CN108100045A - 一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，包括采用碳纤维增强复合材料制作的引擎盖本体以及至少一个功能附件，所述碳纤维增强复合材料为层状结构，包括内纤维层、外纤维层以及填充在所述内纤维层与外纤维层之间的夹芯层，所述功能附件的内端预设在夹芯层内，所述功能附件的外端伸出内纤维层设置，所述内纤维层和外纤维层在夹芯层填充完毕以及功能附件预设完毕后固化成一体。本发明将锁扣、用于安装铰链的铰链旋转臂安装座等功能附件内置于碳纤维增强复合材料的纤维层与夹芯层中，并一体成型，省去了后期引擎盖与其功能附件之间的焊接连接，为碳纤维增强复合材料在汽车上的进一步推广应用提供了较好的参考方案。

Description

一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖
技术领域
本发明涉及一种汽车零部件，尤其涉及一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖。
背景技术
据相关研究显示，汽车轻量化技术对实现汽车的节能减排以及性能提升等方面都有较可观的贡献。如在节能减排方面，若汽车整车重量能够降低10％，则其燃油效率可相应地能够提高6％-8％；在性能提升方面，汽车轻量化技术的应用使得汽车在动力性、制动性等方面表现更加优异。除了上述优势外，汽车的轻量化技术亦是提高新能源汽车续航里程的决定因素之一。
在轻量化技术日趋发展以及当前传统材料轻量化空间越来越小的背景下，寻找新的轻量化替代材料显然成为大势所趋。碳纤维增强复合材料由于在具备优异力学性能的同时兼有质量轻这一独特优势，令其在汽车的轻量化技术应用上备受瞩目。如近些年来相关汽车厂商纷纷在碳纤维材料的开发及应用上发力，希望能够借助其进一步提升产品的竞争优势。
虽说碳纤维复合材料在汽车轻量化技术方面的发展潜力巨大，然而其在当前仍有相当多的问题需要予以解决。如相对于传统的金属材料来说，碳纤维复合材料无法通过焊接技术实现零部件之间的连接，从而需要提出一些新的连接工艺或者结构方案，使得碳纤维复合材料在汽车零部件上的应用更加简单以及经济。
例如，传统的金属材料汽车引擎盖与其功能附件(如引擎盖锁锁扣、引擎盖铰链)之间往往通过焊接或螺栓连接等方式来实现其彼此的连接固定。当采用新型的碳纤维复合材料替代钢材来制造引擎盖的时候，很明显引擎盖与其功能附件之间的安装固定已经无法通过焊接或简单的机械连接来实现。这个问题是限制碳纤维增强复合材料在汽车零部件上推广应用的因素之一。而在汽车轻量化技术需求不断升级的今天，加速轻量化材料在汽车上的推广应用又显得迫在眉睫。为了解决传统的焊接以及螺栓连接等连接方式在碳纤维增强复合材料汽车引擎盖上不完全适用的问题，以及考虑到进一步降低零部件加工成本，合理减少零部件加工工艺，并加快实现新型轻量化材料在汽车上的推广应用，本申请提出一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，这种引擎盖能够同时满足汽车引擎盖的轻量化需求以及功能性需求等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，它将引擎盖锁扣、引擎盖铰链固定支座等功能附件内置于碳纤维增强复合材料的纤维层与夹芯层中，并一体成型，省去了后期引擎盖与其功能附件之间的焊接连接，为碳纤维增强复合材料在汽车上的进一步推广应用提供了较好的参考方案。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，该引擎盖包括采用碳纤维增强复合材料制作的引擎盖本体以及至少一个功能附件，所述引擎盖本体包括内纤维层、外纤维层以及填充在所述内纤维层与外纤维层之间的夹芯层，所述功能附件的内端预设在夹芯层内，所述功能附件的外端伸出内纤维层设置，所述内纤维层和外纤维层在预设有功能附件的夹芯层填充完毕后固化成一体。
按上述技术方案，所述功能附件包括锁扣。
按上述技术方案，所述锁扣的内端伸出夹芯层与外纤维层的内表面接触。
按上述技术方案，所述外纤维层与锁扣接触区域的厚度大于其它区域的厚度。
按上述技术方案，所述内纤维层和外纤维层均由多层纤维铺层构成，所述外纤维层与锁扣接触区域的纤维铺层的层数大于其它区域的纤维铺层的层数。
按上述技术方案，所述功能附件包括用于安装铰链的铰链旋转臂安装座，所述铰链旋转臂安装座伸出内纤维层的外端与一铰链旋转臂可拆卸连接。
按上述技术方案，所述铰链旋转臂安装座的内端设有凸缘，所述凸缘的底部与内纤维层的内表面接触。
按上述技术方案，所述内纤维层与铰链旋转臂安装座的凸缘接触区域的厚度大于其它区域的厚度。
按上述技术方案，所述内纤维层和外纤维层均由多层纤维铺层构成，所述内纤维层与铰链旋转臂安装座的凸缘接触区域的纤维铺层的层数大于其它区域的纤维铺层的层数。
按上述技术方案，所述内纤维层和外纤维层均由碳纤维与树脂基体复合固化而成，所述夹芯层为泡沫塑料材质。
本发明产生的有益效果是：本发明中的引擎盖本体由碳纤维增强复合材料制作，并在碳纤维增强复合材料的内外纤维层固化之前，将功能附件预埋在夹芯层内，实现功能附件、纤维层和夹芯层的一体化成型，减少了引擎盖成型工序，避免引擎盖成型后再加工，成型后的引擎盖无需再加装其他功能附件便可与车体配合安装并使用。本发明在满足汽车引擎盖轻量化需求的同时，充分兼顾了引擎盖与其锁扣、铰链等功能附件之间的安装固定。本发明适应了当下汽车轻量化的技术需求，在传统的制造工艺无法适用于新型材料的前提了，为新型轻质材料在汽车上的推广应用起到了一定的帮助作用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例中锁扣的局部剖视图；
图3是本发明实施例中铰链旋转臂安装座的局部剖视图；
图4是本发明实施例中铰链旋转臂安装座与铰链旋转臂安装的结构示意图。
图中：1-外纤维层，2-夹芯层，3-内纤维层，4-锁扣，5-铰链旋转臂安装座，6-铰链旋转臂，7-螺栓螺母紧固件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-图3所示，一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，该引擎盖包括采用碳纤维增强复合材料制作的引擎盖本体以及至少一个功能附件(锁扣4和铰链旋转臂安装座5，该功能附件的材质可以为金属或非金属，本实施例优选针对金属材质的功能附件)，引擎盖本体包括内纤维层3、外纤维层1以及填充在内纤维层3与外纤维层1之间的夹芯层2，功能附件的内端预设在夹芯层内，功能附件的外端伸出内纤维层设置，内纤维层和外纤维层在预设有功能附件的夹芯层填充完毕后固化成一体，其中，外纤维层和内纤维层在两者的相交边界处光滑平顺过渡，在两者相交处不引起结构上的突变，这样一来可以避免引起应力集中，二来可以避免影响引擎盖的造型美观。
在本发明的优选实施例中，如图1、图2所示，功能附件包括锁扣4，锁扣的内端伸出夹芯层与外纤维层的内表面接触，优选的，外纤维层与锁扣接触区域的厚度大于其它区域的厚度，内纤维层和外纤维层均由多层纤维铺层构成，外纤维层与锁扣接触区域的纤维铺层的层数大于其它区域的纤维铺层的层数。
锁扣内嵌于夹芯层内，且并偏向于夹芯层靠近外纤维层那一侧，这主要考虑到锁扣在工作过程中长时间受到汽车引擎盖锁主锁的拉力作用，在锁扣布置过程中将其偏向于引擎盖外侧，更有利于将锁扣所受的拉力传递给整个汽车引擎盖结构，并避免引起引擎盖内纤维层的剥离。外纤维层在与锁扣的接触区域设计为变截面铺层，这主要是因为该区域需承受载荷作用，通过对该区域进行补强，从而避免在该区域造成引擎盖外纤维层结构上的破坏。
在本发明的优选实施例中，如图1、图3、图4所示，功能附件包括用于安装铰链的铰链旋转臂安装座5，铰链旋转臂安装座5伸出内纤维层3的外端与一铰链旋转臂6可拆卸连接，铰链旋转臂安装座的内端设有凸缘(铰链旋转臂安装座设计为T形结构，以使其卡设在引擎盖本体内，避免在受到外力时掉出内纤维层)，凸缘的底部与内纤维层的内表面接触，内纤维层与铰链旋转臂安装座的凸缘接触区域的厚度大于其它区域的厚度，内纤维层和外纤维层均由多层纤维铺层构成，内纤维层与铰链旋转臂安装座的凸缘接触区域的纤维铺层的层数大于其它区域的纤维铺层的层数。铰链旋转臂安装座5外端与铰链旋转臂6之间的连接采用螺栓螺母紧固件7这种机械连接方式，这样便于铰链旋转臂安装座和铰链旋转臂的制造以及铰链旋转臂后期的安装以及维护。
铰链旋转臂安装座内嵌于引擎盖夹芯层内，并偏向于夹芯层靠近内纤维层那一侧，这主要考虑到铰链旋转臂安装座在工作过程中受到引擎盖自身重力作用，将其布置于引擎盖夹芯层靠近引擎盖外侧会引起引擎盖的外侧变形，甚至引起引擎盖外纤维层的剥离。内纤维层在与铰链旋转臂安装座的接触区域设计为变截面铺层，这主要是因为该区域需承受载荷作用，通过对该区域进行补强，从而避免在该区域造成引擎盖内纤维层结构上的破坏。
在本发明的优选实施例中，内纤维层和外纤维层均由碳纤维与树脂基体复合固化而成，夹芯层为泡沫塑料材质。
本发明在具体应用时，该引擎盖主要包括外纤维层1、夹芯层2、内纤维层3、锁扣4、铰链旋转臂安装座5、铰链旋转臂6和螺栓螺母紧固件7，与传统的金属材料汽车引擎盖不同的是，本发明主要由树脂与碳纤维固化而成，并且在外纤维层1与内纤维层3之间填充泡沫形成夹芯层2，与此同时，在碳纤维与树脂固化之前，便将锁扣4及铰链旋转臂安装座5内置于夹芯层2内，然后再经过共固化过程将碳纤维增强复合材料引擎盖本体与金属材料的功能附件一体成型，这样可以避免引擎盖在成型之后再进行加工。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，该引擎盖包括采用碳纤维增强复合材料制作的引擎盖本体以及至少一个功能附件，所述引擎盖本体包括内纤维层、外纤维层以及填充在所述内纤维层与外纤维层之间的夹芯层，所述功能附件的内端预设在夹芯层内，所述功能附件的外端伸出内纤维层设置，所述内纤维层和外纤维层在预设有功能附件的夹芯层填充完毕后固化成一体。
2.根据权利要求1所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述功能附件包括锁扣。
3.根据权利要求2所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述锁扣的内端伸出夹芯层与外纤维层的内表面接触。
4.根据权利要求3所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述外纤维层与锁扣接触区域的厚度大于其它区域的厚度。
5.根据权利要求4所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述内纤维层和外纤维层均由多层纤维铺层构成，所述外纤维层与锁扣接触区域的纤维铺层的层数大于其它区域的纤维铺层的层数。
6.根据权利要求1所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述功能附件包括用于安装铰链的铰链旋转臂安装座，所述铰链旋转臂安装座伸出内纤维层的外端与一铰链旋转臂可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述铰链旋转臂安装座的内端设有凸缘，所述凸缘的底部与内纤维层的内表面接触。
8.根据权利要求7所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述内纤维层与铰链旋转臂安装座的凸缘接触区域的厚度大于其它区域的厚度。
9.根据权利要求8所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述内纤维层和外纤维层均由多层纤维铺层构成，所述内纤维层与铰链旋转臂安装座的凸缘接触区域的纤维铺层的层数大于其它区域的纤维铺层的层数。
10.根据权利要求1所述的含预埋功能附件的碳纤维增强复合材料汽车引擎盖，其特征在于，所述内纤维层和外纤维层均由碳纤维与树脂基体复合固化而成，所述夹芯层为泡沫塑料材质。
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