[0001] 本发明属于汽车零部件设计制造领域，具体涉及一种汽车用复合材料检修口盖板。

[0002] 随着汽车行业的不断发展，零部件结构的轻量化设计备受人们的关注。盖板是位于车身内后方的位置、主要是对汽车零部件进行检修的封闭板结构。

[0003] 公开号为CN204021020U的实用新型专利公开了一种客车检修口盖板，盖板本体采用铝铸造成型，包括用于封闭L形检修口的侧检修口的侧盖板和用于封闭L形检修口的水平检修口的水平盖板，侧盖板正面与水平盖板背面设置有用于拆装盖板的拉手，两部分盖板的连接处不存在缝隙，从而可减小传入车厢内的噪声，提高乘坐舒适度，但是这种连接处不存在缝隙的L形铝制检修口盖板重量较大，不符合轻量化设计的目标。

[0004] 公开号为CN109955915A的发明专利公开了一种便于检修汽车的结构架，其包括地板支撑板与检修口盖板，地板支撑板和检修口盖板之间通过金属柱固定连接。其中，检修口盖板为中空结构，内部从上到下依次设置有网孔铝板、隔热泡沫金属层和隔板，且散热腔与金属导热体连接，能够加强整个便于检修汽车的结构架的结构强度，而且对检修盖板门及设置在发动机检修口上方的木地板进行强有力的支撑，通过金属导热体和散热腔可以对发动机的热量进行一个系统的散热，通过网孔铝板和隔热泡沫金属层侧有利于此时对于发动机的检修，此设计考虑到检修汽车的保护架的结构强度和发动机散热问题，可以提高检修效率，但是结构较复杂，且采用金属材料，同样未考虑轻量化问题。

[0005] 现有技术中公开的检修口盖板结构，都没有做到在保证强度要求的同时尽量减轻自身重量。因此，有必要设计一种兼顾减重和强度要求的复合材料检修口盖板。

[0025] 下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

[0026] 实施例1

[0027] 为了在保证结构强度的同时达到盖板轻量化的目的，本实施方式中公开一种汽车用复合材料检修口盖板，盖板1主体为长方形，在盖板1的一条长边和两条短边上分别设有两个连接耳2，在另一条长边上设有两个卡块3用于与支架上的卡槽卡接连接，两条短边上的连接耳2相应设置，在连接耳2上设有螺栓孔4，利用螺栓可将盖板1上的连接耳2与支架进行对应连接，在盖板1上表面设置有三个安装过孔5，三个安装过孔5的中心在一条直线上。

[0028] 为了能降低盖板整体质量，本实施例选用新型轻量化材料，轻量化材料主要分为金属材料(高强度钢、镁合金、铝合金等)和复合材料，由于复合材料兼顾柔性设计、耐蚀、抗疲劳、力学性能优良等特点，已经为汽车工艺界所认可。其中，玻璃纤维增强复合材料是一种性能优良、应用也较广的材料，且进一步考虑到成本、制造工艺等方面的要求，本实施方式中最终选择质量轻、可塑性强、抗疲劳性能较好且价格便宜的短切玻纤热塑性复合材料(GFRTP)代替原有的金属材料作为盖板的主体材料。

[0029] 但由于本实施方式中采用的是短切GFRTP，这种材料的弹性模量约为5.5Gpa，远远低于一般金属材料的弹性模量，如6082铝合金材料的弹性模量约为60Gpa，因此，对短切GFRTP检修口盖板的整体刚度设计提出了很高的要求。

[0030] 零件的刚度不仅仅与材料的弹性模量有关系，还与零件的结构、截面形状、厚度等因素有关。零件的抗弯刚度用EI来表示，其中，E为弹性模量，I是零件的截面截面惯性矩。在弹性模量确定的情况下影响零件刚度的因素为截面惯性矩I。

[0031] 例如，长方形转动惯量的计算公式如下：

[0032]

[0033] 其中，a为长方形截面的宽；b为长方形截面的长；A为截面的面积；y为面元dA的位置坐标。从公式可知，矩形截面零件的惯性矩与截面长度和宽度成正比。因此，按照等效刚度设计原则，在其他因素不变情况下，当零件的厚度增加一倍时，零件的刚度将以立方倍增加。

[0034] 按照等效刚度设计原则，为了满足检修口盖板的刚度要求，当然可选择增大盖板厚度的方式实现，但一味增大盖板厚度又会使得GFRTP盖板质量过大，无法实现轻量化设计要求。因此，考虑到盖板受载时的变形和结构强度要求，本实施例选择在盖板1背面设计加强筋6，从而保证盖板1在厚度减小的同时达到强度要求，本实施例中设置加强筋6时选择在盖板1背面连续且纵横交错的设置方式可获得更大的减重，且加强筋6的分布并不均匀，中间作为主要的受力区域，加强筋6分布密集，四周作为非主要受力区域，加强筋6分布宽松，具体地可将密集区域的加强筋的间隔宽度b设置为18mm，宽松区域的加强筋的间隔宽度a为36mm。

[0035] 复合材料热塑件成型工艺主要有模压成型、注塑成型、纤维缠绕成型和拉挤成型工艺等。但是，纤维缠绕成型只能成型圆柱形和球形等回转体，而拉挤成型只能生产线型材成品，这两种工艺都不适合制造检修口盖板。由于模压型GFRTP具有更高的拉伸、冲击强度和弹性模量，而且模压成型的设备简单，操作方便，注塑成型的模具成本很高，制品成型后，清理模具较为麻烦，不利于批量生产。因此，本实施方式最终采用模压成型工艺制造检修口盖板，成本低，操作简单，适合大批量生产。且由于本实施例中公开的盖板1背面设计的加强筋6是纵横连续的加强筋结构，其相比于错位较多的加强筋而言，模压成型时纤维不易断裂，更好成型。

[0036] 除了处于支架对接部分和过渡区域的加强筋外，盖板主体背面其余位置的加强筋6的高度为5mm，在盖板1背面边缘部分的加强筋6为避免与盖板1背面的支架造成位置干涉，加强筋的高度为2mm，加强筋的宽度均为2mm。

[0037] 盖板1整体形状为矩形体，具体是长468mm、宽320mm、厚2mm。

[0038] 为防止在连接耳2上打孔时破坏连接耳2的结构，将连接耳2设计成其上表面与盖板1上表面齐平的结构，连接耳厚4mm。

[0039] 为方便成型后脱模，盖板1的四角均为圆弧过渡，盖板结构设计3度的拔模角。

[0040] 本实施方式中设计的检修口盖板的变形位移为0.64mm，在盖板允许的最大变形位移(1mm)内，与5052铝合金盖板0.43mm的变形位移相差不大，可以忽略，满足桶压工况下的性能要求。

[0041] 对比例一

[0042] 该对比例中提供的检修口盖板的主体形状与实施例一中相同，且长宽尺寸与5052铝合金盖板一样，分别是长度方向468mm，宽320mm。盖板上的连接耳上螺栓孔周围尺寸以及安装过孔周围尺寸保持不变。盖板以GFRTP材料制成，鉴于GFRTP的模量小于铝合金的模量，将GFRTP盖板的厚度增加到2mm(5052铝合金盖板的厚度为1.5mm)，与实施例一的不同之处在于，该对比例是在盖板上表面设计了凹凸不平的不连续加强筋，而非是在盖板背面设置连续纵横交错的加强筋结构，加强筋的高度为5mm(5052铝合金盖板加强筋的高度为3mm)，宽2mm，通过有限元分析软件验证后发现，此GFRTP盖板的结构不能满足桶压工况下的性能要求，最大变形位移超过了盖板允许的最大变形位移1mm。

[0043] 对比例二

[0044] 该对比例公开的检修口盖板的结构是基于对比例一中公开的结构对加强筋部分做的进一步改进，GFRTP盖板上表面的加强筋与对比例一的加强筋一样，且同时在盖板的背面设计加强筋以提高盖板的刚度，加强筋的高度为5mm，宽度为2mm，加强筋的分布不均匀且不连续，经测试得知，对比例二公开的盖板的结构刚度明显比对比例一制备的盖板的刚度好，说明盖板背面设计的加强筋对提高盖板的刚度有效果。通过有限元分析验证后，对比例二制备的盖板的最大变形位移相对于对比例一制备的盖板的变形位移有所下降，但是还是超过盖板允许的最大变形位移。另外，对比例二和对比例一上表面的加强筋设计类似于金属的钣金冲压成型的结构，不符合热塑件的结构设计要求。

[0045] 从实施例一和两个对比例中公开的盖板结构可知，虽然盖板背面设计加强筋可在提高刚度的同时降低盖板的变形位移，但是并不是任意结构的加强筋设计均可达到同实施例一相同的技术效果的，设计连续且纵横交错的加强筋结构是申请人经过反复尝试、设计和数据采集归纳后提出的创造性改进，有助于在达到盖板轻量化目的的前提下满足桶压工况下的性能要求。

[0046] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。