[其他]復合材料的全承載汽車車身及其制造方法

無效

• 申請號: 85101504
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1003296B
• 公開（公告）日: 1989-02-15
• 發明（設計）人: 唐錦生
• 申請（專利權）人: 唐錦生
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 石小梅;包冠乾

一種輕質高強度的復合材料汽車車身及其制造方法，所述復合材料特別適用于制造全承載的汽車車身。將泡沫復合材料按需要的形狀做成內胎模型，再先后用至少一層浸透了環氧樹脂的玻璃纖維布，以及至少兩層浸透了聚酯的玻璃纖維布全部搭接包裹住內胎模型，待固化后再進行表面處理，由此而制成所需要的復合材料汽車車身。

本發明涉及一種高強度、輕質復合材料的汽車車身及其制造方法，特別是涉及一種用上述復合材料制造的全承載汽車車身及其制造方法。

汽車車身一般是用鋼板壓制而成的。近年來，隨著工程塑料及復合工程材料的迅速發展，汽車上應用塑料及復合材料來制造構件的越來越多，例如，用半硬質聚氨酯泡沫塑料及聚氯乙烯制方向盤、儀表盤、門柱、頂蓬等;采用改性硬質聚氨酯塑料制成保險杠;用改性ABC塑料制造護板;用SMC層狀塑料制造車門;用碳纖維玻璃鋼制造彈簧板及轉動軸等等，也有用塑料或復合材料來制造整體車身的，但是由于材料成本高，加工復雜，所以，到目前為止，還沒有塑料的或復合材料的車身投放市場，其主要原因有兩條：1.塑料的或復合材料的車身，尤其是全承載車身其強度及耐沖擊性能一般不夠理想;2.其成本高于鋼鐵生產的汽車。鑒于上述兩個原因，盡管復合材料制成的整體車身具有重量輕、消耗低等優點，但還是不能代替鋼鐵而進行大規模的生產。

本發明的目的就是提供一種輕質高強度的復合材料結構。利用這種材料結構，可以生產車身，尤其是全承載車身，這種整體車身不僅強度高、重量輕、而且經久耐用，造價大大低于鋼鐵，為大規模生產復合材料全承載車身提供了可能。本發明同時也解決了制造這種車身的方法。

本發明的主要內容就是：用至少是一層浸透了環氧樹脂的玻璃纖維布及至少兩層浸透了聚酯的玻璃纖維布，分別全部搭接包裹住由復合泡沫材料制成的汽車內胎模型，由此而制成復合材料全承載車身以及制造這種車身的方法。

本發明主要是利用了材料力學的“高慣性矩”原理，并進行了預應力處理，而使車身能具有上述優點。

我們知道，J_Z＝bh³/12其中J_Z為材料的慣性矩，b為材料的寬度，h為材料的厚度（可參見圖1），由公式中可看到，增加材料的厚度，J_Z則以三次方的比例提高，所以希望材料能厚一些。若采用玻璃纖維，即俗稱的玻璃鋼中間夾泡沫塑料，顯然能提高材料的慣性矩，同時，抗彎剛度D也可以大幅度提高，這從公式

D=E_玻b(H³-h³)/12+E_泡b(H³-h³)/12

中也可看出。其中E為材料的彈性模量;H為材料總厚度;h為泡沫夾層厚度。由于高慣性矩的作用，使帶泡沫塑料夾層的玻璃纖維布具有很高的強度，但是還沒有充分發揮它的特點，因為玻璃鋼的最佳特點是抗拉應力最好，（σ_拉＝2500公斤/（厘米）²），而且浸透環氧樹脂或聚酯的玻璃鋼在其固化過程中，會產生千分之八的收縮，巧妙地利用玻璃鋼的這兩大特點，就使它產生了預應張力，從而獲得更高剛度的材料，同時使降低成本、延長使用壽命成為可能。

下面，參考附圖對發明進行更詳細的說明：

圖1：是復合材料的局部斷面剖視示意圖;

圖2：是用方法2制造的復合材料的局部斷面剖視示意圖;

圖3：是用復合材料制造的全承載汽車車身的剖視示意圖;

圖4：是圖3的A向剖視圖。

所使用的玻璃纖維布，如圖1中的2，3，4，一般是中性、脫蠟的，其厚度不易太厚，一般來講，厚度在0.1至0.5毫米之間，最好是0.25毫米。

所使用的復合泡沫材料如圖1和圖2中的1（即加工成內胎模型的材料）不僅要重量輕，而且要易于加工，材料要有彈性，價格要低，一般可以選用聚苯乙烯泡沫板或者是硬質聚氨酯泡沫，其容重可以是大約25公斤/立方米。