包卷的碳纤维包卷结构件及其制备的立体框架和应用

本发明涉及一种包卷的碳纤维包卷结构件及其制备的立体框架和应用。

碳纤维具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、质量轻、能够承受很大拉力等显著高 于钢、铝等的特性，属于典型的高性能纤维，相对于传统的金属材料具有压倒性的优势。碳 纤维除单独使用作为绝热保温材料外，通常作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土 等材料中，构成碳纤维复合材料。碳纤维复合材料作为结构件使用时需要设计合理的复合 材料受力结构，才能充分发挥碳纤维能够承受很大拉力这一优点。

汽车、客车的车架都为立体框架，车架的作用是承受载荷，包括汽车自身零部件的 重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。现有技术中，汽车车架结构一般为大梁式车架 和承载式车架，大梁式车架将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架，然后在这个钢架 上安装引擎、悬架、车身等部件，大梁式车架的钢制大梁质量沉重，车架重量占去全车总重 的相当部分；承载式车架由钢（较先进的是铝）经冲压、焊接而成，对设计和生产工艺的要求 都很高，产品质量不易控制，生产工序繁琐，且整个车架结构刚性强度不足。

随着节能、环保逐渐成为汽车行业关注的重要课题，人们开始考虑汽车的轻量化 发展。汽车的轻量化能够降低汽车的整备质量，不仅能够节约原材料，降低汽车生产成本， 而且还能降低燃油油耗，节能环保。因此，人们开始尝试用更轻质、强度更好的复合材料代 替以往车架构件的材料。

碳纤维复合材料中碳纤维最大特点是能够承受很大的拉力，树脂承受压力，现有 材料制成管状内部没有支撑，制成板状的话，由于板厚太小，产生力矩小，没有充分利用碳 纤维能够承受很大拉力的优点，所以需要研究怎样充分发挥碳纤维承受拉力这一优点的方 法。为此需要将碳纤维复合材料制成密度轻的产品，如果制成泡沫的话，由于连续纤维无法 发泡，即使能够发泡，发泡后会对树脂的性能产生影响，失去原有性能，也不能承受很大拉 力，因此怎样实现碳纤维复合材料作为结构件来承受很大拉力便成为了很大的难题。

本发明就是为了解决上述问题，提供一种包卷的碳纤维包卷结构件及其制备的立 体框架和应用。

本发明采用以下技术方案：一种包卷的碳纤维包卷结构件，所述包卷的碳纤维包 卷结构件为连续碳纤维制备的蜂窝状复合材料管，蜂窝状复合材料管的蜂窝孔为连续碳纤 维包卷复合材料管，至少两根构成整体一束，相邻的包卷管包卷在一起，从而使相邻的包卷 管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。

所述碳纤维包卷结构件制备的立体框架，所述碳纤维包卷复合材料管构成立体框 架，相邻复合材料管之间通过三通或四通接头插接在一起，相邻复合材料管插接在一起的 部位构成碳纤维包卷结构件。

所述三通或四通接头上设有与包卷复合材料管形状相对应的插接头，插接头通身 设有碳纤维粘毛勾，碳纤维粘毛勾向插接方向的反向倾斜，复合材料管内部设有一层软纤 维粘毛。

所述三通或四通接头为碳纤维复合材料接头。

所述插接头为轻质合金。

立体框架的应用，所述立体框架用于汽车骨架。

立体框架的应用，所述立体框架用于客车骨架。

立体框架的应用，所述立体框架用于座椅骨架。

碳纤维能够承受很大拉力，且不会变形，但是做成实心的话，不仅会浪费材料，增 加重量，而且性能提高也不大，因此本发明根据管的粗细以及受力来设计，从而达到最优发 挥碳纤维承受很大拉力这一性能；采用碳纤维包卷结构件制备的立体框架质量轻、刚度高、 安全性好，能够作为汽车、客车和座椅的骨架。

图1是碳纤维包卷结构件的结构示意图。

图2是立体框架的结构示意图。

图3是三通接头结构示意图。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种包卷的碳纤维包卷结构件，所述包卷的碳纤维包卷结构件为连续 碳纤维制备的蜂窝状复合材料管，蜂窝状复合材料管的蜂窝孔为连续碳纤维包卷复合材料 管1，至少两根构成整体一束，包卷方法与包卷钓鱼竿的方法一样，相邻的包卷管包卷在一 起，从而使相邻的包卷管连接在一起，构成整体的蜂窝状复合材料管。

如图2所示，所述碳纤维包卷结构件制备的立体框架，所述碳纤维包卷复合材料管 1构成立体框架2，相邻复合材料管之间通过三通接头3或四通接头插接在一起，相邻复合材 料管插接在一起的部位构成碳纤维包卷结构件。

如图3所示，所述三通接头3或四通接头上设有与包卷复合材料管形状相对应的插 接头4，插接头4通身设有碳纤维粘毛勾5，碳纤维粘毛勾5向插接方向的反向倾斜，复合材料 管内部设有一层软纤维粘毛，三通接头3或四通接头为碳纤维复合材料接头，插接头4为轻 质合金。

上述立体框架质量轻、刚度高、安全性好，能够用于汽车、客车和座椅骨架，用于汽 车、客车时，能够降低车辆的整备重量，不仅能够节约原材料，降低车辆生产成本，而且还能 降低燃油油耗，节能环保；用于座椅骨架时，能够减轻座椅重量，提高座椅强度。