[发明专利]碳纤维复合材料汽车水箱上横梁总成及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料和汽车零部件领域，特别涉及一种碳纤维复合材料汽车水箱上横梁总成及其制作方法。

背景技术

由于对轿车的造型和性能要求的越来越高，受造型的影响，轿车前部造型的分缝线高低不一，再加上发动机舱本身空间的限制，零部件布置方式种类的增多，很多零部件安装点或多或少的布置在水箱横梁总成上，再加上引擎盖总成的连接装置锁体安装件，使水箱横梁总成的负荷将越来越重。水箱横梁总成作为重要的车身结构件，考虑到对车身结构的轻量化要求，以及结构强度高和碰撞安全性能的要求，如何合理的设计高承载，高强度，轻质的水箱上横梁总成目前成为车身发展的挑战。

传统的金属钣金件汽车水箱上横梁总成是由上横梁本体1和加强板2构成，通过螺栓联接在一起；参见图1、图2所示，所述上横梁本体1采用的材料为B210P1，厚度约为1.5mm，重量约为1.1kg；在上横梁本体1的梁体1.1上设置有梁冠1.8，梁体1.1中部设置有U型凹槽1.2，而且梁侧1.5较短，在梁体1.1上对称设置有两个梁翼1.3，梁翼1.3上设置有通孔1.6，在梁冠1.8上设置有两翼凹槽1.4、圆弧凹槽1.7；所述加强板2采用的材料为B210P1，厚度约为1.0mm，重量约为0.46kg；加强板2由板体2.1、凸块2.5、板峰2.3构成层叠状的加强板，其板体2.1横截面为凹槽型，正面设置有板峰2.3，而且板侧2.6较短，板峰2.3两侧设置有板翼2.8，板体2.1的一侧边缘上设置有中部凹槽2.2、板翼凹槽及槽孔2.4，板翼2.8的平面上设置有安装孔2.7、方孔2.9，在一侧的板翼2.8上设置有凸块2.5。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术金属钣金件汽车水箱上横梁总成至少存在以下问题：

1.从车身结构强度要求高的方面考虑：水箱横梁总成固定着引擎盖总成的连接装置锁体安装件等关键零部件。水箱上横梁总成主要承受着来自于引擎盖总成闭合时瞬间冲击载荷的冲撞和轿车行驶时引擎盖的上下波动，直接致使水箱上横梁总成与引擎盖总成的连接装置锁体安装件处为应力集中的区域，由于此处加强结构设计不合理，强度不够，水箱横梁本体刚度不均，目前金属钣金件水箱上横梁本体的Z向刚度目标值为400N/mm，直接导致应力集中区域发生开裂现象。

同时水箱横梁总成也发挥连接着左右纵梁总成形成前部横梁系统结构的作用。传统的采用层叠加强板来实现高强度的加强方式对刚度的提高效果不明显，无法很好的提高前横梁系统总成的扭转刚度；如果轿车经常行驶的路况很差，路面产生的振动带给车身，由于水箱横梁的刚度和强度不足，直接会引起疲劳变形以及开裂等问题，也会导致引擎盖总成锁体与锁钩闭合位置偏移，致使开启闭合困难。某些时候当发动机高速和低速运转时的激励，引擎盖总成锁固定点处钣金结构变形引起的引擎盖总成固定不良而产生的异响和抖动现象，使NVH效果直线下降，从而影响了整车驾驶的舒适性，降低了顾客满意度。

2.从碰撞安全性能优的角度考虑：水箱横梁总成在整车发生碰撞的情况下，发挥着不可忽视的作用。当轿车发生偏置冲撞的时候，连接着左右纵梁总成的水箱横梁总成，是一个尤为重要的引擎盖支撑结构，支撑引擎盖总成在X向的弯曲刚度，吸收冲击动能，均衡引擎盖总成左右端受力变形情况，缓解动力总成在碰撞过程中往座舱内的位移量，减少了前挡板因碰撞后的侵入量。

3.从车身轻量化角度考虑：车身轻量化同时也要求水箱横梁总成轻量化，高度承载的水箱横梁总成的轻量化是未来汽车工业发展的方向。

4.从制作方法考虑：由于传统的金属钣金件汽车水箱上横梁总成结构过于复杂，使得制作成本很高。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种碳纤维复合材料汽车水箱上横梁总成及其制作方法。提高了水箱横梁总成的结构刚度、强度，实现减重，降低制作成本。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种碳纤维复合材料汽车水箱上横梁总成，至少包括：上横梁本体、加强板，所述上横梁本体与所述加强板之间设置有泡沫夹心层。

具体地，所述上横梁本体结构至少包括：梁体、梁翼、梁侧、通孔、梁冠，在高压下树脂浸润碳纤维织物后整体成型。

进一步地，所述上横梁本体的梁体上设置有平整面的所述梁冠，所述梁体顶面中部为平整面，两梁侧加长4-8mm；所述梁体上设置有所述梁翼，所述梁翼上设置有所述通孔。

具体地，所述加强板结构至少包括：板体、板峰、板侧、安装孔、板翼、凸梁，在高压下树脂浸润碳纤维织物后整体成型。