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CN116395034A - 一种连续碳纤维增强的汽车b柱 - Google Patents

一种连续碳纤维增强的汽车b柱 Download PDF

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CN116395034A
CN116395034A CN202211529342.3A CN202211529342A CN116395034A CN 116395034 A CN116395034 A CN 116395034A CN 202211529342 A CN202211529342 A CN 202211529342A CN 116395034 A CN116395034 A CN 116395034A
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carbon fiber
pillar
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pipe
continuous carbon
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张峰
吴慧媚
赵鸿愈
周颖鹃
梁培良
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SAIC GM Wuling Automobile Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种连续碳纤维增强的汽车B柱，包括B柱构件，所述B柱构件具有板部和侧缘，所述板部与所述侧缘围成承载区；以及B柱加强板，所述B柱加强板位于所述承载区内并与所述板部、所述侧缘胶接或铆接；其中，所述B柱加强板由压缩成型为单体结构的多个碳纤维丝束层片构成。本发明采用一种连续碳纤维增强热塑性复合材料来做B柱加强板，利用碳纤维的比重小，质量轻，强度高等优异的力学性能，替代普通冷冲高强钢，或热成型的B柱加强板，起到减重不减强度的效果，达到节能减排，降低油耗的目的。

Description

一种连续碳纤维增强的汽车B柱
技术领域
本发明属于汽车部件技术领域，具体涉及到一种连续碳纤维增强的汽车B柱。
背景技术
B柱是汽车上主要的受力部件，同A柱，C柱，D柱一样是支撑和稳定整个车身的重要组成部分。B柱主要用来支撑前门和后门，当汽车在发生侧面碰撞时，碰撞的能量直接作用在B柱上，若B柱的强度不足，在碰撞中发生变形或断裂，外部碰撞的物体就会直接侵入乘员舱，对车内的成员安全造成威胁。因此B柱的强度是检验汽车安全性能的一个重要指标。
传统汽车设计的B柱结构包含B柱外板、B柱加强板、B柱内板；B柱加强板的作用是增强B柱的强度和刚度，其常见的制造方法有如下两种：
(1)B柱加强板大都采用单一材料和厚度的板冲压成形，这些板的屈服强度在590～780MPa、甚至980MPa的冷轧高强钢材料，该类型的B柱加强板在发生侧撞事故时各处变形量均较大，造成B柱变形量大，无法有效保证车内成员的安全；
(2)为了达到碰撞性能要求，同时降低油耗，达到节能减排的作用，B柱加强板也会采用热成型工艺，但热成型钢的结构设计复杂，制造成本高，总的开发成本高于一般钢材，从整车成本上来看并不划算；热成型钢吸能效果不好，当受到“硬碰硬”碰撞的时候，会导致碰撞时乘员受很重的冲撞力，造成严重后果；另外，热成型工艺还是高能耗、高污染产业，不满足节能减排，碳中和，碳达峰等环保要求。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
本发明的其中一个目的是提供一种连续碳纤维增强的汽车B柱，利用碳纤维的比重小，质量轻，强度高等优异的力学性能，替代普通冷冲高强钢。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种连续碳纤维增强的汽车B柱，包括，
B柱构件，所述B柱构件具有板部和侧缘，所述板部与所述侧缘围成承载区；以及，
B柱加强板，所述B柱加强板位于所述承载区内并与所述板部、所述侧缘胶接或铆接；
其中，所述B柱加强板由压缩成型为单体结构的多个碳纤维丝束层片构成。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述碳纤维丝束层片具有如下特性之一：
(i)抗拉强度不低于1800MPa；
(ii)拉伸模量不低于90GPa；
(iii)断裂延伸率为1.6～1.8％；
(iv)挠曲强度不低于1000Mpa；
(v)弯曲模量不低于90GPa。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述碳纤维丝束层片由碳纤维丝束交叉编制而成，或碳纤维丝束与尼龙丝束交叉编制而成。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述碳纤维丝束为连续碳纤维，所述碳纤维丝束具有如下特性之一：
(i)单丝数量为45～55K；
(ii)密度为1.2g/cm3～1.8g/cm3；
(iii)纤维含量为60～80％；
(iv)纤维体积为48～50％。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述碳纤维丝束呈带状，所述碳纤维丝束的厚度为0.13～0.15mm，所述碳纤维丝束的宽度为100～500mm。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述碳纤维丝束层片由碳纤维丝束交叉编制而成，所述B柱加强板与所述板部、所述侧缘之间通过结构胶连接固定。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述结构胶的弹性模量为2.8～3.1GPa、泊松比为0.25～0.35、密度为1.1～1.4kg/mm3。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述碳纤维丝束层片由碳纤维丝束与尼龙丝束交叉编制而成，相邻两个所述碳纤维丝束层片之间的碳纤维丝束的编织方向呈90°；所述B柱加强板与所述板部、所述侧缘之间通过铆钉连接固定。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述铆钉包括钉体以及与所述钉体配合的操作杆；
其中，所述钉体具有向止挡帽外侧延伸的管件，所述管件侧壁开设有沿轴向延伸的、沿周向分布的长孔，相邻两个长孔之间的壁两端具有向内的内折槽，所述壁的中部具有向外的外折槽；
所述操作杆上位于所述管件的端部外侧还设有螺纹连接的挤压件，所述挤压件伸入所述管件内，所述管件内腔具有限制所述挤压件旋转的截面形状。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述管件内还设有辅助组件，所述辅助组件包括基体以及沿所述基体周向分布的延伸件，所述延伸件与所述长孔位置相对应；
所述延伸件与所述基体的连接处具有第一折弯部，所述第一折弯部具有使延伸件向管件外折弯的趋势；
其中，所述基体向所述钉体内腔延伸，所述钉体内腔具有限制所述基体旋转的截面形状，所述基体与所述操作杆螺纹连接；
所述基体的螺纹方向与所述挤压件的螺纹方向相反。
作为本发明连续碳纤维增强的汽车B柱的一种优选方案，其中：所述延伸件还具有与所述第一折弯部反向的第二折弯部；
所述管件与所述止挡帽连接处的管径小于所述管件端部的管径，所述延伸件位于所述管件端部的轴向投影范围内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用一种连续碳纤维增强热塑性复合材料来做B柱加强板，利用碳纤维的比重小，质量轻，强度高等优异的力学性能，替代普通冷冲高强钢，或热成型的B柱加强板，起到减重不减强度的效果，达到节能减排，降低油耗的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1中碳纤维单向预浸布的结构示意图；
图2为本发明实施例2中碳纤维双向预浸布的结构示意图；
图3为本发明实施例3中B柱加强板的铺层角度示意图；
图4为本发明实施例3中B柱加强板于B柱构件内铺层示意图；
图5为本发明实施例4中碳纤维单向预浸布的编织结构示意图；
图6为本发明实施例6中采用结构胶水的连续碳纤维增强的汽车B柱的剖视图；
图7为本发明实施例7中采用铆钉连接的连续碳纤维增强的汽车B柱的剖视图；
图8为本发明实施例7中铆钉的整体结构示意图；
图9为图8中钉体与管件连接处结构示意图；
图10为本发明实施例7中铆钉的壁在挤压件的作用下的过程示意图；
图11为本发明实施例7中辅助组件在操作件的作用下的过程示意图；
图12为本发明实施例7中落锤实验测试结果对比。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
如无特别说明，实施例中所采用的原料均为商业购买。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种碳纤维单向预浸布作为B柱加强板200，该碳纤维单向预浸布由碳纤维丝束201a与尼龙丝束201b按照经纬向纺织而成；具体步骤是：
(1)根据设计的热塑性树脂基碳纤维预浸丝束的要求，选择连续碳纤维，碳纤维材料密度为1.6g/cm3、纤维含量为70％、纤维体积为50％、碳纤维丝束单丝数量为50K；尼龙丝选择PA6高分子材料；
(2)将碳纤维原丝通过放料单元，控制原丝保持8N的弱张力，实现平稳输送；在弱张力下输送，依次通过宽展单元完成对碳纤维原丝的宽展，保证展宽后的每束碳纤维丝束的厚度均在0.13～0.15mm；
(3)通过纺织单元制造出碳纤维单丝，然后通过纺织单元将尼龙丝与碳纤维单丝纺织成碳纤维单向带布；
(4)将得到的碳纤维单向带布浸渍到增强聚丙烯树脂粉末悬浮液内，在超声震动下，使碳纤维单向带布在增强聚丙烯树脂粉末悬浮液内浸渍后其内外表面均匀附有树脂细粉；
(5)采用红外线加热单元加热浸渍后表面附有树脂细粉的碳纤维单向带布，烘干后树脂粉末被固定在碳纤维单向带布上形成初步预浸带；
(6)通过压实单元对得到的初步预浸带进行热压定型，使树脂与碳纤维充分结合，以实现良好预浸，从而得到厚度均匀的碳纤维单向预浸布；
(7)碳纤维单向预浸布在收卷前利用裁切机构进行裁切定宽处理，根据需要裁切碳纤维单向预浸布宽度为100～500mm；
(8)定宽后的碳纤维单向预浸布最终由收卷机构收卷。
对得到的碳纤维单向预浸布进行物理性能测试，测试方法参考复合材料拉伸国家标准GB/T 3354-1999进行。测试结果显示，碳纤维单向预浸布0°方向平均抗拉强度为1938MPa；碳纤维单向预浸布0°方向拉伸模量为98.1GPa；碳纤维单向预浸布断裂延伸率为1.76％；碳纤维单向预浸布挠曲强度为1055MPa；碳纤维单向预浸布弯曲模量为98.1Gpa。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种碳纤维双向预浸布作为B柱加强板200，该碳纤维双向预浸布由碳纤维丝束201a与碳纤维丝束201a按照经纬向纺织而成；具体步骤与实施例1基本相同，区别在于步骤(3)中，采用碳纤维单丝替换尼龙丝。
对得到的碳纤维双向预浸布进行物理性能测试，测试方法参考复合材料拉伸国家标准GB/T 3354-1999进行。测试结果显示，碳纤维双向预浸布0°方向平均抗拉强度为2325MPa；碳纤维双向预浸布0°方向拉伸模量为117.7GPa。
实施例3
如图3和图4所示，本实施例提供一种B柱加强板200的制备，具体步骤是：
(1)按B柱构件100的3D图作2D展开图，并标出开剪部位，将实施例1得到的碳纤维单向预浸布在裁切机上按程序进行裁切；对B柱加强板200进行铺层设计，根据优化结构设计，采用变厚度设计，即不同部位采用不同厚度铺层设计；本实施例的B柱加强板200的头部铺层数10层，尾部铺层数为10层，中部铺层数为2层。
(2)对B柱加强板200进行铺层角度和顺序设计，从下到上按照铺层角度依次为0°、90°进行铺层，重复该顺序直至达到设计的铺层数；
(3)采用模压工艺，对模具进行预热，温度为60℃，合模并升温固化，升温速度为3℃/min，固化温度为130℃，保持60min，合模压力为25kg/cR2，保压时间60min，之后冷却、脱模、取件，得到基于碳纤维单向预浸布的B柱加强板200。
实施例4
在实施例3的实验过程中发现，由于B柱构件100的承载区N1形状并不规则，需要对实施例1得到的碳纤维单向预浸布进行裁切，会造成边缘处的碳纤维丝束201a和/或尼龙丝束201b断开，造成强度降低；在此基础上，本实施例采用如图5所示的编织方法得到的碳纤维单向预浸布，无需对碳纤维单向预浸布的边缘进行裁切，不会影响碳纤维单向预浸布边缘处的强度。
具体的，如图5所示，单层的碳纤维单向预浸布仅由一根碳纤维丝束201a和一根尼龙丝束201b进行交叉编织，一根碳纤维丝束201a进行连续的180°弯折形成多个相互平行的经向线，一根尼龙丝束201b进行连续的180°弯折形成多个相互平行的纬向线，这些经向线与纬向线之间交叉编织形成碳纤维单向预浸布；另外，经向线两端多出的端部可以继续折弯插入临近的纬向线内固定，同样的，纬向线两端多出的端部可以继续折弯插入临近的经向线内固定。
本实施例在编织时，按B柱构件100的3D图作2D展开图，计算出需要填充部分的尺寸，按照计算的尺寸进行上述编织。
需要说明的是，本实施例的编织方法也可以用于实施例2的碳纤维双向预浸布，仅需将尼龙丝束201b替换成一根碳纤维丝束201a即可，在此不再赘述。
实施例5
本实施例提供一种基于碳纤维双向预浸布的B柱加强板200，具体步骤与实施例3基本相同，区别在于将实施例3中的碳纤维单向预浸布替换为实施例2得到的碳纤维双向预浸布，并修改了铺层数，具体本实施例的B柱加强板200的头部铺层数4层，尾部铺层数为4层，中部铺层数为0层。
实施例6
如图6所示，将实施例3和实施例5得到的B柱加强板200安装于B柱构件100中，B柱构件100具有板部101和位于板部101两侧的侧缘102，板部101与侧缘102之间围成承载区N1，将B柱加强板200置于承载区N1内，B柱加强板200与B柱构件100的板部101和侧缘102均采用结构胶水进行胶接固定，选用的结构胶水的弹性模量为3.0GPa、泊松比为0.3、密度为1.2kg/mm3，得到连续碳纤维增强的汽车B柱，并对其进行落锤实验，测试方法参考标准(GB20071-2006汽车侧面碰撞的乘员保护，ISO 6487-2000道路车辆碰撞试验测量技术仪器设备)进行。并采用冲压成形的B柱加强板进行实验对照。
冲压成形的B柱加强板初始状态重1.749kg，本实施例采用的基于碳纤维单向预浸布的B柱加强板重0.76kg，减重0.99kg，减重比为56.6％。
应用三点弯曲CAE仿真分析，落锤40kg情况下，冲压成形的B柱加强板碰撞力峰值较碳纤维基本一致，基于碳纤维单向预浸布的B柱加强板压溃量比冲压成形的B柱加强板小136.6mm，说明碳纤维抗弯力较大。基于碳纤维单向预浸布的B柱加强板平均碰撞力比冲压成形的B柱加强板大13.51KN，碰撞力效率比冲压成形的B柱加强板高。
基于碳纤维双向预浸布的B柱加强板压溃量比冲压成形的B柱加强板小205.5mm。基于碳纤维双向预浸布的B柱加强板平均碰撞力比冲压成形的B柱加强板大19.7KN。
通过CAE仿真分析可以看出，用粉末泥浆法制造的优化的碳纤维B柱加强板在性能方面优于传统的冷冲压高强钢B柱加强板，在降低油耗，节能减排方面起到了作用。
实施例7
实验过程中发现，在采用实施例3得到基于碳纤维单向预浸布的B柱加强板200时，因尼龙受热熔化及层间相融性差，在遇高温容易层间剥离，使得材料变形，失去产品应有的力学性能，故本实施例7在实施例6的基础上，将实施例3得到基于碳纤维单向预浸布的B柱加强板与B柱构件100的板部101和侧缘102之间采用铆接方式固定，如图7所示。
实验过程中还发现，由于现有铆钉的止挡帽面积较小，在落锤实验时，铆钉承受较大的拉力，在B柱加强板一侧的止挡帽对碳纤维单向预浸布表面产生较大的压强，铆钉连接处的碳纤维单向预浸布容易损坏破裂，导致力学性能提升有限。
基于此，本实施例所采用的铆钉300结构如图8～图11所示，该铆钉300包括钉体301以及与钉体301配合的操作杆302；
钉体301具有端头301b和另一端的止挡帽301a，钉体301内部具有贯穿的安装孔，端头301b内具有沉头孔301b-1；
操作杆302位于钉体301的安装孔内，操作杆302的一端具有与所述沉头孔301b-1相配合的凸缘302a，在凸缘302a向沉头孔301b-1内移动的过程中，凸缘302a挤压沉头孔301b-1周向侧壁向外变形，扩大侧壁的直径，达到止挡的目的。
在此基础上，钉体301还具有向止挡帽301a外侧延伸的管件303，管件303与钉体301一体成型，管件303内置空腔，管件303远离钉体301的一端呈开口状，管件303侧壁开设有沿轴向延伸的、沿周向分布的长孔N2，长孔N2的一端紧邻止挡帽301a，相邻两个长孔N2之间的壁303a两端具有向内的内折槽S1，壁303a的中部具有向外的外折槽S2。
从管件303的端部沿轴向挤压管件303，相邻两个长孔N2之间的壁303a受到挤压，沿两端的内折槽S1向管件303内折弯，沿中部的外折槽S2向管件303外折弯，直至最大挤压程度时，此时的壁303a形成向管件303外延伸的呈折弯状的扩展部M，且该扩展部M能够延伸至止挡帽301a所在平面，能够与待连接件表面相接触。
进一步的，位于管件303的开口侧端部外还设有挤压件304，挤压件304伸入管件303内，管件303的内腔具有限制挤压件304旋转的截面形状，例如管件303的截面形状是正方形，挤压件304的伸入部分为相适配的正方形；操作杆302贯穿挤压件304并与之螺纹连接；安装时通过旋转操作杆302，操作杆302一端的凸缘302a逐渐向沉头孔301b-1内移动，操作杆302另一端通过螺纹的旋转驱动挤压件304向管件303内移动，直至使上述的壁303a折弯形成扩展部M。
在本发明的另一个实施例中，管件303内还设有辅助组件305，辅助组件305包括基体305a以及沿基体305a周向分布的延伸件305b，延伸件305b具有刚性本体305b-1和弹性臂305b-2，刚性本体305b-1通过弹性臂305b-2连接至基体305a上，延伸件305b与长孔N2位置相对应，弹性臂305b-2与基体305a的连接处具有第一折弯部R1，第一折弯部R1具有使延伸件305b向管件303外折弯的趋势，初始状态时，基体305a和延伸件305b均位于管件303内腔，延伸件305b受到管件303内壁303a的挤压，在第一折弯部R1处向内收缩，若延伸件305b移动至长孔N2位置时，延伸件305b脱离内壁303a的挤压，则能够在第一折弯部R1的作用下回复至伸展状态向管件303外折弯。
基体305a套接于操作杆302上并向钉体301一侧延伸，钉体301内开设容纳基体305a的腔室N3，且该腔室N3具有限制基体305a旋转的截面形状，例如相适配的正方形等形状；基体305a则与操作杆302螺纹连接，基体305a的螺纹方向与挤压件304的螺纹方向相反，则在操作杆302旋转时，驱动基体305a和挤压件304相向移动，在挤压件304挤压管件303的过程中，基体305a带动延伸件305b移动并向管件303外伸展。
进一步的，弹性臂305b-2还具有与第一折弯部R1反向的第二折弯部R2，止挡帽301a上位于长孔N2处还设有支撑凸起301a-1，当延伸件305b向管件303外伸展时，第二折弯部R2刚好位于支撑凸起301a-1处；
在此基础上，管件303整体为锥形管或变径管，管件303与止挡帽301a连接处的管径小于管件303端部的管径，当延伸件305b向管件303外伸展时，延伸件305b的刚性本体305b-1位于管件303端部的轴向投影范围内；当挤压件304达到最大挤压程度时，管件303端部能够推动延伸件305b的刚性本体305b-1沿第二折弯部R2向止挡帽301a方向折弯，直至延伸件305b的刚性本体305b-1至止挡帽301a所在平面，能够与待连接件表面相接触。
最后，操作杆302上还设有断裂槽，达到上述两个状态后，即延伸件305b的刚性本体305b-1折弯至止挡帽301a所在平面以及扩展部M折弯至止挡帽301a所在平面，此时基体305a和挤压件304均无法继续移动，继续施加到操作杆302外力将使操作杆302在断裂槽处断裂，此时完成紧固安装。
将实施例3得到基于碳纤维单向预浸布的B柱加强板与B柱构件100的板部101和侧缘102之间采用铆接方式固定，得到连续碳纤维增强的汽车B柱，并对其进行落锤实验。测试结果显示，应用三点弯曲CAE仿真分析，落锤40kg情况下，碰撞力峰值为45.2KN，压溃量为139.8mm，比冲压成形的B柱加强板小182.1mm，平均碰撞力为27.21KN，比冲压成形的B柱加强板大16.35KN，测试结果对比如图12所示，相较于实施例6中采用结构胶水进行胶接固定的基于碳纤维单向预浸布的B柱加强板相比，力学性能得到明显的提升。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：包括，
B柱构件(100)，所述B柱构件(100)具有板部(101)和侧缘(102)，所述板部(101)与所述侧缘(102)围成承载区(N1)；以及，
B柱加强板(200)，所述B柱加强板(200)位于所述承载区(N1)内并与所述板部(101)、所述侧缘(102)胶接或铆接；
其中，所述B柱加强板(200)由压缩成型为单体结构的多个碳纤维丝束层片(201)构成。
2.如权利要求1所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述碳纤维丝束层片(201)具有如下特性之一：
(i)抗拉强度不低于1800MPa；
(ii)拉伸模量不低于90GPa；
(iii)断裂延伸率为1.6～1.8％；
(iv)挠曲强度不低于1000Mpa；
(v)弯曲模量不低于90GPa。
3.如权利要求1或2所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述碳纤维丝束层片(201)由碳纤维丝束(201a)交叉编制而成，或碳纤维丝束(201a)与尼龙丝束(201b)交叉编制而成。
4.如权利要求3所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述碳纤维丝束(201a)为连续碳纤维，所述碳纤维丝束(201a)具有如下特性之一：
(i)单丝数量为45～55K；
(ii)密度为1.2g/cm3～1.8g/cm3；
(iii)纤维含量为60～80％；
(iv)纤维体积为48～50％。
5.如权利要求4所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述碳纤维丝束(201a)呈带状，所述碳纤维丝束(201a)的厚度为0.13～0.15mm，所述碳纤维丝束(201a)的宽度为100～500mm。
6.如权利要求5所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述碳纤维丝束层片(201)由碳纤维丝束(201a)交叉编制而成，所述B柱加强板(200)与所述板部(101)、所述侧缘(102)之间通过结构胶连接固定。
7.如权利要求6所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述结构胶的弹性模量为2.8～3.1GPa、泊松比为0.25～0.35、密度为1.1～1.4kg/mm3。
8.如权利要求5所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述碳纤维丝束层片(201)由碳纤维丝束(201a)与尼龙丝束(201b)交叉编制而成，相邻两个所述碳纤维丝束层片(201)之间的碳纤维丝束(201a)的编织方向呈90°；所述B柱加强板(200)与所述板部(101)、所述侧缘(102)之间通过铆钉(300)连接固定。
9.如权利要求8所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述铆钉(300)包括钉体(301)以及与所述钉体(301)配合的操作杆(302)；
其中，所述钉体(301)具有向止挡帽(301a)外侧延伸的管件(303)，所述管件(303)侧壁开设有沿轴向延伸的、沿周向分布的长孔(N2)，相邻两个长孔(N2)之间的壁(303a)两端具有向内的内折槽(S1)，所述壁(303a)的中部具有向外的外折槽(S2)；
所述操作杆(302)上位于所述管件(303)的端部外侧还设有螺纹连接的挤压件(304)，所述挤压件(304)伸入所述管件(303)内，所述管件(303)内腔具有限制所述挤压件(304)旋转的截面形状。
10.如权利要求9所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述管件(303)内还设有辅助组件(305)，所述辅助组件(305)包括基体(305a)以及沿所述基体(305a)周向分布的延伸件(305b)，所述延伸件(305b)与所述长孔(N2)位置相对应；
所述延伸件(305b)与所述基体(305a)的连接处具有第一折弯部(R1)，所述第一折弯部(R1)具有使延伸件(305b)向管件(303)外折弯的趋势；
其中，所述基体(305a)向所述钉体(301)内腔延伸，所述钉体(301)内腔具有限制所述基体(305a)旋转的截面形状，所述基体(305a)与所述操作杆螺纹连接；
所述基体(305a)的螺纹方向与所述挤压件(304)的螺纹方向相反。
11.如权利要求10所述的连续碳纤维增强的汽车B柱，其特征在于：所述延伸件(305b)还具有与所述第一折弯部(R1)反向的第二折弯部(R2)；
所述管件(303)与所述止挡帽(301a)连接处的管径小于所述管件(303)端部的管径，所述延伸件(305b)位于所述管件(303)端部的轴向投影范围内。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3232162A (en) * 1963-09-17 1966-02-01 Textron Ind Inc Blind locked spindle rivet and method for applying the same
CN1521412A (zh) * 2003-02-11 2004-08-18 Ejot�������޹�˾ 用来安装在具有穿孔的构件上的塑性螺母
US20190078600A1 (en) * 2017-09-14 2019-03-14 Centrix Inc. Fastener system
US20190219086A1 (en) * 2018-01-16 2019-07-18 Illinois Tool Works Inc. Rivet fastener assembly and method of use thereof
CN111169542A (zh) * 2020-01-13 2020-05-19 爱驰汽车有限公司 B柱加强板及其制作方法、b柱总成

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3232162A (en) * 1963-09-17 1966-02-01 Textron Ind Inc Blind locked spindle rivet and method for applying the same
CN1521412A (zh) * 2003-02-11 2004-08-18 Ejot�������޹�˾ 用来安装在具有穿孔的构件上的塑性螺母
US20190078600A1 (en) * 2017-09-14 2019-03-14 Centrix Inc. Fastener system
US20190219086A1 (en) * 2018-01-16 2019-07-18 Illinois Tool Works Inc. Rivet fastener assembly and method of use thereof
CN111169542A (zh) * 2020-01-13 2020-05-19 爱驰汽车有限公司 B柱加强板及其制作方法、b柱总成

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