本發(fā)明涉及汽車制造領(lǐng)域，特別涉及一種車門防撞梁及車輛。
背景技術(shù)：
：車門防撞梁是汽車被動(dòng)安全領(lǐng)域中非常關(guān)鍵的一個(gè)部件。汽車側(cè)面是車體中強(qiáng)度比較薄弱的部分。在側(cè)面發(fā)生碰撞的情況加下，車內(nèi)駕駛?cè)藛T與強(qiáng)烈貫穿的碰撞物之間距離非常近，因此，側(cè)面碰撞對(duì)駕駛?cè)藛T的傷害往往是致命的。通常，為了保證駕駛?cè)藛T的生命安全，設(shè)計(jì)人員會(huì)在車門內(nèi)板上焊接車門防撞梁，對(duì)車門進(jìn)行加固。傳統(tǒng)的車門防撞梁采用鋼板沖壓成型，為了獲得較好的剛度及強(qiáng)度，通常會(huì)使用熱成型的超高強(qiáng)剛、增加料厚、設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋等方式，使車門具有較好的側(cè)碰性能。傳統(tǒng)的車門防撞梁雖然能夠滿足性能上的要求，但是存在重量大、吸能不好、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供一種車門防撞梁，其質(zhì)量輕，防撞效果好，其用于車輛后可以有效提高安全性。本發(fā)明公開了一種車門防撞梁，其特征在于，由多層碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成的單向帶按照不同角度分層鋪設(shè)并熱壓而成，所述防撞梁包括厚區(qū)、過渡區(qū)和薄區(qū)，所述薄區(qū)設(shè)置于兩端，所述厚區(qū)設(shè)置于中間，所述過渡區(qū)設(shè)置在所述厚區(qū)和所述薄區(qū)之間；所述厚區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)多于薄區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)。優(yōu)選的，所述單向帶按照每層相差30°～135°分層鋪設(shè)。優(yōu)選的，所述單向帶按照每層相差45°或135°分層鋪設(shè)。優(yōu)選的，所述薄區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)為5～7層。優(yōu)選的，所述厚區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)為10～15層。優(yōu)選的，所述過渡區(qū)前側(cè)的厚度與所述厚區(qū)的厚度相同，所述過渡區(qū)后側(cè)的厚度與所述薄區(qū)的厚度相同，所述過渡區(qū)的厚度由前側(cè)向后側(cè)平滑的逐漸變薄。優(yōu)選的，所述厚區(qū)鋪設(shè)11層單向帶，所述單向帶鋪設(shè)的角度依次為45°，0°，45°，0°，-45°，90°，-45°，0°，45°，0°，45°。優(yōu)選的，所述薄區(qū)鋪設(shè)7層單向帶，所述單向帶鋪設(shè)的角度依次為45°，0°，45°，0°，-45°，90°，-45°。本發(fā)明還公開了一種車輛，包括上述技術(shù)方案所述的車門防撞梁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明車門防撞梁，由多層碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成的單向帶按照不同角度分層鋪設(shè)并熱壓而成，所述防撞梁包括厚區(qū)、過渡區(qū)和薄區(qū)，所述薄區(qū)設(shè)置于兩端，所述厚區(qū)設(shè)置于中間，所述過渡區(qū)設(shè)置在所述厚區(qū)和所述薄區(qū)之間；所述厚區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)多于薄區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)上設(shè)置了厚區(qū)、薄區(qū)，兩者通過過渡區(qū)連接，所述厚區(qū)為主要受力區(qū)域，能夠抵抗來(lái)自側(cè)面的沖擊，所述薄區(qū)為與內(nèi)板搭接的區(qū)域，起傳力作用，因此適當(dāng)減小了其單向帶的鋪設(shè)層數(shù)，以便于減輕重量。本發(fā)明首次完全采用碳纖維復(fù)合材料制成車門防撞梁，并且通過結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，在降低防撞梁重量的同時(shí)保證了強(qiáng)度和剛度，而且該防撞梁具有耐腐蝕性及很好的吸能性；在汽車發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)，該防撞梁能夠保證駕駛?cè)藛T的生命安全，而且降低了整車的油耗。附圖說(shuō)明圖1表示車門防撞梁的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2表示a-a方向的剖面圖；圖3表示b-b方向的剖面圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明：1為薄區(qū)；2為過渡區(qū)；3為厚區(qū)。具體實(shí)施方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明中涉及的角度指本領(lǐng)域公知的單向帶朝向夾角,單向帶的朝向是按照經(jīng)向。以車門防撞梁幅長(zhǎng)方向?yàn)閰⒄站€，該方向?yàn)?°。本發(fā)明公開了一種車門防撞梁，由多層碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成的單向帶按照不同角度分層鋪設(shè)并熱壓而成，所述防撞梁包括厚區(qū)、過渡區(qū)和薄區(qū)，所述薄區(qū)設(shè)置于兩端，所述厚區(qū)設(shè)置于中間，所述過渡區(qū)設(shè)置在所述厚區(qū)和所述薄區(qū)之間；所述厚區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)多于數(shù)多于薄區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)。所述車門防撞梁的結(jié)構(gòu)如圖1所示。防撞梁長(zhǎng)度防線為單向帶鋪設(shè)方向?yàn)?°的方向。本發(fā)明主要改進(jìn)了車門防撞梁的材料以及其結(jié)構(gòu)。在材料方面，本發(fā)明的車門防撞梁多層碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成的單向帶按照不同角度分層鋪設(shè)并熱壓而成。碳纖維與環(huán)氧樹脂通過預(yù)浸方式制成單向帶，然后進(jìn)行熱壓罐處理，使環(huán)氧樹脂的基體進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，最終成型。單向帶是具有方向性的，其鋪設(shè)的角度影響到最終防撞梁的強(qiáng)度及剛度。在本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述單向帶按照每層相差30°～135°分層鋪設(shè)；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述單向帶優(yōu)選按照每層相差45°或135°分層鋪設(shè)。在結(jié)構(gòu)方面，本發(fā)明的車門防撞梁包括厚區(qū)、過渡區(qū)和薄區(qū)，所述薄區(qū)設(shè)置于兩端，所述厚區(qū)設(shè)置于中間，所述過渡區(qū)設(shè)置在所述厚區(qū)和所述薄區(qū)之間；所述厚區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)多于薄區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)。本發(fā)明中，所述厚區(qū)為主要的受力區(qū)域，用于抵抗來(lái)自側(cè)面的沖擊。所述厚區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)優(yōu)選為10～15層。作為優(yōu)選方案，所述厚區(qū)鋪設(shè)11層單向帶，由下至上依次為p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8、p9、p10、p11。所述單向帶鋪設(shè)的角度依次為45°，0°，45°，0°，-45°，90°，-45°，0°，45°，0°，45°。即：鋪層編號(hào)方向p1145°p100°p945°p80°p7-45°p690°p5-45°p40°p345°p20°p145°在本發(fā)明中，所述薄區(qū)為與內(nèi)板搭接的區(qū)域，起傳力作用，所述薄區(qū)鋪設(shè)的單向帶層數(shù)優(yōu)選為5～7層。作為優(yōu)選方案，所述薄區(qū)鋪設(shè)7層單向帶，由下至上依次為p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、所述單向帶鋪設(shè)的角度依次為45°，0°，45°，0°，-45°，90°，-45°。鋪層編號(hào)方向p7-45°p690°p5-45°p40°p345°p20°p145°本發(fā)明中，對(duì)于厚區(qū)以及薄區(qū)的設(shè)置的長(zhǎng)度可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中車門的類型進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。所述過渡區(qū)設(shè)置在所述厚區(qū)和所述薄區(qū)之間，優(yōu)選的，所述過渡區(qū)前側(cè)的厚度與所述厚區(qū)的厚度相同，所述過渡區(qū)后側(cè)的厚度與所述薄區(qū)的厚度相同，所述過渡區(qū)的厚度由前側(cè)向后側(cè)平滑的逐漸變薄。本發(fā)明對(duì)于車門防撞梁的鋪設(shè)層數(shù)以及結(jié)構(gòu)的選擇，是通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，分析強(qiáng)度及剛度需求、以及材料特性。進(jìn)行設(shè)計(jì)及計(jì)算得到，以保證本發(fā)明實(shí)施例的車門防撞梁在減輕重量的同時(shí)具備較好的強(qiáng)度和剛度。圖2表示a-a方向的剖面圖；圖3表示b-b方向的剖面圖；由圖2和圖3可以看出厚區(qū)、薄區(qū)以及過渡區(qū)的分布方式。本發(fā)明的車門防撞梁的制備方法，包括以下步驟：將碳纖維浸入預(yù)設(shè)粘度的熔融的環(huán)氧樹脂中，形成單層連續(xù)的單向帶；將所述單向帶在模具中進(jìn)行不同角度的分層鋪設(shè)；厚區(qū)鋪設(shè)的單向帶多于薄區(qū)鋪設(shè)的單向帶；在熱壓罐中進(jìn)行加熱及加壓，使單向帶固化粘結(jié)，得到成型的車門防撞梁。在加熱及加壓過程中，厚區(qū)的一端經(jīng)過模具作用，逐漸變薄至薄區(qū)的對(duì)應(yīng)端，形成過渡區(qū)。雖然碳纖維等輕質(zhì)材料已經(jīng)在飛機(jī)上有所應(yīng)用，但是碳纖維與環(huán)氧樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料是首次應(yīng)用于汽車的車門防撞梁上。本發(fā)明通過改進(jìn)車門防撞梁的結(jié)構(gòu)以及材料，降低了車門防撞梁的重量，減少了車輛的油耗，而且本發(fā)明車門防撞梁具有很好的耐腐蝕性，也不需要噴漆處理，節(jié)約成本；同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)和材料的改進(jìn)，使得車門防撞梁具有良好的強(qiáng)度和剛度，以及較好的吸能效果，發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)，能夠保證駕駛?cè)藛T的生命安全。本發(fā)明還公開了一種車輛，包括上述技術(shù)方案所述的車門防撞梁。本發(fā)明的車輛在整體上經(jīng)過了側(cè)面防撞擊實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，車輛的側(cè)門具有較好的防撞效果。而且由于其中防撞梁部分的改進(jìn)，車輛的重量有所減輕，油耗減少。分別對(duì)采用鋼板和采用本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的車門防撞梁兩種車型進(jìn)行整車側(cè)面碰撞試驗(yàn)，采集車門關(guān)鍵點(diǎn)侵入速度和假人傷害數(shù)據(jù)，對(duì)多次重復(fù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總及對(duì)比如下表所示：試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明在重量輕于鋼板防撞梁約30％的情況下，車門侵入速度等各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于鋼板防撞梁，其中側(cè)撞過程中假人受到的腹部力和骨盆力有明顯減小，對(duì)人的保護(hù)有明顯提高。本發(fā)明防撞梁較鋼板防撞梁重量降低0.75kg,由于四個(gè)車門均布置有防撞梁，整車可以減重約3kg,對(duì)整車油耗的降低0.2％左右。以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12