CN107826169A - 一种汽车b柱加强板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车B柱加强板及其制造方法，属于汽车零部件领域。该汽车B柱加强板包括：加强板外壳和内层补强板。其中，加强板外壳的中部设置有开口槽。内层补强板固定在加强板外壳的开口槽中，且材料为碳纤维复合材料。本发明提供的汽车B柱加强板不仅减小了内层补强板在加强板外壳上占用的空间，而且使该汽车B柱加强板具有抗震性强、强度高、质量轻的特点，保证了车身的侧面遭到碰撞时，汽车B柱加强板不易变形，从而避免对车内人员造成伤害，同时使车门能够正常开启，确保车内人员顺利逃生。

Description

一种汽车B柱加强板及其制造方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件领域，特别涉及一种汽车B柱加强板及其制造方法。
背景技术
汽车车身由前至后顺次设置有汽车A柱、汽车B柱和汽车C柱，以支撑车身，对车内人员进行保护。其中，汽车B柱位于在驾驶舱的前座和后座之间，从车顶延伸到车底部，一般设置为一体式加强板结构，被称为汽车B柱加强板。当车身的侧面遭到碰撞时，汽车B柱加强板对车内人员的保护作用显得尤为重要。但是，汽车B柱加强板一般质量较重，无法满足汽车的轻量化，达到节能减排的目的，因此，有必要减轻汽车B柱加强板的质量。
现有技术通过对高强钢板进行热压成型，以得到质量较轻的汽车B柱加强板。在此过程中，该高强钢板的强度在受热后会发生散失。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
由于现有技术以牺牲强度的方式减轻汽车B柱加强板的质量，因此，当车身的侧面遭到碰撞时，该汽车B柱加强板更容易发生变形，不仅会对车内人员造成伤害，而且容易使车门无法正常开启，导致车内人员无法逃生。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种汽车B柱加强板及其制造方法。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种汽车B柱加强板，包括：加强板外壳，所述加强板外壳的中部设置有开口槽；
所述汽车B柱加强板还包括：内层补强板；
所述内层补强板固定在所述加强板外壳的开口槽中，且材质为碳纤维复合材料。
具体地，作为优选，所述内层补强板以胶接的方式固定在所述加强板外壳的开口槽中。
具体地，作为优选，所述加强板外壳和所述内层补强板之间的胶接层厚度为0.1mm-0.2mm。
具体地，作为优选，所述加强板外壳的两端分别用于与车身的车顶和车底连接，且厚度分别为1mm-1.5mm；
所述内层补强板的厚度为2mm-2.5mm。
具体地，作为优选，所述加强板外壳上设置有连接孔，所述连接孔用于与紧固件配合，使所述加强板外壳固定在汽车的车身上。
第二方面，本发明还提供了上述汽车B柱加强板的制造方法，所述制造方法包括：
对加强板外壳材料进行冲压成型，得到加强板外壳；
利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，得到内层补强板；
将所述内层补强板固定在所述加强板外壳的开口槽中，得到汽车B柱加强板。
具体地，作为优选，所述利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，得到内层补强板，包括：
将碳纤维复合材料铺放在模具中，并闭合所述模具；
向所述模具中加入预定比例的环氧树脂和固化剂，形成固化的内层补强板。
具体地，作为优选，所述碳纤维复合材料与所述环氧树脂的用量比为5-6:4-5。
具体地，作为优选，所述环氧树脂与所述固化剂的用量比为5-6:4-5。
具体地，作为优选，所述碳纤维复合材料在所述模具中铺设有10-12层。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的一种汽车B柱加强板，基于碳纤维复合材料具有抗震性强、比强度高、质量轻的特点，通过设置内层补强板，并将内层补强板的材质设置为碳纤维复合材料，同时使该内层补强板固定在加强板外壳的开口槽中，不仅减小了内层补强板在加强板外壳上占用的空间，而且使该汽车B柱加强板具有抗震性强、强度高、质量轻的特点，进而保证了车身的侧面遭到碰撞时，汽车B柱加强板不易变形，从而避免对车内人员造成伤害，同时使车门能够正常开启，确保车内人员顺利逃生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的汽车B柱加强板的结构示意图。
附图标记分别表示：
1 加强板外壳，
101 连接孔，
2 内层补强板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
第一方面，本发明实施例提供了一种汽车B柱加强板，如附图1所示，汽车B柱加强板包括：加强板外壳1和内层补强板2。其中，加强板外壳1的中部设置有开口槽。内层补强板2固定在加强板外壳1的开口槽中，且材质为碳纤维复合材料。
本发明实施例提供的一种汽车B柱加强板，基于碳纤维复合材料具有抗震性强、比强度高、质量轻的特点，通过设置碳纤维复合材料的内层补强板2，使其固定在加强板外壳1的开口槽中，不仅减小了内层补强板2在加强板外壳1上占用的空间，而且使该汽车B柱加强板具有抗震性强、强度高、质量轻的特点，进而保证了车身的侧面遭到碰撞时，汽车B柱加强板不易变形，从而避免对车内人员造成伤害，同时使车门能够正常开启，确保车内人员顺利逃生。
为了在保证汽车B柱加强板具有高强度的同时，节约成本，该加强板外壳1的材质可以为钢材。
为了保证加强板外壳1和内层补强板2连接紧固，同时使两者在连接后具有良好的密封性和耐腐蚀性，将该加强板外壳1以胶接的方式固定在内层补强板2的开口槽中。
在将加强板外壳1和内层补强板2胶接时，只需使用胶粘剂将加强板外壳1和内层补强板2粘在一起即可。可见，胶接不仅操作简单，而且可以适用于两种不同材料之间的连接，同时无需在高温高压的条件下进行，避免了加强板外壳1和内层补强板2在胶接后发生变形。
其中，胶粘剂为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为明尼苏达矿务及制造业公司生产并销售的型号为DP420的胶粘剂。
进一步地，为了保证加强板外壳1和内层补强板2连接紧固，同时节约成本，将加强板外壳1和内层补强板2之间的胶接层厚度设置为0.1mm-0.2mm，举例来说，该厚度可以为0.12mm、0.15mm、0.18mm等。
其中，胶接层厚度可以理解为：胶接过程中所使用的胶粘剂的厚度。
为了在保证汽车B柱加强板安全性能的前提下，节省汽车B柱加强板所占空间，加强板外壳1的两端分别用于与车身的车顶和车底连接，且厚度分别为1mm-1.5mm。举例来说，该厚度可以为1.2mm、1.3mm等；将内层补强板2的厚度设置为2mm-2.5mm，举例来说，该厚度可以为2.2mm、2.3mm等。
为了提高汽车B柱加强板在汽车的侧面车身上的稳固性，在加强板外壳1上设置有连接孔101(参见附图1)，该连接孔101用于与紧固件配合，使加强板外壳1固定在汽车的车身上。
具体地，汽车车身的侧面为空腔结构，应用时，只需使用紧固件通过连接孔101将汽车B柱加强板安装到汽车的侧面车身上即可。其中，紧固件可以为多种，举例来说，其可以为螺栓、螺钉等。连接孔101的结构可以为多种，举例来说，该连接孔101可以为内螺纹孔、方形孔、钥形孔等。
当该紧固件为螺栓，且该连接孔101为内螺纹孔时，直接将紧固件与连接孔101螺纹连接即可。当该紧固件为螺栓，且该连接孔101不是内螺纹孔时，只需在该连接孔101上安装与该螺栓相适配的螺母，再将两者螺纹连接即可。
第二方面，本发明实施例还提供了上述汽车B柱加强板的制造方法，该制造方法包括：
对加强板外壳材料进行冲压成型，得到加强板外壳1。
利用树脂传递模塑(Resin Transfer Moulding，简称RTM)技术对碳纤维复合材料进行成型，得到内层补强板2。
将内层补强板2固定在加强板外壳1的开口槽中，得到汽车B柱加强板。
本发明提供的汽车B柱加强板的制造方法，通过对加强板外壳材料进行冲压成型，得到加强板外壳1，不仅可以提高该加强板外壳材料的利用率，降低生产成本，而且通过冲压成型得到的加强板外壳1质量轻、刚性好。
通过利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，得到内层补强板2，不仅使环氧树脂充分融入碳纤维复合材料中，提高了环氧树脂的利用率，降低生产成本，而且利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型所得到的内层补强板2质量好、光洁度高、尺寸精度高。
其中，对加强板外壳材料进行冲压成型指的是：将加强板外壳材料放在模具中，通过使用压力机对其施加外力，使加强板外壳材料产生塑性变形，以得到所需形状和尺寸的加强板外壳1。
为了保证加强板外壳1的强度，上述加强板外壳材料可以为钢材，特别是深冲用DC04钢。
进一步地，利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，得到内层补强板，包括：
将碳纤维复合材料铺放在模具中，并闭合模具。
向模具中加入预定比例的环氧树脂和固化剂，形成固化的内层补强板2。
具体地，在形成固化的内层补强板2后，只需对其进行脱模处理即可得到所需的内层补强板2。
通过将碳纤维复合材料铺放在模具中，并向模具中加入预定比例的环氧树脂和固化剂，有效地提高了内层补强板2的强度。
其中，该碳纤维复合材料可以为碳纤维布，其为本领域所常见的，本领域技术人员通过市购即可获得，举例来说，其可以为东丽集团生产并销售的型号为T300的碳纤维布。
进一步地，为了保证内层补强板2具有良好的抗冲击性，以及高强度、高刚度的特点，在向模具中铺设碳纤维布时，可以将其铺设10-12层，举例来说，其可以铺设10层、11层和12层。具体地，在将碳纤维布铺设为11层时，其铺层角度自下而上顺次为90°、90°、45°、0°、-45°、-45°、-45°、0°、0°、45°、45°。其中，铺层角度可以理解为：碳纤维布与模具中轴线的夹角。
为了保证碳纤维复合材料的固化效果，提高内层补强板2的强度及稳定性，碳纤维复合材料与环氧树脂的用量比为5-6:4-5，举例来说，该用量比可以为：5.5:4.5、5:4、5:4.5等。
为了使内层补强板2固化成型后强度更高，将环氧树脂与固化剂的用量比设置为5-6:4-5。举例来说，该用量比可以为：5.5:4.5、5:4、5:4.5等。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种汽车B柱加强板，该汽车B柱加强板通过如下方法制造得到：
将DC04钢放在加强板外壳模具中进行冲压成型，得到厚度为1.2mm的加强板外壳1。
利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，将型号为T300的碳纤维布在内层补强板模具中铺设为11层，其铺层角度自下而上顺次为90°、90°、45°、0°、-45°、-45°、-45°、0°、0°、45°、45°。随后，闭合该模具，并向该内层补强板模具内注入用量比为5.5:4.5，且型号分别为EPON135和EPON1366的环氧树脂和固化剂，形成固化的内层补强板2，将固化后的内层补强板2脱模，得到厚度为2.2mm的内层补强板2。
随后，将内层补强板2放置在加强板外壳1的开口槽中，并使用DP420胶粘剂将加强板外壳1和内层补强板2粘在一起，在加强板外壳1和内层补强板2之间形成厚度为0.15mm的胶接层，进而得到汽车B柱加强板。
以下分别对金属材料汽车B柱加强板和复合材料B柱加强板进行抗弯曲冲击试验，具体地：约束B柱加强版两端，在汽车B柱加强板的中部设计一个直径为200mm，长度为550mm，质量为500kg的钢体，并使该钢体自距离汽车B柱加强板的中部0.5m处，以10m/s的速度冲击B柱加强板。经抗弯曲冲击试验测试后的金属材料汽车B柱加强板和复合材料B柱加强板的参数如下表所示：
由上述参数可以看出，本发明实施例提供的汽车B柱加强板的强度高，质量轻，能够满足用户对汽车安全性能的要求。
实施例2
将DC04钢放在加强板外壳模具中进行冲压成型，得到厚度为1mm的加强板外壳1。
利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，将型号为T300的碳纤维布在内层补强板模具中铺设为10层，其铺层角度自下而上顺次为90°、90°、45°、0°、-45°、-45°、-45°、0°、0°、45°。随后，闭合该模具，并向该内层补强板模具内注入用量比为5:4，且型号分别为EPON135和EPON1366的环氧树脂和固化剂，形成固化的内层补强板2，将固化后的内层补强板2脱模，得到厚度为2mm的内层补强板2。
随后，将内层补强板2放置在加强板外壳1的开口槽中，并使用DP420胶粘剂将加强板外壳1和内层补强板2粘在一起，在加强板外壳1和内层补强板2之间形成厚度为0.1mm的胶接层，进而得到汽车B柱加强板。
实施例3
将DC04钢放在加强板外壳模具中进行冲压成型，得到厚度为1.5mm的加强板外壳1。
利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，将型号为T300的碳纤维布在内层补强板模具中铺设为12层，其铺层角度自下而上顺次为90°、90°、45°、0°、-45°、-45°、-45°、0°、0°、45°、45°、45°。随后，闭合该模具，并向该内层补强板模具内注入用量比为6:5，且型号分别为EPON135和EPON1366的环氧树脂和固化剂，形成固化的内层补强板2，将固化后的内层补强板2脱模，得到厚度为2.5mm的内层补强板2。
随后，将内层补强板2放置在加强板外壳1的开口槽中，并使用DP420胶粘剂将加强板外壳1和内层补强板2粘在一起，在加强板外壳1和内层补强板2之间形成厚度为0.2mm的胶接层，进而得到汽车B柱加强板。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车B柱加强板，包括：加强板外壳(1)，其特征在于，所述加强板外壳(1)的中部设置有开口槽；
所述汽车B柱加强板还包括：内层补强板(2)；
所述内层补强板(2)固定在所述加强板外壳(1)的开口槽中，且材质为碳纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的汽车B柱加强板，其特征在于，所述内层补强板(2)以胶接的方式固定在所述加强板外壳(1)的开口槽中。
3.根据权利要求2所述的汽车B柱加强板，其特征在于，所述加强板外壳(1)和所述内层补强板(2)之间的胶接层厚度为0.1mm-0.2mm。
4.根据权利要求1所述的汽车B柱加强板，其特征在于，所述加强板外壳(1)的两端分别用于与车身的车顶和车底连接，且厚度分别为1mm-1.5mm；
所述内层补强板(2)的厚度为2mm-2.5mm。
5.根据权利要求1所述的汽车B柱加强板，其特征在于，所述加强板外壳(1)上设置有连接孔(101)，所述连接孔(101)用于与紧固件配合，使所述加强板外壳(1)固定在汽车的车身上。
6.权利要求1-5任一项所述汽车B柱加强板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
对加强板外壳材料进行冲压成型，得到加强板外壳(1)；
利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，得到内层补强板(2)；
将所述内层补强板(2)固定在所述加强板外壳(1)的开口槽中，得到汽车B柱加强板。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述利用树脂传递模塑技术对碳纤维复合材料进行成型，得到内层补强板(2)，包括：
将碳纤维复合材料铺放在模具中，并闭合所述模具；
向所述模具中加入预定比例的环氧树脂和固化剂，形成固化的内层补强板(2)。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述碳纤维复合材料与所述环氧树脂的用量比为5-6:4-5。
9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述环氧树脂与所述固化剂的用量比为5-6:4-5。
10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述碳纤维复合材料在所述模具中铺设有10-12层。
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