本發(fā)明涉及汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柱狀泡沫鋁汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

保險(xiǎn)杠系統(tǒng)是汽車(chē)車(chē)身的重要組成部分。其作用為當(dāng)汽車(chē)與其他車(chē)輛或障礙物發(fā)生碰撞時(shí)能保護(hù)乘客安全，降低車(chē)體損害程度。輕微事故時(shí)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)能吸收沖擊能量，然后自動(dòng)恢復(fù)原狀，有效地降低了汽車(chē)的修理費(fèi)用。遇上嚴(yán)重的撞車(chē)事故時(shí)，沖擊力經(jīng)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)被合理的分散給車(chē)身，以避免局部區(qū)域變形過(guò)大，保證乘客有足夠的生存空間。

保險(xiǎn)杠的種類(lèi)很多，按其結(jié)構(gòu)形式大致分為三類(lèi)：

第一類(lèi)為結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，成本較低的簡(jiǎn)易非金屬材料的保險(xiǎn)杠，可直接用螺栓固定安裝到車(chē)身的托架上。此類(lèi)保險(xiǎn)杠的緩沖吸能力較差，通常裝備于抵擋經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)。

第二類(lèi)通常由橫杠以及緩沖吸能件和加強(qiáng)件等組成，這類(lèi)保險(xiǎn)杠一般安裝在中、低檔汽車(chē)上。

第三類(lèi)則帶有緩沖減震器，在保險(xiǎn)橫杠與車(chē)身底部縱梁之間安裝有緩沖減震器，緩沖減震器的結(jié)構(gòu)形式多樣，但多是利用液壓或氣壓減震，具有運(yùn)動(dòng)部件。

縱觀上述保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，帶有緩沖減震器的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)吸能效果出色，性能最好，但其價(jià)格高，同時(shí)具有運(yùn)動(dòng)部件，因此其可靠性較低。而第一二類(lèi)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的先天缺陷，吸能效果較差。如何利用材料特性，設(shè)計(jì)具有媲美帶緩沖減震器的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，同時(shí)又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，是本領(lǐng)域面臨的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種柱狀泡沫鋁保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，其吸能效果好，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，可靠性高。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種柱狀泡沫鋁汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，其包括塑料外板、緩沖材料和橫梁，外板和緩沖材料附著在橫梁上，橫梁與車(chē)架縱梁螺絲聯(lián)接，所述緩沖材料為柱狀泡沫鋁，所述柱狀泡沫鋁外纏繞有石墨烯纖維層，上下兩層石墨烯纖維之間的交叉角度為30-90度。

優(yōu)選的，所述石墨烯纖維層厚度為0.1-1mm，優(yōu)選0.2-0.5mm。

優(yōu)選的，所述纏繞有石墨烯纖維層的柱狀泡沫鋁在塑料外板和橫梁之間緊密排列，其直徑為5-15cm。

泡沫鋁屬于多孔金屬材料，其鋁基體內(nèi)含有大量結(jié)構(gòu)及分布可控的孔洞，其是以孔洞(空氣)作為復(fù)合相的復(fù)合材料。當(dāng)泡沫鋁被壓縮時(shí)，其先是呈現(xiàn)彈性，繼而出現(xiàn)一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的平臺(tái)，這時(shí)應(yīng)變?cè)龃蠛艽蠖鴳?yīng)力幾乎恒定不變(塑性塌陷區(qū))，最后平臺(tái)胞壁被擠壓在一起，材料被壓實(shí)，應(yīng)力又迅速增大。因此泡沫鋁是良好的吸能材料，且其吸能主要發(fā)生在平臺(tái)階段。由于泡沫金屬在壓縮過(guò)程中，經(jīng)過(guò)很小的彈性形變后，就進(jìn)入一個(gè)很長(zhǎng)的應(yīng)力平臺(tái)，這一平臺(tái)越長(zhǎng)，在較小的應(yīng)力下，材料就能吸收越大的能量。但隨著材料密度的增加，平臺(tái)應(yīng)力隨之增加，平臺(tái)也隨之變短。所以泡沫材料的吸能能力與密度密切相關(guān)。

在現(xiàn)有的泡沫鋁研究中，一般采用泡沫鋁夾心結(jié)構(gòu)，例如泡沫鋁夾芯梁。所述泡沫鋁夾心結(jié)構(gòu)雖然吸能效果好，但其要用泡沫鋁制備夾心結(jié)構(gòu)，工藝較為復(fù)雜。因此本發(fā)明通過(guò)材料改性使泡沫鋁能夠達(dá)到夾心結(jié)構(gòu)的效果，制作又較為簡(jiǎn)單，能有效替代結(jié)構(gòu)復(fù)雜的帶緩沖減震器的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)。

本發(fā)明先制備得到柱狀泡沫鋁，再在泡沫鋁外以濕法纏繞方法纏繞石墨烯纖維層，得到本發(fā)明的石墨烯纖維層包覆的柱狀泡沫鋁。由于石墨烯的斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。同時(shí)它又有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20％。同時(shí)其密度遠(yuǎn)小于鋁。因此將石墨烯纖維層包覆柱狀泡沫鋁后，泡沫鋁的密度變小，平臺(tái)應(yīng)力變長(zhǎng)，同時(shí)石墨烯纖維層包覆柱狀泡沫鋁后，泡沫鋁彈性變高，其平臺(tái)應(yīng)力邊長(zhǎng)。因此通過(guò)兩方面增加了泡沫鋁的吸能能力。

因此，以本發(fā)明的石墨烯纖維層包覆的柱狀泡沫鋁置于塑料保險(xiǎn)杠之后，即可起到帶緩沖減震結(jié)構(gòu)保險(xiǎn)杠的效果。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

一種柱狀泡沫鋁汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，其包括塑料外板、緩沖材料和橫梁，外板和緩沖材料附著在橫梁上，橫梁與車(chē)架縱梁螺絲聯(lián)接，所述緩沖材料為柱狀泡沫鋁，所述柱狀泡沫鋁外纏繞有石墨烯纖維層，上下兩層石墨烯纖維之間的交叉角度為30度。

實(shí)施例2

一種柱狀泡沫鋁汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，其包括塑料外板、緩沖材料和橫梁，外板和緩沖材料附著在橫梁上，橫梁與車(chē)架縱梁螺絲聯(lián)接，所述緩沖材料為柱狀泡沫鋁，所述柱狀泡沫鋁外纏繞有石墨烯纖維層，上下兩層石墨烯纖維之間的交叉角度為60度。

實(shí)施例3

一種柱狀泡沫鋁汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)，其包括塑料外板、緩沖材料和橫梁，外板和緩沖材料附著在橫梁上，橫梁與車(chē)架縱梁螺絲聯(lián)接，所述緩沖材料為柱狀泡沫鋁，所述柱狀泡沫鋁外纏繞有石墨烯纖維層，上下兩層石墨烯纖維之間的交叉角度為90度。