别为90度和0度；这里第一碳纤维层11的单层碳纤维布与第三碳纤维层15的单层碳纤维布的纤维方向对称地设置，就是指单层碳纤维布在第一碳纤维层11中从上到下的顺序为第一顺位，单层碳纤维布在第三碳纤维层15中从下到上的顺序为第二顺位，第一顺位和第二顺位对称时，所述第一碳纤维层11的单层碳纤维布与第三碳纤维层15的单层碳纤维布的纤维方向对称。第一碳纤维层11与第三碳纤维层15位于第一顺位的单层碳纤维布的纤维方向均为0度，位于第二顺位的单层碳纤维布的纤维方向均为90度，根据0度对称的纤维方向还是0度，90度对称的纤维方向还是90度，推定本实施例中第一碳纤维层11中的单层碳纤维布与第三碳纤维层15中的单层碳纤维布的纤维方向对称地设置；假定第一碳纤维层11中单层碳纤维布从上到下的纤维方向分别15度、75度，第三碳纤维层15中单层碳纤维布从上到下的纤维方向分别为-75度、-15度，根据15度和-15度对称以及75度和-75度对称，上述第一碳纤维层11和与第三碳纤维层15的单层碳纤维布的纤维方向对称。

在本实施例中，第二碳纤维层12包含五张层叠的单层碳纤维布，它们的纤维方向从下至上分别为0度、45度、0度、-45度和0度；当第二碳纤维层12包括奇数张单层碳纤维布时，最中间一张单层碳纤维布的纤维方向必须为0度或者90度，且在第二碳纤维层12中从上向下数和从下向上数，位于同一顺位的单层碳纤维布的纤维方向对称，即第二碳纤维层12的多张所述碳纤维布的纤维方向对称地设置，本实施例中第二碳纤维层12的多张所述单层碳纤维布的纤维方向对称地设置；当第二碳纤维层15包括偶数张单层碳纤维布时，在第二碳纤维层12中从上向下数和从下向上数，位于同一顺位的单层碳纤维布的纤维方向对称，即第二碳纤维层12的多张所述碳纤维布的纤维方向对称地设置，例如第二碳纤维层12的多张单层碳纤维布的纤维方向分别为30度、60度、-60度、-30度，所述第二碳纤维层12的四张所述单层碳纤维布的纤维方向对称地设置。

需要说明的是，无论是第一碳纤维层11中的单层碳纤维布与第三碳纤维层15中的单层碳纤维布的纤维方向对称地设置，还是第二碳纤维层12的多张所述单层碳纤维布的纤维方向对称地设置，均是为了保护所述汽车吸能件1，不容易致使断裂。

还需要说明的是，相邻的所述单层碳纤维布之间粘接固定，这里相邻的单层碳纤维布包括同一碳纤维层中相邻的单层碳纤维布，也包括不同碳纤维层中相邻的单层碳纤维布；

与所述附加板接触的所述单层碳纤维布与所述附加板通过接触面粘接固定，这里的接触面包括位于附加板上下的单层碳纤维布与附加板的接触部分，还包括位于附加板侧面的单层碳纤维布与附加板的接触部分。

相邻的所述单层碳纤维布之间粘接固定以及与所述附加板接触的所述单层碳纤维布与所述附加板通过接触面粘接固定是通过设置好第一碳纤维层11、第二碳纤维层12、第三碳纤维层15以及附加板的位置关系，放置于环氧树脂中，通过预浸料加工工艺形成汽车吸能件1。

进一步需要说明的是，任意相邻两张单层碳纤维布的纤维方向不相同，目的是使得单层碳纤维布粘贴一起后韧性更强，更耐受压力和张力。

综上，汽车吸能件1通过单层碳纤维布铺层厚度以及尺寸的变更适应大多数车型需求，补强车身平台化带来的车身性能不足，避免部分车型过设计，节约成本。且本发明所述汽车吸能件1可同样安装于设置有汽车吸能件1安装位的汽车吸能部件上起到吸能的效果，比如：汽车纵梁、前后保险杠、b柱区域等。

如图3所示，本发明实施例提供了吸能盒本体21，所述吸能盒本体21为方形封闭腔体，制备材料为铝合金材料，在所述吸能盒本体21上相对的两个侧面设置配合孔22、配合孔23、配合孔24和配合孔25，所述配合孔22和所述配合孔24对称地设置构成一对配合孔，所述配合孔23和所述配合孔25对称地设置构成一对配合孔，每一对所述配合孔中用于安装固定一所述汽车吸能件1，每一所述汽车吸能件1和吸能盒本体21相固定。

结合图4、图5，配合孔22侧设置有安装板221，安装板221设置有第二螺栓孔222和第二螺栓孔223；配合孔23侧设置有安装板231，安装板231设置有第二螺栓孔232和第二螺栓孔233；配合孔24侧设置有安装板241，安装板241设置有第二螺栓孔242和第二螺栓孔243；配合孔25侧设置有安装板251，安装板251设置有第二螺栓孔252和第二螺栓孔253，每一安装板都设置有第二螺栓孔。

以配合孔22为例，配合孔22侧设置有一安装板221，所述安装板221与配合孔22所在吸能盒本体21侧面相垂直，且与所述配合孔22的横截面平行，无论配合孔是横向设置还是竖直设置，所有配合孔都具有上述特征。

如图6所示，本发明实施例提供了汽车吸能盒2，所述汽车吸能盒2包括吸能盒本体21和两个汽车吸能件1，其中吸能盒本体21上相对的两个侧面对称地设置有两对配合孔，每一对所述配合孔中安装固定一所述汽车吸能件1；汽车吸能件1和吸能件本体21相固定。

图6结合图7，附加板13、附加板14远离第二碳纤维层12的一端延伸出配合孔之外，碳纤结构件10位于吸能盒本体21之内。

附加板13上设置有第一螺栓孔16和第一螺栓孔17，附加板14设置有第一螺栓孔18和第一螺栓孔19；结合图5和图7，安装板221上设置有第二螺栓孔222和第二螺栓孔223，安装板241上设置有第二螺栓孔242和第二螺栓孔243；当汽车吸能件1设置在吸能盒本体21中，第一螺栓孔16和第一螺栓孔17分别和第二螺栓孔222和第二螺栓孔223对齐，第一螺栓孔18和第一螺栓孔19分别和第二螺栓孔242和第二螺栓孔243对齐，通过对应的第一螺栓孔和第二螺栓孔中的螺栓，所述吸能盒本体21与所述汽车吸能件1相固定；例如第一螺栓孔18和第二螺栓孔222对应，第一螺栓孔19和第二螺栓孔223对应。

为了进一步加固吸能盒本体21与汽车吸能件1关系，附加板13、附加板14、第一碳纤维层11和第三碳纤维层15均与所述吸能盒本体21的内壁粘接固定。

需要说明的是，本发明所保护的汽车包括上述汽车吸能盒2，所述汽车吸能盒2安装在所述汽车吸能部件上，吸能部件包括汽车纵梁、前后保险杆、b柱等。

如图8所示，本发明实施例提供了汽车吸能盒2制造方法，所述方法包括：

s81、铺设至少一张单层碳纤维布分别形成第一碳纤维层11和第二碳纤维层12，所述第二碳纤维层12位于所述第一碳纤维层11上方中间部位；

s82、在所述第二碳纤维层12两侧分别安装固定附加板；

s83、在所述第二碳纤维层12和两个附加板上方铺设至少一张单层碳纤维布形成第三碳纤维层15；

s84、将布置好的所述第一碳纤维层11、所述第二碳纤维层12、所述第三碳纤维层15和所述两个附加板放置于环氧树脂中，利用预浸料加工工艺制成汽车吸能件1；

s85、提供一吸能盒本体21，利用冲孔工艺和折边工艺，在所述吸能盒本体21上形成多对配合孔以及每一配合孔侧的安装板；

s86、将所述汽车吸能件1放置在所述吸能盒本体21相对的一对配合孔之间，两个附加板的一端延伸至所述配合孔之外；

s87、通过螺栓将所述附加板和所述安装板固定，并将所述汽车吸能件1、吸能盒本体21的内壁粘合。

需要说明的是，步骤s81至步骤s84需要依照顺序进行，步骤s85可以在步骤s81至步骤s84之后做，也可以和步骤s81至步骤s84同步进行；在步骤s81和步骤s83中铺设单层碳纤维布要依照一定的角度和方向，这样才能到达预期的效果。

进一步地，所述第一碳纤维层11中的单层碳纤维布与所述第三碳纤维层15中的单层碳纤维布的纤维方向对称地设置；

所述第二碳纤维层12的多张所述单层碳纤维布的纤维方向对称地设置。

进一步地，各张单层碳纤维布的纤维方向从下至上依次为0°、90°、0°、45°、0°、-45°、0°、90°、0°。

实施本发明，具有如下有益效果：

通过本发明，经过单层碳纤维布铺层厚度设置，以及尺寸的变更使得汽车吸能件1适应大多数车型需求，补强车身平台化带来的车身性能不足，避免部分车型过设计，节约成本；同时当汽车发生碰撞时，由于配合孔的存在，铝合金结构会率先在该部位发生压溃，汽车吸能件可以比较彻底的断裂破碎，通过碳纤维的断裂、铺层的分离、环氧树脂的剥离等多种方式吸收能量，从而比较稳定的吸收冲击能量，起到保护乘员舱的目的，解决了现有的吸能盒刚度不合适导致缓冲吸能能力不足的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。