汽車纖維增強樹脂保險杠

汽車及總成部件

汽車纖維增強樹脂保險杠

本研究采用纖維增強樹脂作為汽車保險杠橫梁的主要材料。日本專利（公開號2014-24394）已用纖維增強樹脂作為后保險杠橫梁；美國（Pat.7954865）已用蜂窩結構體固定在保險杠橫梁端部設計保險杠。在后保險杠發生碰撞時，沖擊負荷會集中作用在保險杠上一點，這樣后部保險杠橫梁將承受較大彎矩，可能發生局部破碎，且無法充分吸能而發揮其作用。為了避免這種情況，可以增加后保險杠梁的板厚度，以提高其彎曲強度。但會導致后保險杠梁的質量增加，而蜂窩結構體可能無法充分發揮其能量吸收性能。鑒于上述情況，設計了一種纖維增強樹脂保險杠，以達到輕量化及高效吸能的效果。

保險杠橫梁采用纖維增強樹脂制成，布置在車輛寬度方向。并且對保險杠橫梁（圖1）進行改進，其采用變截面設計，中間部分采用小截面，U型底部截面保持不變，U型兩端部分采用大截面，截面由U型兩端向底部小截面平滑過渡。這樣，在較小碰撞的情況下，將沖擊負荷集中于保險杠橫梁的兩點上，從而減小作用于保險杠橫梁的彎矩峰值。此外，通過使橫梁變截面部分和最大截面部分承受彎矩，可以提高保險杠橫梁的強度，同時減小其厚度，從而達到減輕質量的目的。

圖1 保險杠橫梁結構示意圖

保險杠橫梁為層狀體，由多層不同方向纖維組成，其中至少有兩層纖維方向平行于車寬方向的連續纖維增強樹脂層，有一層纖維方向垂直于車輛寬度方向的連續纖維增強樹脂層，以及一層纖維方向隨機且不連續的纖維增強樹脂層。將不連續纖維增強樹脂層應用于保險杠橫梁的邊緣部分，并覆蓋連續纖維增強樹脂層邊緣部分的凸緣。保險杠橫梁包括工字型截面橫梁底壁、工字型截面橫梁上壁、工字型截面橫梁下壁，及由不連續纖維增強樹脂層制成的連接底壁、上壁和下壁的加強肋，加強肋布置在多個關鍵受力部分。因此，采用價格昂貴的連續纖維增強樹脂層和廉價的非連續纖維增強樹脂層保險杠橫梁，可在滿足安全需求的情況下降低成本。

通過采用所設計的保險杠結構，可以在減輕質量的同時，承受較大彎矩，并實現卓越的碰撞吸能效果，本發明不僅可用于車輛后保險杠設計，同樣適用于前保險桿設計。

網址：https://g.hancel.net/patents/ USD767453

作者：SJ Kim

編譯：徐嘉浩