[发明专利]一种汽车前保险杠装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车安全保险装置，具体涉及到新型复合材料结构的汽车前保险杠装置，属于复合材料开发运用领域。

背景技术

汽车的普及给人们出行带来极大的方便，而行车的安全问题却不容忽视。在汽车的研发设计过程中，都应将汽车的安全性放在重中之重的位置。在研发阶段把安全放作首先考虑的因素，非常有利于改善当下交通安全的状况。无论是消费者还是制造企业，对汽车安全的重视程度都在逐渐提高。作为研发设计人员，认识到汽车安全的重要性非常重要。汽车碰撞时，首先受到伤害的是汽车的前保险杠系统。汽车前保险杠系统作为一种重要的汽车保护装置起着保护汽车和行车人的作用。在发生碰撞时，吸能前保险杠系统通过自身变形吸收大量碰撞产生的能量有效的保护了汽车其他零部件和乘客安全。目前，汽车轻量化的研究主要在两个方向，一方面使用小密度高强的的轻量化材料，比如如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等。另一方面可以改进汽车结构减少或者减轻部件数，来达到轻量化的目的。碳纤维复合材料由于具有较高的比强度、比刚度、比吸能、可设计性强等许多优异特性，逐渐应用到汽车工业中。根据英国材料系统实验室研究，在众多的复合材料中，碳纤维复合材料是最轻的制造汽车车身材料。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种新材料碳纤维复合材料用作汽车前保险杠横梁和吸能盒，吸能盒的结构设计有很大改进。一种汽车前保险杠装置，包括多排橡胶半球、两个底座、两个吸能盒、横梁、双拱形加强筋、防磨橡胶垫；横梁外表面为弧面，横梁的截面是长方形空心；橡胶半球通过环氧结构胶粘接在横梁的外弧面上，整个横梁外弧面使用环氧结构胶粘接了多排的橡胶半球，橡胶半球和防磨橡胶垫材料均为吸能率不低于0.5的吸能橡胶；横梁的内弧面和两个圆柱形的吸能盒使用环氧结构胶粘接，每个吸能盒的另一面使用环氧结构胶分别粘接有一个底座。进一步，整个横梁外弧面使用环氧结构胶粘接了2至5排的橡胶半球，每排中的橡胶半球等间距分布。进一步，汽车前保险杠装置还包括双拱形加强筋；双拱形加强筋通过使用环氧结构胶粘接置于横梁的中空处，贯穿整个横梁；双拱形加强筋采用双峰结构，截面形状单峰为正弦曲线。进一步，汽车前保险杠装置还包括碟弹簧；碟弹簧大圆周面对齐配合，配合完成的碟弹簧装入防磨橡胶垫中，最后放入吸能盒褶皱里，褶皱夹角为30°至45°之间，最后将其置于加工吸能盒的模具里，与吸能盒一起成型。进一步横梁和吸能盒采用碳纤维复合材料，碳纤维复合材料的铺层方式为+45°-45°0°90°铺层而成，所述碳纤维复合材料三个方向的杨氏模型分别高于181GPa、10.3GPa、10.3GPa；所述碳纤维复合材料三个方向的剪切模量分别高于7.17GPa、3.18GPa、7.17GPa。

本发明的积极进步效果在于：

1.本发明中前保险杠相比传统的前保险杠具有橡胶半球装置，碰撞时此装置可以将对汽车车身的冲击力峰值降为普通碳纤维前保险杠的十分之一，冲击时的加速度峰值降为普通碳纤维前保险杠的十二分之一，使冲击过程更加平稳，吸能效果是普通碳纤维前保险杠的1.25倍，可以有效降低对车体的损害。橡胶半球装置还可以使冲击时应力较为均匀的分布在保险杠横梁上，提高横梁的承载能力。同时橡胶本身具有缓冲吸能的效果，对低速碰撞时保险杠横梁具有保护作用。橡胶半球装置的半球形设计使得碰撞时正对保险杠的冲击力部分转化为对横梁拉力，根据碳纤维复合材料各向异性的特点，充分利用碳纤维复合材料在横向的较高抗拉性能吸收能量。不仅利用了碳纤维复合材料正向抗压的能力，还使碳纤维复合材料横向的抗拉能力得到运用，充分发挥了碳纤维复合材料横梁的优势，进而使保险杠可以承受更大的冲击。

2.本发明中圆柱形吸能盒采用三角形褶皱，碰撞发生时，三角形褶皱容易通过自身形变吸收能力，提高吸能盒的吸能效果。

3.本发明中吸能盒内置碟弹簧装置，可以有效的把碰撞冲击产生的巨大动能转化为碟弹簧自身的弹性势能，能够在较高速冲击时对汽车车身进行保护。提高前保险杠缓冲吸能效果。

4.本发明中内置的双拱形加强筋能够对前保险杠横梁提供支撑保护作用，提高横梁整体的刚度和强度，不仅减少低速冲击时对前保险杠造成的损伤，还能够减少高速冲击时对车身和乘客造成的损伤。

5.本发明中由于碳纤维材料的质量较小，整个汽车前保险杠装置的质量约为普通钢制保险杠质量的一半左右，能够降低汽车整车质量，从而降低油耗，减少二氧化碳排放量。

附图说明

图1是本发明汽车前保险杠装置结构示意图；

图2是本发明汽车前保险杠装置外观图；