CN102975674A - 剪切增稠液汽车保险杠 - Google Patents
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Abstract
一种能够有效、迅速、大量吸收外来冲击力的智能汽车保险杠，这种保险杠是以剪切增稠液做吸能材料以及它与高分子复合材料做吸能材料的汽车安全装置。这种保险杠能大幅度提高车辆的防护性能。剪切增稠液做吸能材料或以剪切增稠液与高分子复合的材料，它们都具有在外加剪切力的作用下，会产生明显的剪切增稠效应在固体与液态之间进行毫秒(ms)级快速可逆转化，从而吸收能量，根据这种特性应用到汽车保险杠上，能减少人员伤亡和车辆的损坏程度。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车保险杠，特别是利用剪切增稠液做吸能材料的汽车保险杠以及它与高分子复合的材料做吸能材料的剪切增稠液汽车保险杠。
背景技术
汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。这种安全装置汽车的前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠由二十多年前的以金属材料为主的外置式转变为现在的以塑胶材料为主的内置式。这种塑料保险杠具有一定的强度、刚性和装饰性，汽车发生碰撞事故时能起到一定的缓冲作用，保护前后车体。但是保险杠所能提供的防护能力仍相当有限，如何增强保险杠的性能，使车辆在行驶中，减少人员伤亡和车辆损坏程度，越来越引起人们的重视。
剪切增稠液是一种智能材料，它在外加剪切力的作用下，会产生明显的剪切增稠效应，在固体与液态之间进行毫秒(ms)级快速可逆转化，在这个过程中吸收能量。
它是由微米级(1～10m)颗粒(如sio2、及CaCO3、PMMA等)、载液(如矿物油、硅油、水和其他复杂的混合体等)和表面活性剂组成的稳定的悬浮液体。在常态下，这种材料柔软而具有弹性，一旦遇到高速的冲撞或挤压，分子间立刻相互锁定，材料变得坚硬从而消化外力。当外力消失后，材料会回复到它最初的柔性状态。
剪切增稠液的性能指标：
| 密度 | 使用温度 | 剪切增稠幅值 | 临界剪切速率 | 恢复时间 |
| 1.6g/cm3 | -40℃～60℃ | ＞200Pa·s | ＞10(1/s) | ＜2s |
剪切增稠液还可以与其他高分子材料做复合，而且复合后的材料较剪切增稠液易于成型。以下是非常适合汽车保险杠的智能复合材料的性能指标：
| 响应速度 | 断裂强度(GPa) | 弹性模量 (GPa) | 断裂伸长率 (%) | 挠曲度 | 离散系数 (%) |
| 毫秒级 | 4.4-8.6 | 120-300 | 2.4-4.0 | ＞45° | ≦5 |
利用剪切增稠液的这种特性将其应用到汽车保险杠上。
发明内容
本发明的目的是为了增强车辆保险杠的吸能性能，使车辆在受到小的冲击力时，能量被保险杠瞬间吸收，保护车辆和人员免收伤害，当车辆受到大的冲击力时，减少人员伤亡和车辆损坏程度。
汽车保险杠有壳体、吸能缓冲材料、加强横梁和易溃缩纵梁等组成。本发明是将剪切增稠液填充到吸能缓冲材料中或者是用它与高分子复合的材料做吸能缓冲材料，利用剪切增稠液的特性实现吸能。
当车辆缓慢行驶受到小的冲击力时，用剪切增稠液做吸能材料的保险杠不发生液固转换，柔性的支撑能很好的保护行人和车辆；当车辆受到大的冲击力时，用剪切增稠液做吸能材料的保险杠在毫秒级的时间里发生液固转换，吸收大量的能量，使人员伤亡和车辆的损坏降到很低的程度。因此应用了剪切增稠液做吸能材料的保险杠其防护性能有了很大的提升。
附图说明
附图1是保险杠的立体结构图，其中：1.保险杠壳体，2.吸能缓冲材料，3.加强横梁，4.易溃缩纵梁。附图2是保险杠吸能缓冲材料立体图，其中：5.腔体。
保险杠壳体1与吸能缓冲材料2附着在加强横梁3上，加强横梁3与易溃纵梁4用螺纹连接，方便装拆更换。
具体实施方式
实施例1：不改变原有汽车保险杠壳体1、加强横梁3和易溃缩纵梁4，在原有吸能缓冲材料的塑胶件上留出一个腔体，这个腔体的壁厚不小于2mm，腔体内部充入剪切增稠液，入口处做密封处理，安装方式同原有汽车保险杠一样。
实施例2：不改变原有汽车保险杠壳体1、加强横梁3，在原有吸能缓冲材料的塑胶件上留出一个腔体，这个腔体的壁厚不小于2mm，腔体内部充入剪切增稠液，入口处做密封处理，安装方式同原有汽车保险杠一样。同时在易溃缩纵梁4内部也填充剪切增稠液，在入口处做密封处理。由于在车辆受到大的冲击力时，易溃缩纵梁4吸收了大部分的能量，因此加强易溃缩纵梁4的吸能能力，汽车保险杠的防护能力将优于实施例1。
实施例3：直接用剪切增稠液与其他高分子复合的智能材料替代现有汽车保险杠的吸能缓冲材料2。在保险杠的壳体1与加强横梁3之间直接填充，厚度不少于25mm，连接方式为直接附着在加强横梁3与壳体1之间。具体外形尺寸可以根据不同的壳体形状具体成型，由于这种材料在没有受到冲击力的时候具有优良的柔韧性，使其易于成型。
Claims (4)
1.一种汽车保险杠，其特征是：利用剪切增稠液做吸能材料和剪切增稠液与高分子复合的材料做吸能材料的剪切增稠液汽车保险杠。
2.根据权利要求1所述的剪切增稠液汽车保险杠，其特征是：在现有的汽车保险杠的吸能缓冲材料2上增加一个腔体5填充剪切增稠液。
3.根据权利要求1所述的剪切增稠液汽车保险杠，其特征是：在易溃缩纵梁4内填充剪切增稠液。
4.根据权利要求1所述的剪切增稠液汽车保险杠，其特征是：用这种材料直接替代现有保险杠上的吸能缓冲材料2。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN2011102581373A CN102975674A (zh) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | 剪切增稠液汽车保险杠 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN102975674A true CN102975674A (zh) | 2013-03-20 |
Family
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| CN2011102581373A Pending CN102975674A (zh) | 2011-09-02 | 2011-09-02 | 剪切增稠液汽车保险杠 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN102975674A (zh) |
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- 2011-09-02 CN CN2011102581373A patent/CN102975674A/zh active Pending
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