CN102275486B - 一种吸能型汽车车门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸能型汽车车门，其特征在于：它包括内车门板、外车门板、空腔、封装件、车门密封条、门铰链总成、门锁拉杆和能量吸收部件；内车门板和外车门板之间形成空腔，空腔内填充有封装件，空腔上方覆盖有车门密封条；吸能型汽车车门通过门铰链总成与车体连接，并由门锁拉杆将关门后的车门锁止；能量吸收部件嵌入所述吸能型汽车车门内并且位于下部，能量吸收部件内填充有封装件。本发明由于采用在由内车门板和外车门板形成的空腔内填充有封装件，并在能量吸收部件中也填充有封装件，使得车门在任意方向上都能够提供低而均匀的挤压载荷平台，使得冲击能量能够有效吸收，从而保护被撞车辆的乘员安全。本发明可以广泛应用于汽车领域中。

Description

一种吸能型汽车车门

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车门。

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。在交通事故中，车内乘员较为常见得到受伤原因如下：1、乘员未系安全带而由于惯性被甩出车体。2、乘员与车门发生碰撞挤压造成躯干及腿部伤害。因此，提高汽车车门的冲击能量吸收作用，对于提高汽车乘员保护将起到重要作用。

典型的车门由两个或两个以上的车门面板构成，并通过铰链方法固定在车身车门框架上。车门的主要作用是：1、防止车内乘员受到免于车外自然环境影响。2、防止乘员抛出车外。3、隔音。4、为整体车架提供有效支撑刚度。随着侧碰事故的日益增加，人们已经开始关注如何提高车辆安全性能设计以提高侧面碰撞时车辆安全性。通过实验室的侧碰实验，可以很清楚地发现假人腿部、髋部及躯干部分区域的损伤主要源自车门与乘员的碰撞、挤压。若使车门总体刚度增加，车门变形就会大幅下降，也就减少了与乘员发生挤压的概率，但是与此同时，乘员由于惯性作用与车门相接触时损伤便会增加；反之，若降低车门刚度，车门变形会大幅增加，使得乘员的生存空间在事故发生时迅速减小，导致严重后果。为此，设计开发能量吸收型车门成为提高车辆乘员保护性能的有效解决途径。例如，专利申请号为200920150434.4的文献中专门针对减少车门对乘员大腿和小腿的伤害，开发了一种新的能量吸收车门，能够显著减轻大腿远端的运动反应。但是，现有的能量吸收型车门的能量能力还存在以下缺点：1、碰撞吸能响应速度慢。2、吸能总量少。3、吸能具有方向性(也即只能针对来自一种方向的冲击载荷进行有效吸能)。

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，有效保乘员安全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：一种吸能型汽车车门，其特征在于：它包括内车门板、外车门板、空腔、封装件、车门密封条、门铰链总成、门锁拉杆和能量吸收部件；所述内车门板和外车门板之间形成所述空腔，所述空腔内填充有所述封装件，所述空腔上方覆盖有所述车门密封条；所述吸能型汽车车门通过所述门铰链总成与车体连接，并由所述门锁拉杆将关门后的车门锁止；所述能量吸收部件嵌入所述吸能型汽车车门内并且位于下部，所述能量吸收部件内填充有所述封装件。

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。

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。

所述内车门板、外车门板均为连续体，所述空腔内的封装件与所述内车门板、外车门板直接粘接。

所述能量吸收部件采用高强度泡沫材料构成，其渍缩强度高于所述纳米多孔材料-液体混合物层压渍载荷阈值。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用在由内车门板和外车门板形成的空腔内填充有封装件，并在能量吸收部件中也填充有封装件，使得车门在任意方向上都能够提供低而均匀的挤压载荷平台，使得冲击能量能够有效吸收，从而保护被撞车辆的乘员安全。2、本发明由于封装件由封装层、纳米多孔材料和液体组成，纳米多孔材料和液体组成纳米多孔材料-液体混合物层，纳米多孔材料-液体混合物层能够在受到外界物体冲击之后，迅速吸收冲击能量。本发明可以广泛应用于汽车领域中。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中A向视图，即封装件的结构示意图；

图3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，本发明包括内车门板1、外车门板2、空腔3、封装件4、封装件5、门铰链总成6、门锁拉杆7和能量吸收部件8。内车门板1和外车门板2之间形成空腔3，空腔3内填充有封装件4，空腔3上方还覆盖有封装件5，用于密封、隔音。本发明的吸能型汽车车门通过门铰链总成6与车体连接，实现车门的自由开合，并由门锁拉杆7将关门后的车门进行有效锁止，防止车门在车辆行驶过程中不按照乘员意愿进行开合。能量吸收部件8嵌入吸能型汽车车门内并且位于吸能型汽车车门下部，能量吸收部件8内也填充有封装件4。

上述实施例中，内车门板1、外车门板2均为连续体，且空腔3内的封装件4与内车门板1、外车门板2直接粘接。

上述各实施例中，如图2所示，封装件4包括封装层9、纳米多孔材料10和液体11，纳米多孔材料10和液体11组成纳米多孔材料-液体混合物层12，纳米多孔材料-液体混合物层12由封装层9进行封装，形成封装件4。当外物冲击发车门时，会将压缩载荷和弯矩载荷传递至中间纳米多孔材料-液体混合物层12，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1/10^2-3)、吸收能量总量大(为正常吸能材料的10^2-3倍)的特点，能够迅速吸收大量冲击能量，从而起到保护乘员和车辆结构的作用。考虑到车辆在正常行驶过程中可能与小石块、沙粒、昆虫等小物体相接触，因此初始载荷阈值应设置在较高水平。

上述实施例中，纳米多孔材料-液体混合物层12可以根据不同固体材料与液体材料的搭配以及浓度的调整来确定压缩阈值应力，因此具有可调的挤压强度阈值。根据实验室碰撞实验结果确定的车门与乘员接触产生伤害力的阈值来确定纳米多孔材料-液体混合物层12冲击吸能起始阈值。当外界冲击载荷产生的应力高于该阈值，则纳米多孔材料-液体混合物层12开始迅速吸收能量。且该纳米多孔材料-液体混合物层12在外界载荷撤除时能够恢复原有的吸能能力，从而能够重复使用。

在整个材料的力学行为中，纳米多孔材料-液体混合物层12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10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。该混合物材料在多次加卸载后仍然能够保证优异的能量吸收性能(如图3所示)，因此非常用于适合交通事故中的车辆多次碰撞及乘员与车门多次碰撞的能量吸收。

上述各实施例中，纳米多孔材料10可以采用沸石、多孔硅或多孔碳等，液体11可以采用去离子水或酒精。

上述各实施例中，封装层9采用高强度薄聚合物层，例如，封装层9采用由聚碳酸酯或纤维增强树脂制成的薄聚合物膜。

上述各实施例中，能量吸收部件8采用高强度泡沫材料构成，其渍缩强度高于纳米多孔材料-液体混合物层12压渍载荷阈值。

综上所述，在碰撞过程中，空腔3中的封装件4首先吸收一部分冲击能量(尤其是大幅削减峰值冲击能量)，其次冲击波传递到能量吸收部件8中，再由能量吸收部件8中的封装件4吸收剩余的冲击能量，从而起到保护乘员的作用。由于能量吸收部件8的渍缩载荷阈值低于封装件4内纳米多孔材料-液体混合物层12的压渍载荷阈值，因此能够保证纳米多孔材料-液体混合物层12能够充分发挥能量吸收作用。由此可知，乘员与车门接触引起的垂直载荷与水平载荷，以及两车碰撞产生垂直载荷所引起的压缩、拉伸和弯曲应力都传递给封装件4内纳米多孔材料-液体混合物层12，从而由纳米多孔材料-液体混合物层12均匀吸收冲击能量。

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 (7)

1.一种吸能型汽车车门，其特征在于：它包括内车门板、外车门板、空腔、封装件、车门密封条、门铰链总成、门锁拉杆和能量吸收部件；所述内车门板和外车门板之间形成所述空腔，所述空腔内填充有所述封装件，所述空腔上方覆盖有所述车门密封条；所述吸能型汽车车门通过所述门铰链总成与车体连接，并由所述门锁拉杆将关门后的车门锁止；所述能量吸收部件嵌入所述吸能型汽车车门内并且位于下部，所述能量吸收部件内填充有所述封装件；

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一液体混合物层，所述纳米多孔材料一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车门，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。

3.如权利要求1所述的一种吸能型汽车车门，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。

4.如权利要求2所述的一种吸能型汽车车门，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。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种吸能型汽车车门，其特征在于：所述内车门板、外车门板均为连续体，所述空腔内的封装件与所述内车门板、外车门板直接粘接。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种吸能型汽车车门，其特征在于：所述能量吸收部件采用高强度泡沫材料构成，其溃缩强度高于所述纳米多孔材料一液体混合物层压溃载荷阈值。

7.如权利要求5所述的一种吸能型汽车车门，其特征在于：所述能量吸收部件采用高强度泡沫材料构成，其溃缩强度高于所述纳米多孔材料-液体混合物层压溃载荷阈值。

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