CN102205822B - 一种吸能型汽车保险杠 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸能型汽车保险杠，它包括车辆、前保险杠和后保险杠，前保险杠两端分别通过一个凸缘连接部件连接一对位于车辆左、右侧的前纵梁，车辆的后部设置有后保险杠；前保险杠包括一对分别位于车辆左侧和右侧的溃缩盒、沿车宽方向延伸的前保险杠梁、能量吸收部件、保险杠罩和封装有纳米多孔材料-液体混合物层的封装件；两溃缩盒分别安装在两前纵梁的前端部的前方开口处；前保险杠梁架设在两溃缩盒上，且两端分别与两溃缩盒前端部连接；能量吸收部件安装在前保险杠梁的前中部；保险杠罩覆盖在两溃缩盒、前保险杠梁及能量吸收部件的外部；封装件填充在两溃缩盒和前保险杠梁内。本发明能迅速吸收大量冲击能量，保护行人和车辆。本发明可以广泛应用于汽车领域中。

Description

一种吸能型汽车保险杠
技术领域
本发明涉及一种汽车零部件，特别是关于一种用于保障汽车碰撞安全及保护行人的吸能型汽车保险杠。
背景技术
随着汽车技术的不断发展和汽车保有量的不断增加，人们对汽车安全性能的要求日益增加。在人车事故中，行人的下肢等会与保险杠发生碰撞，从而导致腿部剪切伤害，虽不致命但严重影响生活质量；在车车事故中，保险杠作为最先与外界物体相接触的部件，承担了部分冲击能量，尤其是冲击波峰的缓冲作用。因此提高汽车保险杠的冲击能量吸收作用，对于提高汽车碰撞安全与行人保护将起到重要作用。传统的保险杠主要包括一对左右对称的溃缩盒，连接溃缩盒的保险杠梁，由聚氨酯材料构成的能量吸收部件以及保险杠罩。随着汽车轻量化和安全性能发展，对车辆的保险杠设计提出了新的要求。
目前，在大量专利文献中改善汽车保险杠碰撞安全性绝大多数是从改善结构设计的角度出发。例如，专利申请号为200710147225.X的文献中提出了一种含有在完全正面碰撞速度小于碰撞试验规定速度状态下不发生溃缩，而在高于正面偏置碰撞速度状态下发生充分溃缩的溃缩盒的保险杠；专利申请号为01114744.X和专利申请号为00113957.6的文献中均提出了具有气囊保护功能的汽车保险杠，借用气囊缓冲的概念来提高保险杠碰撞安全性；专利申请号为90105824.6的文献中提出了一种具有多级缓冲阻尼器的吸能减震保险杠；专利申请号为91111450.5的文献中提出了一种增加利用弹性体材料制成的吸能垫块来提高汽车保险杠整体碰撞安全性能的方法。尽管如此，现有的吸能缓冲装置还存在以下三个缺点：1、碰撞吸能响应速度慢。2、吸能总量少。3、吸能具有方向性，即普通保险杠只能对完全正碰这种碰撞形态提供有效吸能保护。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能有效吸收冲击能量，不易发生变形，有效保护行人和车辆的吸能型汽车保险杠。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种吸能型汽车保险杠，它包括车辆、前保险杠和后保险杠，所述车辆的前部设置有所述前保险杠，后部设置有所述后保险杠；所述前保险杠两端分别通过一个凸缘连接部件连接一对位于车辆左、右侧的前纵梁，其特征在于：所述前保险杠包括一对分别位于所述车辆左侧和右侧的溃缩盒、沿车宽方向延伸的前保险杠梁、能量吸收部件、保险杠罩和封装有纳米多孔材料-液体混合物的封装件；两所述溃缩盒分别安装在两所述前纵梁的前端部的前方开口处；所述前保险杠梁架设在两所述溃缩盒上，且两端分别与两所述溃缩盒前端部连接；所述能量吸收部件安装在所述前保险杠梁的前中部；所述保险杠罩覆盖在两所述溃缩盒、前保险杠梁及能量吸收部件的外部；所述封装件填充在两所述溃缩盒和前保险杠梁内。
所述后保险杠包括后保险杠罩和能量吸收块，所述能量吸收块位于所述后保险杠的中部，所述后保险杠罩覆盖在外部；所述能量吸收块与所述能量吸收块之间填充有所述封装件。
两所述溃缩盒和前保险杠梁均采用金属材料制成；所述能量吸收部件采用发泡树脂材料制成。
所述封装件包括封装层、纳米多孔材料和液体，所述纳米多孔材料和液体组成纳米多孔材料-液体混合物层，所述纳米多孔材料-液体混合物层由所述封装层封装成所述封装件。
所述纳米多孔材料采用沸石、多孔硅或多孔碳；所述液体采用去离子水或酒精。
所述纳米多孔材料-液体混合物层的能量吸收载荷起始阈值低于两所述溃缩盒压溃起始载荷，并高于规定碰撞速度所产生的碰撞载荷。
所述封装层采用由聚碳酸酯或纤维增强树脂制成的薄聚合物膜。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在车辆的溃缩盒和前保险杠梁中填充有封装件，封装件内封装有纳米多孔材料-液体混合物层，使得在正面碰撞、偏置碰撞、追尾碰撞、侧面碰撞等各种碰撞形态中有效吸收冲击能量能，同时在小规模载荷冲击下并不会发生变形，从而起到保护行人和车辆的作用。2、本发明由于采用在车辆的前保险杠和后保险杠中均填充有纳米多孔材料-液体混合物层，纳米多孔材料-液体混合物层由纳米多孔材料和液体组成，这样使得在高能量冲击下前保险杠和后保险杠均能自行恢复形状，有效降低了因维修溃缩盒、甚至是前纵梁而产生的费用和时间。3、本发明采用在前保险杠梁的前中部安装有能量吸收部件，当碰撞能量小于法规碰撞速度所产生的能量时，两溃缩盒完全不参与吸能过程，碰撞能量可以通过能量吸收部件被吸收，因此，进一步有效降低了因维修溃缩盒而产生的费用。本发明可以广泛应用于汽车领域中。
附图说明
图1是本发明的前保险杠结构示意图；
图2是本发明的后保险杠结构示意图；
图3是图2中A-A向结构示意图，为本发明的前、后保险杠在外物冲击下的变形情况示意图；
图4是本发明纳米多孔材料-液体混合物层在准静态压缩下的压强-体积变量曲线示意图，其中带有小方块的曲线表示第一次加载后的压强-体积变量曲线；带有小圆圈的曲线第二次加载后的压强-体积变量曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明包括车辆1、前保险杠2和后保险杠3，车辆1的前部设置有前保险杠2，车辆1的后部设置有后保险杠3。前保险杠2两端分别通过一个凸缘连接部件4连接一对位于车辆1左、右侧的前纵梁5，凸缘连接部件4沿上下左右方向延伸。
前保险杠2包括一对分别位于车辆1左侧和右侧的溃缩盒6、沿车宽方向延伸的前保险杠梁7、能量吸收部件8、保险杠罩9和封装件10。两溃缩盒6分别安装在两前纵梁5的前端部的前方开口处；前保险杠梁7架设在两溃缩盒6上，且两端分别与两溃缩盒6前端部连接；能量吸收部件8安装在前保险杠梁7的前中部，除了车宽方向两端以外部分；保险杠罩9覆盖在两溃缩盒6、前保险杠梁7及能量吸收部件8的外部；封装件10填充在两溃缩盒6和前保险杠梁7内，用作吸能缓冲。
上述实施例中，两溃缩盒6和前保险杠梁7均采用金属材料制成；能量吸收部件8采用发泡树脂材料制成。
如图2所示，后保险杠3包括后保险杠罩11和能量吸收块12，能量吸收块12位于后保险杠3的中部，后保险杠罩11覆盖在外部。其中，后保险杠罩11与能量吸收块12之间也填充有封装件10(如图3所示)，作为主要的吸能缓冲部件。
上述实施例中，如图3所示，封装件10包括封装层13、纳米多孔材料14和液体15，纳米多孔材料14和液体15组成纳米多孔材料-液体混合物层16，纳米多孔材料-液体混合物层16由封装层13进行封装，形成封装件10。当外物冲击前保险杠2或后保险杠3时，会将压缩载荷和弯矩载荷传递至纳米多孔材料-液体混合物层16，该混合物材料具有起始作用载荷阈值可调、响应时间短(为正常吸能材料的1/102-3)、吸收能量总量大(为正常吸能材料的102-3倍)的特点，能够迅速吸收大量冲击能量，从而起到保护行人和车辆结构的作用。
上述各实施例中，纳米多孔材料-液体混合物层16的能量吸收载荷起始阈值低于两溃缩盒6压溃起始载荷，并高于规定碰撞速度所产生的碰撞载荷。在整个材料的力学行为中，纳米多孔材料-液体混合物层16主要用于能量吸收的原理在于液体分子进入到多孔材料孔内过程中，需要克摩擦阻力；由于纳米多孔材料14内部微孔的数量巨大，导致摩擦阻力非常大，故在液体分子进入内部孔洞时需要耗散大量能量。且纳米多孔材料-液体混合物层16在多次加卸载后仍然能够保证优异的能量吸收性能，因此非常用于适合交通事故中的多次碰撞能量吸收(如图4所示)。其中，纳米多孔材料-液体混合物层16的能量吸收载荷起始阈值可以通过纳米多孔材料及液体的选择和纳米多孔材料与液体配比的调整来实现。
上述各实施例中，纳米多孔材料14可以采用沸石、多孔硅或多孔碳等，液体15可以采用去离子水或酒精。
上述各实施例中，封装层13采用高强度薄聚合物层，例如，封装层13采用由聚碳酸酯或纤维增强树脂制成的薄聚合物膜。
综上所述，本发明在使用中，由于封装件10起始吸能平台载荷低于两溃缩盒6起始载荷阈值，因此面对外部冲击载荷时前保险杠2、后保险杠3和溃缩盒6中的封装件10会迅速响应，吸收绝大部分冲击能量，使得前保险杠2、后保险杠3和溃缩盒6仅少量参与吸能过程。由于封装有纳米多孔材料-液体混合物层16的封装件10吸收能量过程中变形较小，且该变形过程为可恢复过程，因此，车辆1的前保险杠2或后保险杠3在高能量冲击下也能自行恢复形状，有效降低了因维修溃缩盒6、甚至是前纵梁5而产生的费用和时间。并且，当碰撞能量小于法规碰撞速度所产生的能量时，溃缩盒6完全不参与吸能过程，碰撞能量可以通过能量吸收部件8被吸收，进一步有效降低了因维修溃缩盒6而产生的费用。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构和连接方式都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种吸能型汽车保险杠，它包括车辆、前保险杠和后保险杠，所述车辆的前部设置有所述前保险杠，后部设置有所述后保险杠；所述前保险杠两端分别通过一个凸缘连接部件连接一对位于车辆左、右侧的前纵梁，其特征在于：所述前保险杠包括一对分别位于所述车辆左侧和右侧的溃缩盒、沿车宽方向延伸的前保险杠梁、能量吸收部件、保险杠罩和封装有纳米多孔材料-液体混合物的封装件；两所述溃缩盒分别安装在两所述前纵梁的前端部的前方开口处；所述前保险杠梁架设在两所述溃缩盒上，且两端分别与两所述溃缩盒前端部连接；所述能量吸收部件安装在所述前保险杠梁的前中部；所述保险杠罩覆盖在两所述溃缩盒、前保险杠梁及能量吸收部件的外部；所述封装件填充在两所述溃缩盒和前保险杠梁内；所述后保险杠包括后保险杠罩和能量吸收块，所述能量吸收块位于所述后保险杠的中部，所述后保险杠罩覆盖在外部；所述后保险杠罩与所述能量吸收块之间填充有所述封装件；
所述封装件包括封装层、纳米多孔材料和液体，所述纳米多孔材料和液体组成纳米多孔材料-液体混合物层，所述纳米多孔材料-液体混合物层由所述封装层封装成所述封装件。
2.如权利要求1所述的一种吸能型汽车保险杠，其特征在于：两所述溃缩盒和前保险杠梁均采用金属材料制成；所述能量吸收部件采用发泡树脂材料制成。
3.如权利要求1所述的一种吸能型汽车保险杠，其特征在于：所述纳米多孔材料采用沸石、多孔硅或多孔碳；所述液体采用去离子水或酒精。
4.如权利要求1所述的一种吸能型汽车保险杠，其特征在于：所述纳米多孔材料-液体混合物层的能量吸收载荷起始阈值低于两所述溃缩盒压溃起始载荷，并高于规定碰撞速度所产生的碰撞载荷。
5.如权利要求3所述的一种吸能型汽车保险杠，其特征在于：所述纳米多孔材料-液体混合物层的能量吸收载荷起始阈值低于两所述溃缩盒压溃起始载荷，并高于规定碰撞速度所产生的碰撞载荷。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种吸能型汽车保险杠，其特征在于：所述封装层采用由聚碳酸酯或纤维增强树脂制成的薄聚合物膜。
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