CN104325863B - 一种智能风挡玻璃 - Google Patents
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Abstract
一种智能风挡玻璃，包括具有夹层空间的风挡玻璃，所述风挡玻璃的夹层空间内设置有两排由高弹性的高分子材料制作的吸能结构，所述吸能结构为一端开口中空状，其内填充有具有缓冲吸能效果的填充物，所述两排中吸能结构的底部相接触粘接，顶部采用高分子材料封装层封装，所述高分子材料封装层和风挡玻璃内侧面相粘贴；当该风挡玻璃受到冲击碰撞时，其夹层内的吸能结构和风挡玻璃本身将吸收冲击碰撞时的能量，同时延长冲击作用的时间，从而达到安全防护的目的；并且该智能风挡玻璃可以通过改变吸能结构内填充物的材料或者配比，有效调节热导率，从而控制外部环境和内部空间之间的传热速率，使得该风挡玻璃起到冬暖夏凉的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种风挡玻璃，具体涉及一种智能风挡玻璃。
背景技术
风挡玻璃作为汽车上一个非常重要的部件，不仅保证了司机良好的视野，同时还要防止落石等“不速之客”，保护司机和乘客安全，因此风挡玻璃的安全性能受到了高度重视。目前市场上汽车使用的主要是夹层钢化玻璃和夹层区域钢化玻璃，能抵抗较强的冲击力，即便在破裂的情况下，也只会出现裂缝，不会发生像普通玻璃一样碎片四溅的伤害。这两种玻璃都是用一种透明可粘合性的塑料膜贴在二层或三层玻璃之间，将塑料的强韧性和钢化玻璃的坚硬性结合在一起，从而大大提高了玻璃的抗破碎能力。即便如此，目前的风挡玻璃仍旧不能抵抗强烈的冲击。
同时，有很多交通事故表明，弱势道路使用者(行人、自行车和电动自行车驾驶员)在和汽车发生碰撞时，弱势道路使用者的头部和风挡玻璃碰撞是造成死亡的重要因素。因此如何设计出一种更可靠更安全的风挡玻璃，使其既能保护车内人员的安全，又能防止弱势道路使用者受到伤害，引起了广泛的关注。并且现在使用的风挡玻璃的热导性能一般，特别是在夏天的时候，如果将车辆直接停放在太阳下，车内的温度将远高于室外温度，给人带来极大的不方便。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种智能风挡玻璃，其夹层空间内的吸能结构和风挡玻璃本身将吸收冲击碰撞时的能量，同时延长冲击作用的时间，从而达到安全防护的目的；并且该智能风挡玻璃可以通过改变吸能结构内填充物的材料或者配比，有效调节热导率，使得该风挡玻璃起到冬暖夏凉的效果。
为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能风挡玻璃，包括具有夹层空间的风挡玻璃4，所述风挡玻璃4的夹层空间内设置有两排由高弹性的高分子材料制作的吸能结构1，所述吸能结构1为一端开口中空状，其内填充有具有缓冲吸能效果的填充物2，所述两排中吸能结构1的底部相粘接，顶部采用高分子材料封装层3封装，所述高分子材料封装层3和风挡玻璃4内侧面相粘贴。
所述吸能结构1的形状为蜂窝状六棱柱、三棱柱、长方体、椭圆体、半椭圆体或多种形状重叠组成。
所述高弹性的高分子材料为橡胶、塑料或高分子基复合材料。
所述高分子材料封装层3的材料为橡胶、塑料或高分子基复合材料。
所述填充物2的材料为粘弹性聚合物、复合相变材料或光敏变色材料。
当该智能风挡玻璃受到冲击碰撞时，夹层内的吸能结构将受到压缩，使得吸能结构发生大变形，其内部的填充物也将发生摩擦，使冲击能量转换为吸能结构的变形能、填充物和吸能结构之间的摩擦内能以及填充物内部之间的摩擦内能，同时风挡玻璃本身也将吸收一部分冲击能量，从而起到安全保护的作用。该智能风挡玻璃也可以通过改变吸能结构内填充物的材料或者配比，对环境温度做出相变反应或者利用材料的光敏特性，有效调节热导率，从而控制外部环境和内部空间之间的传热速率，使得该风挡玻璃起到冬暖夏凉的效果。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)当该智能风挡玻璃受到冲击时，充分利用夹层内吸能结构的吸能效果，将冲击能量转换为吸能结构的变形能、填充物和吸能结构之间的摩擦内能以及填充物内部之间的摩擦内能，有效地起到了安全防护的作用。
(2)通过改变填充物的材料或者配比，可以有效调节热导率，使该智能风挡玻璃具有冬暖夏凉的效果。
(3)由于夹层内的吸能结构是由高弹性的高分子材料制作而成，因此可以承受较大的变形，在受到冲击时，亦能延长冲击作用的时间，有效保护目标结构。
(4)该智能风挡玻璃所用的材料轻便并且价格适中，适合大范围推广使用。
附图说明
图1是本发明智能风挡玻璃的示意图。
图2是本发明智能风挡玻璃吸收能量示意图。
图3是本发明智能风挡玻璃与普通风挡玻璃在受到冲击碰撞时的应力比较图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
下面首先对本发明的原理和工作过程做如下说明：
当该智能风挡玻璃受到冲击碰撞时，夹层内的吸能结构将受到压缩，使得吸能结构发生大变形，其内部的填充物也将发生摩擦，使冲击能量转换为吸能结构的变形能、填充物和吸能结构之间的摩擦内能以及填充物内部之间的摩擦内能，同时风挡玻璃本身也将吸收一部分冲击能量，从而起到安全保护的作用。
研究该智能风挡玻璃在受到碰撞时的吸能情况，其碰撞时受到的冲击能量将转变为填充物内部的摩擦力，填充物与吸能结构之间的摩擦力和吸能结构的变形能以及风挡玻璃本身吸收的能量，可以表示为：
E＝E1+E2+E3
其中E为该结构吸收的总能量，E1为填充物与吸能结构之间的摩擦消耗的能量，E2为填充物内部摩擦消耗的能量，E3为吸能结构的变形能以及风挡玻璃本身吸收的能量。
如图3所示为该智能风挡吸玻璃吸收能量的示意图，从图中可以看出，该智能风挡玻璃吸收的总能量明显多于填充物内部发生的摩擦耗散E2和吸能结构的变形能以及风挡玻璃本身吸收的能量E3之和，即：E>E2+E3。这部分多吸收的能量即认为是填充物与吸能结构之间发生的摩擦耗散。因此该智能风挡玻璃在受到碰撞时，可以充分发挥其吸能效果，保护目标结构和人员的安全。
同时该智能风挡玻璃也可以通过改变吸能结构内填充物的材料或者配比，对环境温度做出相变反应或者利用材料的光敏特性，有效调节热导率，从而控制外部环境和内部空间之间的传热速率，使得该风挡玻璃起到冬暖夏凉的效果。
实施例一
如图1所示，本实施例一种智能风挡玻璃，先利用聚氨酯制作吸能结构1，然后将聚酯树脂作为填充物2填入到吸能结构1中去，并利用聚氯乙烯材料作为高分子材料封装层3进行封装，最后将封装好后的吸能结构1置于具有夹层空间的风挡玻璃4中。
如图3所示为该智能风挡玻璃与普通风挡玻璃在受到碰撞时的应力比较图。从图中可以发现，智能风挡玻璃的最大加速度仅为普通风挡玻璃的60％～70％，即在受到碰撞时，受到的最大冲击力降低了30％～40％左右，可见该智能风挡玻璃可以起到的巨大的保护作用。同时，该风挡玻璃还能延长应力波作用的时间，从而降低碰撞时带来的伤害。
实施例二
如图1所示，本实施例一种智能风挡玻璃，先利用硅胶制作吸能结构1，然后将纤维复合相变材料作为填充物2填入到吸能结构1中去，并利用聚乙烯材料作为高分子材料封装层3进行封装，最后将封装好后的吸能结构置于具有夹层空间的风挡玻璃4中。
该纤维复合相变材料会对环境温度做出相变反应，当环境温度超过25℃(人体舒适温度在21～24℃)时，纤维复合相变材料的导热性能将变差，特别是在夏日，导热性能的变差将有效阻止外界传热。
实施例三
如图1所示，本实施例一种智能风挡玻璃，先利用硅胶制作吸能结构1，然后将感光树脂作为填充物2填入到吸能结构1中去，并利用聚氨酯材料作为高分子材料封装层3进行封装，最后将封装好后的吸能结构1置于具有夹层空间的风挡玻璃4中。
感光树脂能吸收光能，在不同的光照强度作用下，其所表现出来的导热性能将发生变化，如在夏日紫外线强烈，感光树脂的导热性能将变差，阻止热交换，可以有效避免车子在烈日下暴晒导致的车内温度急剧升高。
Claims (5)
1.一种智能风挡玻璃，其特征在于：包括具有夹层空间的风挡玻璃(4)，所述风挡玻璃(4)的夹层空间内设置有两排由高弹性的高分子材料制作的吸能结构(1)，所述吸能结构(1)为一端开口中空状，其内填充有具有缓冲吸能效果的填充物(2)，所述两排中吸能结构(1)的底部相粘接，顶部采用高分子材料封装层(3)封装，所述高分子材料封装层(3)和风挡玻璃(4)内侧面相粘贴。
2.根据权利要求1所述的一种智能风挡玻璃，其特征在于：所述吸能结构(1)的形状为蜂窝状六棱柱、三棱柱、长方体、椭圆体、半椭圆体或多种形状重叠组成。
3.根据权利要求1所述的一种智能风挡玻璃，其特征在于：所述高弹性的高分子材料为橡胶或塑料。
4.根据权利要求1所述的一种智能风挡玻璃，其特征在于：所述高分子材料封装层(3)的材料为橡胶或塑料。
5.根据权利要求1所述的一种智能风挡玻璃，其特征在于：所述填充物(2)的材料为粘弹性聚合物、复合相变材料或光敏变色材料。
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