一种分层填充材料的汽车上纵梁及其使用方法和制造方法技术

本发明专利技术涉及一种分层填充材料的汽车上纵梁及其使用方法和制造方法，针对本发明专利技术分层填充材料的汽车上纵梁来说，包括上纵梁壳体；多层填充材料；结构胶，吸能和刚性结构材料分层填充，刚性结构材料构建变形路径，吸能材料构建吸能路径。针对本发明专利技术使用方法来说，在遭遇正面碰撞时，由刚性结构材料抵抗变形，吸能材料构建吸能路径吸收能量。针对本发明专利技术制造方法来说，具体包括如下步骤：S1：制造上纵梁壳体；S2：在上纵梁壳体内表面涂覆结构胶；S3：在上纵梁壳体内分层填充吸能材料和刚性结构材料。大大增强其刚度，同时又保留吸能效果，以得到预期压溃折皱变形效果。

【技术实现步骤摘要】
一种分层填充材料的汽车上纵梁及其使用方法和制造方法
本专利技术涉及一种分层填充材料的汽车上纵梁；本专利技术还涉及上述分层填充材料的汽车上纵梁的使用方法；本专利技术又涉及上述分层填充材料的汽车上纵梁的制造方法。
技术介绍
随着正面25％偏置碰撞测试的提出与实施，目前的大部分的车身结构设计明显不能满足该碰撞测试的要求。而在正面25％小区域重叠碰撞测试中车身的上纵梁的作为主要受力的结构件，其重要性不言而喻。然而现在的大部分上纵梁都简单设计为冲压成型的空心的壳体，其结构强度不高，在高速碰撞过程中容易发生折弯，吸能效果也不太理想，不能得到预期压溃折皱变形效果，不能很好地保证车内人员的安全性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供上述分层填充材料的汽车上纵梁，其能够将上纵梁改进，大大增强其刚度，增强其刚度的同时又保留吸能效果，防止其遭受碰撞时，由于刚度过大，不易变形，而发生突然的断裂等脆性破坏情况，在变形和传力中，依然能具备延性破坏等效果，对室内乘车人员能产生预警作用，增强的刚度又能使其得到预期压溃折皱变形效果。本专利技术的另一个目的是提供上述分层填充材料的汽车上纵梁的使用方法，合理配置受力传导的路径，能使上纵梁的中间层用于维持纵向上的变形。为达到上述目的而采用了一种分层填充材料的汽车上纵梁的制造方法，能制造上述的分层填充材料的汽车上纵梁。针对本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁来说，其包括上纵梁壳体；上纵梁壳体内部的多层填充材料；位于上纵梁壳体与填充材料间及相邻层填充材料间的结构胶，填充材料由多层吸能材料和刚性结构材料组成，吸能材料和刚性结构材料由上至下，分层填充于上纵梁壳体内。分层填充材料，有利于配置变形路径，刚性结构材料作为上纵梁壳体内部的变形路径而存在，为防止刚性结构材料因刚度过大，易发生断裂，则相邻于刚性结构材料的吸能材料吸收部分碰撞能量，以分担刚性结构材料的变形压力。作为本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁进一步的改进，最上层排布刚性结构材料；最下层排布吸能材料，最上层与最下层间的连续段或单个段的吸能材料相邻有刚性结构材料排列。最上层排布刚性结构材料，有利于加强上纵梁壳体上部刚度，增强其抵抗变形的能力，最下层排布吸能材料，使下部更易变形，在受碰撞变形时，易使上纵梁壳体向上弯曲，防止其脆性断裂，向上弯曲，比起向下弯曲侵入乘用车室内，压缩乘用车室内空间，更加安全。作为本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁进一步的改进，将上纵梁由上至下分成8层，采用吸能结构材料和刚性结构材料以1:1的比例对上纵梁的内部进行填充。1:1的排列方式有利于合理排列多条变形路径，和吸能路径，变形路径多，能保证上纵梁整体刚度，吸能路径多，能分担变形路径的变形压力。作为本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁进一步的改进，吸能材料为铝合金制作成型，包括多个晶胞，相邻晶胞间为结构胶，晶胞轴线方向垂直于上纵梁横截面。由于晶胞轴线方向垂直于上纵梁横截面方向，使晶胞能充分压缩，吸收更多的能量。作为本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁进一步的改进，晶胞的横截面形状为六边形或梯形或三角形或圆形。由于使用了合适的受压形状，使压缩吸能效果变得更好。作为本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁进一步的改进，上纵梁包括第一本体和第二本体，并由第一本体和第二本体电焊拼接而成，第一本体上侧和后侧皆作折边处理，上侧折边形成与第二本体焊接的部位，后侧折边形成与A柱外板搭接的部位；第二本体前、后端具有与第一本体前、后端螺栓连接的螺栓孔，螺栓孔设置在第二本体前、后端的安装槽上，第二本体上侧表面前端设有安装前大灯横梁的螺栓孔，后端设有安装发动机舱铰链支架的螺栓孔，第二本体后侧设有多个梯形搭接边。由于将上纵梁分成第一本体和第二本体，便于安装、做折边和开设螺栓孔处理，便于与乘用车的其他部件相连接。针对本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁的使用方法来说，该技术方案如下：在遭遇正面碰撞时，由分层填充在汽车上纵梁的刚性结构材料抵抗变形，并构建变形路径，吸能材料在刚性结构材料产生变形后，构建吸能路径吸收能量，刚性结构材料发生变形，能保障大致延纵向上的变形，以得到预期的压溃，折皱变形效果。由于设置了刚性结构材料作为变形路径，使上纵梁能沿预期纵向压溃，变形，能够稳定变形，以使吸能材料充分压缩，吸收能量，保障乘用车室内安全，吸能材料构建吸能路径吸收能量，可以分担刚性结构材料的变形压力，避免其发生脆性断裂。作为本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁进一步的改进，中间层的刚性结构材料直接纵向上的变形，中间层的刚性结构材料产生变形后，相邻于其的吸能材料受压吸收部分能量，上层的刚性结构材料维持着上纵梁的上部刚度，并同样维持着纵向上的变形。针对分层填充材料的汽车上纵梁的制造方法来说，具体包括如下步骤：S1：制造上纵梁壳体；S2：在上纵梁壳体内表面涂覆结构胶；S3：在上纵梁壳体内分层填充吸能材料和刚性结构材料，保持中间层的刚性结构材料沿上纵梁纵向通长填充；吸能材料相邻于刚性结构材料填充。分层填充方法，有利于在上纵梁壳体内制造多条沿纵向分布的变形路径和吸能路径。保持中间层的刚性结构材料沿上纵梁通长填充，用于直接将受碰撞的上纵梁前端遇到的碰撞力使上纵梁稳定变形。作为本专利技术分层填充材料的汽车上纵梁进一步的改进，步骤S3中，将上纵梁壳体由上至下分为8层，采用吸能结构材料和刚性结构材料以1:1的比例对上纵梁的内部进行填充。以1:1的比例，可以制造均匀分布的变形路径和吸能路径，即有利于提高上纵梁的整体刚度，又能避免其脆性破坏，使上纵梁被破坏时，还能起到一定的预警作用。本专利技术的一种分层填充材料的汽车上纵梁，通过在上纵梁内填充不同强度的材料，可以提高正面25％偏置碰撞时上纵梁的能量吸收能力，减少A柱的形变和驾驶舱被侵入的程度。此外，通过在合理地布置不同强度和性能的填充材料可以引导上纵梁的变形方向和形式，在高速碰撞时更好地诱导上纵梁在受到冲击时的变形，得到较为理想的压溃折皱效果，使更少的碰撞能量传向驾驶舱，减小碰撞对车内乘客伤害。分层填充材料的汽车上纵梁其材质采用铝合金，主要原因之一是铝合金具有吸能效果好的理化特性，可以尽可能地吸收碰撞产生的能量，而内部填充的材料从一定程度上可以提高上纵梁的刚度，抵抗变形，对于低速碰撞可能会有一定的效果，但对于高速碰撞，上纵梁既要兼顾刚度又要有吸能效果，否则只有刚度，上纵梁可能会直接折弯甚至折断。吸能材料的铝合金可以是蜂窝铝，刚性结构材料的铝合金可以是铝型材和铝管。本专利技术的一种分层填充材料的汽车上纵梁，填充材料和上纵梁本体材质为铝合金，可以实现车身减重，铝合金本身还有的吸能效果，碰撞发生有缓冲效果。附图说明图1为本专利技术一个实施例的上纵梁的结构示意图。图2为本专利技术一个实施例的上纵梁的纵向示意图。图3为本专利技术一个实施例的上纵梁爆炸图。图4为本专利技术一个实施例的上纵梁填充材料的纵向分布示意图。图5为本专利技术一个实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分层填充材料的汽车上纵梁，包括上纵梁壳体(1)；上纵梁壳体(1)内部的多层填充材料；位于上纵梁壳体(1)与填充材料间及相邻段填充材料间的结构胶(2)，其特征在于，所述填充材料由多层吸能材料(3)和刚性结构材料(4)组成，所述吸能材料(3)和所述刚性结构材料(4)由上至下，分层填充于所述上纵梁壳体(1)内，所述刚性结构材料(4)构建沿上纵梁纵向分布的变形路径，所述吸能材料(3)构建沿上纵梁纵向分布的吸能路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种分层填充材料的汽车上纵梁，包括上纵梁壳体(1)；上纵梁壳体(1)内部的多层填充材料；位于上纵梁壳体(1)与填充材料间及相邻段填充材料间的结构胶(2)，其特征在于，所述填充材料由多层吸能材料(3)和刚性结构材料(4)组成，所述吸能材料(3)和所述刚性结构材料(4)由上至下，分层填充于所述上纵梁壳体(1)内，所述刚性结构材料(4)构建沿上纵梁纵向分布的变形路径，所述吸能材料(3)构建沿上纵梁纵向分布的吸能路径。


2.按照权利要求1所述分层填充材料的汽车上纵梁，其中，最上层排布刚性结构材料(4)；最下层排布吸能材料(3)，最上层与最下层间的连续段或单个段的吸能材料(3)相邻于刚性结构材料(4)排列。


3.按照权利要求2所述分层填充材料的汽车上纵梁，其中，将上纵梁由上至下分成8层，采用吸能结构材料(3)和刚性结构材料(4)以1:1的比例对上纵梁的内部进行填充。


4.按照权利要求1所述分层填充材料的汽车上纵梁，其中，所述吸能材料(3)为铝合金制作成型，包括多个晶胞(5)，相邻晶胞(5)间为结构胶(2)，所述晶胞(5)轴线方向垂直于上纵梁横截面。


5.按照权利要求4所述分层填充材料的汽车上纵梁，其中，所述晶胞(5)的横截面形状为六边形或梯形或三角形或圆形。


6.按照权利要求1-5任一项所述分层填充材料的汽车上纵梁，其中，所述上纵梁包括第一本体(11)和第二本体(12)，并由第一本体(11)和第二本体(12)电焊拼接而成，所述第一本体(11)上侧和后侧皆作折边处理，上侧折边形成与第二本体(12)焊接的部位，后侧折边形成与A柱外板搭接的部位...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩旭，姜潮，雷飞，黄启华，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43