汽車用鋁合金吸能盒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車吸能盒。
【背景技術(shù)】
[0002]作為汽車被動安全的重要零件，在碰撞事故發(fā)生時吸能盒通過一系列變形吸收防撞梁傳遞的能量，并在能量超過其承載范圍時及時將能量傳遞給其它車身安全構(gòu)件，起到降低碰撞事故對車身的破壞及人員的傷害作用。隨著汽車持有量的日益增加，汽車的安全事故日益增多，汽車行駛的被動安全技術(shù)也越來越受到人們的關(guān)注。
[0003]傳統(tǒng)的吸能盒是由鋼板鈑金件組成，這種吸能盒重量較大，近年來開發(fā)的吸能盒多采用鋁合金材料，然而由于其結(jié)構(gòu)為簡單的擠壓結(jié)構(gòu)，壓潰特性、吸能特征和碰撞穩(wěn)定性也都不高。
[0004]為了解決重量較大的問題，發(fā)明專利CN103350673 A中的圓筒狀吸能盒，吸能盒表面設(shè)計螺旋狀分布的仿生吸能槽，內(nèi)部填充由非牛頓流體和發(fā)泡聚丙烯混合而成的填充物；(2)發(fā)明專利CN 202294642 U設(shè)計的一種蜂窩鋁填充吸能盒；(3) CN 202863357 U中內(nèi)部填塞塊狀泡沫鋁的筒狀金屬吸能盒。但是其吸能性能均較差。
[0005]如何通過填充提高吸能盒的吸能潛力，是目前汽車行業(yè)的研究人員急需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種吸能性能得到顯著提高、質(zhì)量輕的汽車用鋁合金吸能盒。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的:一種汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:包括鋁合金吸能盒體，在鋁合金吸能盒體內(nèi)填充有長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊，所述鋁合金吸能盒體的兩端設(shè)置連接板。
[0008]長纖維增強熱塑性復(fù)合材料就是通過利用不同的方法如電纜包覆、在線擠出等方法，和PP、PA、PET等樹脂復(fù)合，用長纖維代替原來的短纖維，得到復(fù)合材料粒料或板材，再通過注射或模壓工藝，或者在線混合后直接采用注射或模壓成型。與短纖維增強熱塑性復(fù)合材料的主要區(qū)別在于:長纖維增強熱塑性復(fù)合材料的纖維長度很長，一般為2-3_，甚至可以達到10mm以上，短纖維增強熱塑性復(fù)合材料的纖維長度則平均為0.5mm。
[0009]長纖維增強熱塑性復(fù)合材料是近年來取得突破進展的纖維增強復(fù)合材料，具有低密度、高比強度、高比模量和抗沖擊性強等特性。
[0010]長纖維增強熱塑性復(fù)合材料的密度和機械性能與增強纖維的材性和所占比例有關(guān)、與增強纖維的長度有著密切關(guān)系，還與復(fù)合材料本身(PP、PA、PET)有關(guān)，與相似的短纖維增強熱塑性復(fù)合材料相比，無論在強度、抗沖擊性能、能量的吸收率等都得到了很大提
1? ο
[0011]本發(fā)明的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊配合鋁合金制成的吸能盒，質(zhì)量輕，吸能性能得到很大的提高，鋁合金吸能盒體的兩端的連接板用于連接汽車的車架縱梁和防撞梁相連，并起到封裝鋁合金吸能盒體的作用。
[0012]在上述方案中:所述鋁合金吸能盒體的截面為正多邊形，所述長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊的截面形狀與鋁合金吸能盒體的截面形狀一致，填充間隙< 2mm。在碰撞試驗中，截面為正多邊形的殼體具有較佳的碰撞吸能效果。
[0013]在上述方案中:所述招合金吸能盒體的邊長為15mm-50mm，壁厚1.5-3.0mm，高度140-240mm,各棱邊之間采用圓弧過渡連接。各棱邊采用圓弧過渡連接，保證壓縮過程中棱邊不發(fā)生開裂。通過對鋁合金吸能盒截面的形狀、尺寸、壁厚及高度的設(shè)計及優(yōu)化，并填充具有增加吸能性能的長纖維增強熱塑性輕質(zhì)復(fù)合材料塊，使得吸能盒吸能性能得到提高。
[0014]在上述方案中:所述鋁合金吸能盒體的截面為正六邊形或正八邊形或正十二邊形。在碰撞試驗中，截面為正六邊形、正八邊形和正十二邊形的殼體具有更好的碰撞吸能效果Ο
[0015]在上述方案中:在所述鋁合金吸能盒體內(nèi)填充有至少兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊，不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊沿徑向間隔填充。
[0016]優(yōu)選的:所述鋁合金吸能盒體內(nèi)由兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊間隔填充。低密度填充材料可降低吸能盒質(zhì)量并吸收碰撞能量，高密度材料可提高碰撞時支反力及吸收能量，不同密度填充材料在變形時交替進行，可通過控制填充材料的填充方式控制其變形模式，并起到類似吸能盒中誘導(dǎo)槽的作用。
[0017]具體說:先在填充較小密度復(fù)合材料的部位發(fā)生形變，隨后在密度較大的部位發(fā)生變形，隨后再次在密度較小并已經(jīng)發(fā)生部分變形的部位變形，最終使得整個吸能盒均勻的發(fā)生壓縮變形，最大程度發(fā)揮其吸能潛力。
[0018]在上述方案中:所述鋁合金吸能盒內(nèi)由兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊各三塊進行間隔填充。
[0019]在上述方案中:所述連接板的厚度為2_5mm，在所述連接板上開有螺栓孔。方便與防撞梁和縱梁相連。
[0020]在上述方案中，所述招合金吸能盒體擠壓成型。并在一定工藝條件下進行熱處理，使其具備優(yōu)良的碰撞吸能性能及壓縮變形模式。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以提高汽車碰撞時吸能盒的吸能性能為目標，通過對吸能盒結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計并制造了具有高吸能性能的鋁合金吸能盒，在此基礎(chǔ)上，為進一步提高鋁合金吸能盒的吸能性能且不增加吸能盒的重量，采用長纖維增強熱塑性輕質(zhì)復(fù)合材料作為吸能盒填充物，有機的結(jié)合二者的吸能性能，并通過采用多種密度的復(fù)合材料進行間隔填充，控制吸能盒的變形模式，最大程度發(fā)揮吸能盒的吸能潛力。經(jīng)測驗，本發(fā)明的間隔填充的吸能盒的最大支反力能達到60KN以上，70mm靜壓吸能大于2.7KJ，吸能性能比原鋼制吸能盒提高0.8倍以上，比原R態(tài)鋁合金吸能盒性能提高0.4倍以上，可有效降低汽車碰撞破壞和人員傷害。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為去掉一塊鏈接板后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1鋁合金吸能盒體，2長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊，3連接板。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述:
[0026]實施例1
[0027]本發(fā)明的汽車用鋁合金吸能盒，包括鋁合金吸能盒體1，鋁合金吸能盒體1為正多邊形的套筒，鋁合金吸能盒體1的橫截面為正多邊形，優(yōu)選為正六邊形、正八邊形或正十二邊形，圖1中為正六邊形，招合金吸能盒體1的邊長為15mm-50mm，壁厚1.5-3.0mm，高度140-240mm，各棱邊之間采用圓弧過渡連接，過渡圓弧半徑為10mm-20mm。保證壓縮過程中棱邊不發(fā)生開裂。鋁合金吸能盒體1擠壓成型。并在一定工藝條件下進行熱處理，使其具備優(yōu)良的碰撞吸能性能及壓縮變形模式。
[0028]在鋁合金吸能盒體1內(nèi)填充有一種密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊2，長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊2的截面形狀與鋁合金吸能盒體1的截面形狀一致，填充間隙< 2mm。鋁合金吸能盒體1的兩端設(shè)置連接板3，連接板3的厚度為2_5mm，在連接板3上開有螺栓孔。連接板3用于連接縱梁和防撞梁，同時起到密封鋁合金吸能盒體1的作用。
[0029]實施例2
[0030]其他與實施例1相同，不同的是:在鋁合金吸能盒體1內(nèi)填充有至少兩種不同密度長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊2，不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊2沿徑向間隔填充。即長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊2的橫截面與鋁合金吸能盒體1的橫截面相同，長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊2的中軸線與鋁合金吸能盒體1的中軸線在同一直線上。
[0031]優(yōu)選的:鋁合金吸能盒體1內(nèi)由兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊2間隔填充。兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊各三塊進行間隔填充。
[0032]本發(fā)明不局限于上述具體實施例，應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化?？傊?，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:包括鋁合金吸能盒體(1)，在鋁合金吸能盒體(1)內(nèi)填充有長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊(2)，所述鋁合金吸能盒體(1)的兩端設(shè)置連接板⑶。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:所述鋁合金吸能盒體(1)的截面為正多邊形，所述長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊(2)的截面形狀與鋁合金吸能盒體(1)的截面形狀一致，填充間隙< 2_。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:所述鋁合金吸能盒體(1)的邊長為15mm-50mm，壁厚1.5-3.0mm，高度140_240mm，各棱邊之間采用圓弧過渡連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:所述鋁合金吸能盒體(1)的截面為正六邊形或正八邊形或正十二邊形。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:在所述鋁合金吸能盒體(1)內(nèi)填充有至少兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊(2)，不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊(2)沿徑向間隔填充。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:所述鋁合金吸能盒體(1)內(nèi)由兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊(2)間隔填充。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:所述鋁合金吸能盒(1)內(nèi)由兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊(2)各三塊進行間隔填充。8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:所述連接板(3)的厚度為2-5mm，在所述連接板(3)上開有螺栓孔。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車用鋁合金吸能盒，其特征在于:所述鋁合金吸能盒體(1)擠壓成型。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車用鋁合金吸能盒，包括鋁合金吸能盒體，在鋁合金吸能盒體內(nèi)填充有長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊，所述鋁合金吸能盒體的兩端設(shè)置連接板。優(yōu)選的所述鋁合金吸能盒體內(nèi)由兩種不同密度的長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊間隔填充。本發(fā)明將鋁合金吸能盒體與長纖維增強熱塑性復(fù)合材料塊結(jié)合，有機的結(jié)合二者的吸能性能，并通過采用多種密度的復(fù)合材料進行間隔填充，控制吸能盒的變形模式，最大程度發(fā)揮吸能盒的吸能潛力?？捎行Ы档推嚺鲎财茐暮腿藛T傷害。
【IPC分類】B60R19/03
【公開號】CN105235617
【申請?zhí)枴緾N201510631931
【發(fā)明人】張鈞萍, 周佳, 王光耀, 馬鳴圖
【申請人】中國汽車工程研究院股份有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月29日