CN1096256A - 机动车车窗的能量吸收装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明叙述了塑料车窗及其安装方法，该车窗的 设计采用高模量的透明热塑性塑料并具有耐磨粘合 剂涂层。通过选择车窗厚度和特殊的装配技术，使该 热塑车窗能够伸展并保持完整，因而不致造成乘客头 部碰撞伤害。该装配系统设计的车窗能够伸展，并可 使车窗安全地从车辆中脱离。车窗的破裂区会沿着 切割或模压入车窗的切口破裂，通过切口破裂，该车 窗会破裂，而碎片会安全地从窗框上脱离。

Description

本发明公开了用于机动车特别是汽车车窗的能量吸收装配系统，该系统在车辆碰撞时是安全的。

机动车的侧窗和后窗通常采用已回火的浮法玻璃制造。玻璃回火使玻璃的两个外表面紧缩。因此，当这种玻璃受到撞击就会破碎为很小的碎片。机动车的车窗已经用回火玻璃取代退火玻璃。退火玻璃往往会破裂为匕首样的大块碎片，很容易划破和严重伤害乘客。虽然回火玻璃可以减少划伤，可是仍然存在一些问题。

回火玻璃会划伤乘客是因为玻璃的小碎片有很尖锐的棱;如果回火玻璃窗破碎，仍然会有若干玻璃碎片嵌在车窗的边沿。这样，当乘客身体的某些部位擦过车窗边沿时，就会受到严重的划伤。

由于回火玻璃会破碎，因而不可能防止乘客从车厢中抛出。如果机动车侧面受撞，乘客身体的一部分或全身会从窗口被抛出车厢。如果机动车突然翻车，那么，乘客身体的一部分或全身会被抛出车厢，一旦身体的某些部位在车外，就必然会受到严重的或致命的伤害。

已知有一些工作试图改进回火玻璃的破裂和保护不足的缺陷。例如，采用一种以薄层塑料隔开的双层玻璃制成挡风玻璃。用聚乙烯醇缩丁醛制成的玻璃窗内层可以在车辆碰撞时将破碎的玻璃联在一起。进一步改进之处是，用另一张塑料薄层贴在车窗的内表面上。

已知有一种内塑料薄层和外玻璃层组合的可移动车窗的设计。这种车窗是用来在车辆侧面被撞时使乘客保持在车内。这可以通过在专门的轨道设计中能上下移动的塑料窗框组成的多重结构来实现。该塑料窗框的边沿呈″T″形，可以起到将外玻璃层和内塑料层一起夹在其中的作用。其缺点是内塑料层容易划痕，降低驾驶员的能见度，而且这种窗框增加了玻璃窗结构的重量。

有几种发明介绍了用于机动车的热塑料车窗。美国专利4，635，420介绍了一种用超声波焊接到塑料垫圈上的丙烯酸类车窗材料。公开的安全装置是从丙烯酸车窗的边沿向内设置凹槽或V形切口以增大破裂区。该垫圈装置的两个缺点是，原来的设备制造厂通常不采用这种装置，而且生产这种装置也不经济。另一专利介绍了一种用于机动车的合成树脂车窗，其窗框或垫圈用相同的合成树脂材料模压而成。这种窗框是轻质的，然而，在车辆侧面受撞时，体现不出安全的特性。

希望使用一种由热塑性树脂制成、有装配系统的整体式玻璃窗结构，这种结构可以减少划伤、不会产生头部伤害并能对乘客提供保护。另外的优点是可以减轻车窗结构的重量。

图1为根据本发明的一种优选实施方案的汽车侧窗模件透视图。

图2为实施方案的一块热塑性玻璃窗材料的局部截面图。

图3所示为图2的实施方案中各种其它演变的示意图。

图4为本发明另一实施方案的透视图，即，一种采用反应注模法（RIM）制成的机动车边窗装置。图5所示为以窗框和装配螺拴组合的车窗的截面图。

图5为通过图4的侧窗底部截取的截面，表示使车窗模件固定在机动车底盘上的装配螺拴。

图6为本发明另一实施方案关于机动车门框内可移动车窗装置的透视图。

参见图1、2、3、4、5和6，图中所示为根据本发明的一种实施方案可用于汽车的合成树脂车窗。该车窗模件是根据参考文献1设计的，它用适宜的热塑性树脂经注模法或热成形法制成（将在下文介绍），并用装配系统将其固定在有关的汽车底盘6上。

车窗模件1包括呈片状的透明或半透明合成树脂（例如聚碳酸酯、丙烯酸树脂或聚戊二酰亚胺树脂或类似的树脂）的窗体部分4。该车窗模件1还包括沿窗体部分4的周边延续的框架部分5。耐磨涂层10覆盖窗体部分4的表面。如果没有模压的框架部分5，可以采用压敏泡沫带或密封剂（例如聚氨酯）16（将在下文介绍）。被切割或模压入窗体部分4的V形切口或凹槽9会增加破裂区14的形成。

在图2和图3的实施方案中，V形切口或其它形状的凹槽9可以切割或模压入合成树脂玻璃窗材料的一边或两边。如美国专利4，635，420中所述，可以将图3所示的一些可能的形状切割或模压入合成树脂材料。双面粘合的泡沫带16围绕玻璃窗材料的边缘粘贴。

图4和图5从背面示出了一种典型的机动车窗口8。窗口的金属边沿（作为底盘6的一个部分）有螺孔13。

图5为安装在窗口8中的车窗模件的截面。热塑性车窗材料4用RIM固定框架5封装。装配螺拴7的螺拴头18被嵌入RIM12的镶面内。用装配螺拴和螺母15将车窗模件1连接在机动车的底盘6上。

图6所示为安装在车门20上的热塑性车窗4。车门上部28的框架21将车窗材料固定在轨道22的位置上。该轨道可以起吸收碰撞能量的作用，在功能上可以让热塑车窗4上下移动。

我们已经设计了一些能量吸收的装配系统，当其与透明的热塑性汽车车窗配合使用时，可以产生出乎意料的安全效果，例如没有头部伤害（HIC¹＜1000），极少或没有划伤（Chamois划伤等级²≤1）并能在发生撞车事故时增强对乘客的保护。该车窗的设计优选采用涂有耐磨的高模量（即，大于约2.0GPa）热塑性塑料。有许多不同的装配系统设计可以达到上述的性能，其中的一些将在下文中介绍。

1.头部伤害（HIC）引自49CFR571.208：

$\mathrm{HIC\; =\; ［}\frac{1}{t_2{\mathrm{-\; t}}_1}{\∫}_{t_1}^{t_2}{\mathrm{a\; d\; t\; ］}}^{\mathrm{2\; .\; 5}}{\mathrm{(\; t}}_2\mathrm{-\; t}{}_1)$

                                                                                        式（1）

式中，a＝所产生的头部加速度，以g（重力加速度）的倍数表示，

式中，t₁和t₂是碰撞时的任意两个时刻，该两个时刻被不大于36毫秒的时间间隔分开，和

选择t₁和t₂足以使式（1）极限化。

如果HIC值低于1000，49CFR571.208中规定头部伤害的可能性不大。如果HIC值高于1000，头部伤害是可能的。

2.Chamois划伤等级：

0表皮划破    通过

1外层划破    通过

2内层划破    不通过

Refernce    Society    of    Automotive    Engineers    Paper    Number    860198（1986）。

用涂有压敏粘合剂的泡沫塑料带16可以将窗体部分4连接到机动车的底盘6上。该粘合剂使泡沫塑料带芯粘合到车窗和车体上，从而能提供挡风雨密封。

这种热塑性车窗与泡沫塑料基的粘合带配合使用，使该车窗可以伸出车窗平面的窗口，而不致在低-中等程度的头部速度撞击时脱出或破裂。如果机动车的乘客碰撞车窗，在低-中等头部速度下，该车窗不会破裂，不会使乘客受到任何划伤（因为该车窗不会破裂），也不会使乘客受到任何头部的伤害。低-中等头部速度的范围是指每小时0-32公里。高的头部碰撞速度是大于每小时约32公里的速度。该泡沫塑料带能够制成其强度足以使车窗定位，而且能比其原厚度伸长许多倍，从而可增强能量吸收性能。即使由于设计上的缺陷导致车窗破裂，该泡沫塑料带会让任一块破裂的碎片安全地保持在窗口上。然而，如果车窗脱出，大部分碰撞的动能会撕开泡沫塑料带（内聚衰减）或从车窗或框架上撕开泡沫塑料带（粘合衰减）。一旦破碎的碎片抛离窗口，该泡沫带会自行撕开，而不会将碎片朝着窗口的平面弹回。

与带16配合使用的V形切口或凹槽9可以切割、机械加工或模压入塑料的玻璃窗材料4中。由边沿向内模压或机械加工入热塑性车窗的凹槽或V形切口可以增大破裂区14。凹槽或V形切口应尽量浅，使热塑性车窗不致在低-中等头部碰撞速度（例如每小时0-32公里）下突然弹出，而且，该热塑性塑料车窗的设计应能使该热塑性车窗在高头部碰撞速度（例如每小时32公里以上）下突然弹出或破裂。为了有效地释放塑料玻璃窗碎片，可以采用不同深度和不同形状的切口。在较高的头部碰撞速度下，该塑料玻璃窗会按沿切口规定的破裂区破裂并从边沿释放车窗。这样，就可以安全地释放任何破碎的塑料玻璃窗的碎片。与切口配合，泡沫塑料带可以让任何碎片安全地附着并离开乘客，因此，即使破裂区不能按照设计起作用，乘客的头部也不大可能受到伤害（如下文中的实施例所示）。

也可以用汽车级的聚氨酯密封剂将该车窗连接在机动车的窗口中。聚氨酯使车窗粘合到机动车上，而且能提供挡风雨密封。

与聚氨酯配合使用的V形切口或凹槽，可以切割或模压入塑料玻璃窗材料中。由边沿向内模压或机械加工入热塑性车窗的V形切口或凹槽，可以促进车窗的安全释放。

热塑性车窗、聚氨酯密封剂和切口周边的组合可以让车窗伸出窗框口中。如果机动车的乘客碰撞车窗，该车窗不会破裂，而且不会使该乘客受到任何划伤，因为该车窗不会破裂，也不会在低-中等头部碰撞速度下，使乘客受到任何头部伤害。该聚氨酯的强度足以使车窗定位，而且能比原厚度伸长的许多倍。如果车窗脱出，大部分碰撞动能会沿着切口撕开热塑性塑料。即使由于设计上的缺陷导致车窗破裂，热塑性车窗的裂缝将朝着车窗边沿向外扩散并沿切口破裂。如实施例中所示，乘客不会受到任何严重的头部伤害。

热塑性车窗4也能用反应注塑的热固性窗框5封装，以替换失败的传统玻璃窗系统模式。用螺拴7将窗框5连接到机动车的底盘6上，螺拴头18被模压进RIM材料12的后部，并使螺拴通过位于机动车框架上的孔13伸出。在车窗模件1安置在机动车窗口中之前，某些丁基橡胶挡风雨密封带被用在内部的RIM表面12上。然后，用螺母接头15将螺拴固定在机动车框架上。在中等的头部碰撞速度（例如每小时23-32公里）下，用RIM封装的回火玻璃会打碎，但破碎的玻璃片会被粘合而保持在RIM密封的周围。这样，可能造成乘客身体的某些部位沿着车窗边沿擦过时导致严重的划伤。通过采用耐磨涂层（ARC）、用RIM封装透明热塑性塑料窗，上述失效的机制出乎意料地由车窗破碎变成从RIM封装12中拔出螺拴头18，或将RIM封装12撕开。RIM封装可以在RIM与热塑性塑料车窗内聚或粘合的界面上被撕开。在中等的头部碰撞速度下，热塑性塑料车窗都不会破裂，不会使乘客受到任何划伤，车窗也不会脱离窗口，因为不是所有的螺拴头18都突然弹出。大部分动能都通过拔出螺拴头而被消散。因此，乘客不会受到任何头部伤害。

如实施例中所示，乘客不会受到任何划伤（因为车窗没有破裂），在高的头部碰撞速度（例如每小时32公里以上）下，乘客也不会受到任何头部伤害。在上述速度下，大部分能量由于螺拴头18从RIM12上脱离而被消散。

与上述固定车窗设计形成对照，塑料车窗和装有滑轨22的门框21的独特配合，可以使车窗上下移动，提供意想不到的高能量吸收性能。在低-中等头部速度下，该塑料车窗不会破裂，而且会将大部分能量转移到周围的门框上，并使其向机动车外变形。这种能量消散机制能防止塑料车窗破裂，因而不会使乘客受到任何划伤。门框的变形能在极高的碰撞速度下使塑料车窗保护乘客，防止乘客受到任何头部伤害。在较高的头部碰撞速度下，塑料车窗在破裂或从门框区脱离之前仍能将能量转移到门框上。该门框可以设计成具有适应ARC涂层车窗边沿的U形导槽。该门框可以与上述塑料车窗一起设计，以能在发生撞车事故的情况下有最适宜的能量吸收的特性。

热塑性树脂可以是任何高模量的透明材料，例如聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）、耐冲击的改性聚（甲基丙烯酸甲酯）、丙烯酸共聚物、聚（甲基丙烯酸甲酯-共-丙烯酸烷基酯）（其中烷基基团含1-8个碳原子）、丙烯酸类聚合物的共混、丙烯酸类聚合物合金、聚氯乙烯、聚（苯乙烯-共-丙烯腈）（其中该共聚物至多包括40%的丙烯腈聚合物）、聚碳酸酯、聚（对苯二甲酸乙二醇酯）、聚苯乙烯、聚（苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯）、聚（α-甲基苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯）、聚（α-甲基苯乙烯-共-丙烯酸烷基酯）（其中烷基基团含1-8个碳原子）、聚乙酸乙烯酯、聚酯碳酸酯（poly（ester    carbonate））、多芳基化合物、聚醚砜、或聚醚酰亚胺。这样一种丙烯酸类的共聚物可以是聚戊二酰亚胺和聚（甲基丙烯酸甲酯）的共聚物，也称为聚（甲基丙烯酸酰亚胺甲酯）（PMMI），即转让给Rohm和Haas公司的美国专利4，246，374;4，217，424;和4，727，117;及其它共聚物。对丙烯酸热塑性塑料而言，其弹性模量应在2.0-4.2GPa的范围，其室温下热膨胀系数约为4-8×10^-5cm/cm/℃，连续操作温度约为至少70℃或70℃以上。其它热塑性树脂的范围，对PMMI约为115℃以上，对聚碳酸酯约为110℃以上。为了提供一种车窗，在车辆高速驾驶时不颤动，在车辆能达到的高温下，其尺寸不随温度升高而大为膨胀，并能保持其完整性，上述条件是必需的。任何具有塑料配合技术知识的人员都可以采用塑性填料、耐冲击改进剂、热膨胀系数调节剂、连续操作温度调节剂、硬度改进剂，例如玻璃填料;改性热塑性材料以达到上述性能标准的其它塑性添加剂和稳定剂。例如，为了减少日光透射的程度，上述玻璃窗材料可以着色或染色。

上述任一种热塑性塑料通常采用塑料片或塑料粉（粒）制成车窗的形状和尺寸。该热塑性塑料片的厚度可以为约1.5-6mm，采用适宜的模型进行区域成形或热压成形。将该塑料片加热至某一温度，使其软化，即能容易地呈现模型的形状。

另一种车窗成形的技术是将热塑性塑料粒在注塑机（用熔融的塑料材料充满模腔）中注塑。具体的注塑条件很大程度上取决于该材料的热性质和流动性质。对于光学上的应用而言，最好在保证使模压件中残余应力最小的条件下进行注塑。该车窗的厚度可以在约1.5-6mm之间。

用于本发明的车窗4已经用耐磨涂层10在两面进行了处理。这就提供了不容易划痕的坚固表面。涂料，例如聚硅氧烷、透明的热固性树脂、紫外线固化的涂料、聚氨酯、或金刚石样的耐磨涂料都是实用的。涂布的方法可以采用等离子沉积、离子注入、离子辅助喷涂、蒸发、喷镀沉积、物理或化学的汽相沉积、热喷涂、和等离子体辅助沉积。其它耐磨涂层在本技术领域是已知的。

在开始涂布之前，将热塑性部件在烘炉中退火以除去任何残余应力。本发明中所用的聚硅氧烷与底漆在一起应用，典型的方法是将热塑的玻璃窗部件浸入液体涂料溶液中进行涂布。然而，淋涂、喷涂、帘流涂布和其它涂布技术也可以采用。在每一个涂布工序之后，将该部件在升高温度的炉中干燥。任一种硬质的涂层都可以采用，但是，它必须与热塑性塑料和装配系统匹配。

本发明中使用的粘合剂是泡沫塑料带，它是由丙烯酸基的材料制成的，在泡沫塑料带的两面上有压敏粘合剂。或者，该泡沫塑料带上具有热熔性粘合剂。该泡沫塑料带一般宽5mm至26mm，厚1mm至7mm。泡沫塑料的密度应为从约0.3g/cm³至约0.8g/cm³。

其它材料的带子也可以用来粘接热塑性塑料车窗，例如聚氨酯、氯丁橡胶或任何其它类型能制成两面有粘合层带子的泡沫材料。所述带子应优选防水的和耐天气老化的。上述任一种材料可以通过添加本技术领域已知的添加剂、稳定剂、增塑剂和起泡剂使之增强，以符合上述标准。

泡沫塑料的密度在本发明的实施中是重要的。例如已证明，当塑料车窗受到碰撞时，低密度（在给定范围）的泡沫塑料将被撕破，而当其密度较高时（在给定范围），就不会被撕破。如果车窗破裂，高密度的泡沫塑料比较可能将破碎的玻璃片保持在车窗的平面上，从而可能造成划伤。

粘结机动车这一边的泡沫塑料带上的压敏粘合剂的配制，应能很好效地与机动车喷漆物系粘合。该粘合剂在泡沫塑料带和塑料车窗或喷漆表面之间的强度应高于与泡沫塑料带的粘合强度。泡沫塑料带的粘合失效可以通过其机械性能预测。

其它类型的密封剂可以采用并可能产生同样的效果。聚氨酯、硅氧烷、和丙烯酸基的密封剂通常用于汽车工业。基于丁基橡胶的产品、多硫化物、乙烯、丙烯和非共轭二烯的三元共聚物、乙烯丙烯的二聚物（EPDM）、热塑性高弹体和热固性材料如环氧树脂、以及热熔塑料都可用来将塑料车窗粘合到机动车上。可以设计一种连接系统例如Velcro用以提供能量吸收的装置，在低-中等头部碰撞速度下固定住热塑性塑料车窗。在高的头部碰撞速度下，特殊设计的Velcro连接系统可以自行撕开并安全地释放车窗模件。

可以采用其它装配方法例如围绕塑料玻璃窗边沿的聚合物密封。两个例子是反应注塑的热固性材料（RIM）和注塑聚氯乙烯（PVC）。可以环绕车窗材料模压的其它热塑性塑料，例如PMMA、改性PMMA、PMMI、聚碳酸酯和其它合成树脂。上述材料用以制造环绕车窗的窗框，然后用机械的或粘合的方法粘合到窗口上。

RIM系统的消能特性可以用下列技术加以改进，以能在较宽的头部碰撞速度范围内，进一步减少划伤和头部伤害的可能性。一种方法是将螺拴头粘合到RIM材料上。这可通过在注塑到RIM材料之前在螺拴头上涂底漆或粘合促进剂来实现。这也可以通过在RIM/螺拴头的界面涂粘合剂以提高拔出螺拴头所需的力来实现。

另一种方法是增加螺拴头的尺寸。这种方法势必增加螺拴头的表面积并会使它更难于从通过RIM的开口处（螺拴向车框伸出之处）拔出。这种方法也会增加可以用来将螺拴粘合到RIM材料的螺拴头的表面积。

另一种方法是将装配系统设计成使螺拴头和螺母组件夹紧RIM材料，而不是将其压缩，固定在螺拴上。这样可以防止螺拴头从RIM材料中突然弹出，迫使RIM材料或沿着内聚的紧固区撕开或在粘合界面（RIM密封连接热塑车窗处）撕开。

另一种方法是增加用于将车窗模件与车体连接的螺拴的数量。这有助于降低每一个螺拴部位的应力载荷并提供另外的能量消散。RIM材料（用于将螺拴头固定在RIM中）的厚度也可以增加。这就可以使RIM得以产生更大的阻力，有助于防止螺拴拔出。另一种可能性是用稍微坚硬一些的RIM材料，当头部碰撞时可使螺拴头定位。应注意的是，上述方法可以在任一种固定的车窗中分别或联合使用。

与上述任一种车窗的装配方法配合，可以沿塑料车窗边沿向内设置切口或凹槽9以提供破裂区。美国专利5，035，096中公开了各种切口。任一种切口的组合都可以与车窗的装配方法配合使用以限定塑料车窗中具体的破裂区14。切口的深度优选为塑料车窗厚度的10%和80%之间。破裂区中切口半径可以为组件厚度的约5%至约200%或以上，切口可以模压、切割、或机械加工入塑料玻璃窗。

该切口根据半径、横截面的类型、周边的位置（沿车窗边的任一数目或段数）、由边沿向内的距离（例如1-100mm，以具有美感）、和深度设计，使切口或凹槽内的车窗部分在较高的碰撞速度（例如每小时约32公里以上）下能沿切口破裂。在低-中等的头部碰撞速度下，例如每小时0-32公里，该切口不会破裂。这就可以在不太严重的碰撞情况下保护乘客，大大减少乘客从车辆窗口抛出的可能性。

本发明是以塑料玻璃窗材料的机械和物理性能和用来使该塑料车窗与机动车窗口连接的装配系统为基础的。回火玻璃是一种模量很高的脆性材料，是本发明有意设计使其能在碰撞时破碎为小碎片。不过，与某些管理部门的试验方法（参阅49CFR571.214等）所规定的典型的碰撞速度相比回火玻璃破碎时的碰撞速度较低。

本发明的热塑性材料的性质是在头部碰撞速度，例如低于每小时23公里时塑料车窗不会破裂，而在此速度下回火玻璃会破碎。如果与上述装配系统配合使用，整个玻璃窗结构可以从车辆结构伸出或变形。通过适宜地选择车窗的厚度和特殊的装配系统，制成的车窗模件能够伸展，这样，该车窗就可以保持完整无缺，并尽可能减少乘客头部或身体的某些部位受到碰撞时遭受伤害的可能性。该装配系统可以设计成能在很高的头部碰撞速度下，使车窗以安全的状态从车辆中脱离。该车窗既会自行从装配系统脱离，也会沿着切入车窗的破裂区破裂，或该车窗破裂时，任何碎片会通过切口破裂或在某种情况下通过泡沫带自行撕开而从窗框中安全地脱离。

本发明适用于在机动车中装配塑料车窗。车窗的类型是：挡风车窗、可移动车窗（安装在机动车的侧面）、侧窗（不移动的）、剧院的窗户（opera    windows）、可转动的小边窗、或其它类型的通风窗以及后窗。机动车的类型是小客车、轻型载重汽车、通用汽车、越野汽车、重型卡车、公共汽车、游览车和旅宿汽车。

实施例1

PMMI模压片（5mm厚），热压成形为小客车后侧角窗的形状和尺寸。然后，用耐磨涂料即聚硅氧烷涂布于该塑料车窗上。用液体底漆和清洁剂预处理车窗。将两种汽车用泡沫塑料带（密度范围为0.5-0.65g/cm³和0.6-0.75g/cm³，宽6.2mm和12.5mm）压在处理后的车窗表面上。揭开泡沫塑料带第二面后，将该车窗和泡沫塑料带粘合在后侧角窗框的开口中。

用模拟人头（49CFR572E规定的头和几何形状）朝着车窗以每小时26、34和40公里速度的撞击，对该车窗进行试验。收集有关头部受碰撞减速的数据，测定车窗和任何碎片情况以及开裂的状况，用两层麂皮置于该模拟人头上，以测定伤害情况。该车窗或其碎片的状况、麂皮开裂值²和HIC¹值列于下表中。

实施例2

PMMI模压片（5mm厚），热压成形为小客车后侧角窗的形状和尺寸。用聚硅氧烷耐磨涂料蘸涂该塑料车窗。由车窗外缘向内切成14mm的V字形切口（角度60°）。在某些情况下，该切口的深度为从2.5mm至3.0mm。用液体底漆和清洁剂预处理车窗。将两种汽车用泡沫塑料带（密度范围为0.5-0.65g/cm³，宽12.5mm）压在处理后的车窗表面上。揭开泡沫塑料带第二面后，将该车窗和泡沫塑料带粘合在后侧角窗框的开口中。

该车窗被安装在车辆底盘部分的窗孔中。模拟人头型架（49CFR572E规定的头和几何形状）以每小时26、34和40公里速度，进行撞击对该车窗模件进行试验。收集有关头部受碰撞划伤的数据，该车窗和任何碎片情况以及用两层麂皮置于该模拟人头上测定的开裂状况。该车窗或其碎片的状况、麂皮开裂值²和HIC¹值列于下表中。

实施例3

PMMI模压片（5mm厚），热压成形为小客车后侧角窗的形状和尺寸。用聚硅氧烷耐磨涂料蘸涂该塑料车窗。该车窗具有由周边向内用机械加工成的切口或凹槽，其深度为1.0mm至3.0mm。用液体底漆和清洁剂预处理车窗。喷漆的窗框也用底漆预处理。在车窗和窗框之间贴聚氨酯或硅氧烷密封剂。然后，将该车窗安装在后侧角窗框的开口中。

该车窗被安装在车辆底盘部分的窗孔中。模拟人头型架（49CFR572E规定的头和几何形状）以每小时26、34和40公里速度，进行撞击以对该车窗模件进行试验。收集有关头部受碰撞划伤的数据，该车窗及任何碎片情况以及用两层麂皮置于该模拟人头上测定的开裂状况。该车窗或其碎片的状况、麂皮开裂值²和HIC¹值列于下表中。

实施例4

PMMI模压片（5mm厚），热压成形为小客车后侧角窗的形状和尺寸。用聚硅氧烷耐磨硬质涂料蘸涂该塑料车窗。用液体底漆和清洁剂预处理车窗。环绕塑料车窗周边安置模腔。环绕塑料车窗周边还安置了9个螺拴7，并使螺拴头18嵌入模腔中。用反应注塑法将聚氨酯注入模腔和环绕螺拴头，从而形成窗框5。将所有螺拴与位于车上沿窗口安放的各个孔13对中，并用螺母15将其拧紧，使窗框连接到后侧角窗孔上。

该车窗被安装在车辆底盘部分的窗孔中。模拟人头型架（49CFR572E规定的头和几何形状）以每小时23、26、34和40公里速度，进行撞击对该车窗模件进行试验。收集有关头部受碰撞划伤的数据和该车窗与任何碎片的情况以及用两层麂皮置于该模拟人头上测定的开裂状况。该车窗或其碎片的状况列于下表中。

PMMI：聚（甲基丙烯酸甲酯）

实施例5

PMMI模压片（4mm和5mm厚），区域成形为小客车后侧角窗的形状。用硅氧烷基的耐磨硬质涂料淋涂该塑料车窗，随后将其切到应有的尺寸。聚碳酸酯（PC）模压片（4mm厚），热压成形为小客车后侧角窗的形状，随后将其切到应有的尺寸。然后，将每一种车窗4安装在小客车驾驶室的门20上，其上装有U形滑轨22，可以让车窗上下移动。

该车窗被安装在车辆底盘部分的窗孔中。模拟人头型架（49CFR572E规定的头和几何形状）以每小时18、26和34公里速度进行撞击，对该车窗模件进行试验。收集有关头部受碰撞划伤的数据和该车窗与任何碎片的情况以及用两层麂皮置于该模拟人头上测定的开裂状况。该车窗或其碎片的状况列于下表中。

PMMI：聚（甲基丙烯酸甲酯）    PC：聚碳酸酯

实施例6

PMMI模压片（5mm厚），热压成形为小客车后侧角窗的形状和尺寸。用聚硅氧烷耐磨硬质涂料蘸涂该塑料车窗。用液体底漆和清洁剂预处理车窗。环绕塑料车窗周边安置模腔。环绕塑料车窗周边还安置了9个螺拴7，从而使螺拴头18嵌入模腔中。用反应注塑法将聚氨酯注入模腔并环绕螺拴头，从而形成窗框5。将所有螺拴与位于车上沿窗口安放的各个孔13对中，并用螺母15将其拧紧，使该窗框连接到后侧角窗孔上。

该车窗被安装在车辆底盘部分的窗孔中。邻接汽车座位的车辆底盘被牢固地连接在试验装置上。一个50^th百分位的男性人体模型（SID）（49CFR572F）具有Hybrid Ⅲ₁头（49 CFR572E）受到侧面碰撞。通过HYGE滑板将整个试验装置加速（模型放在邻近汽车底盘的椅子上），该加速度导致产生每小时36-37公里的头部撞击。收集有关头部受碰撞减速的数据、该车窗和任何碎片的情况，以及用两层麂皮置于该模拟人头上测定开裂的状况。该车窗或其碎片的状况、麂皮开裂值和HIC值列于下表中。

实施例7

PMMI模压片（5mm厚），热压成形为小客车后侧角窗的形状和尺寸。用聚硅氧烷耐磨涂料蘸涂该塑料车窗。由车窗外缘向内切成14mm的V字形切口（角度60°）。该切口的深度为3.0mm。用液体底漆和清洁剂预处理车窗。将汽车用泡沫塑料带（密度范围为0.5-0.65g/cm³，宽6.2mm和12.5mm）压在处理后的车窗表面上。揭开泡沫塑料带第二面后，将该车窗和泡沫塑料带粘合在后侧角窗框的缝隙中。

该车窗被安装在车辆底盘部分的窗孔中。邻接汽车座位的车辆底盘被牢固地连接在试验装置上。一个50^th百分位的男性人体模型（SID）（49CFR572F）具有Hybrid Ⅲ头（49 CFR572E）受到侧面碰撞。通过HYGE滑板将整个试验装置加速（模型放在邻近汽车底盘的椅子上），该加速度导致产生每小时36-37公里的头部撞击。收集有关头部受碰撞减速的数据、该车窗和任何碎片的情况，以及用两层麂皮置于该模拟人头上，测定开裂的状况。该车窗或其碎片的状况、麂皮开裂值和HIC值列于下表中。

Claims (24)

1、一种车窗模件，包括：

a)一种具有下列特性的透明热塑性玻璃窗材料：

1)弹性模量不小于约2.0GPa，

2)在室温下，热膨胀系数约为4-8×10^-5cm/cm/℃，

3)连续操作温度至少约为70℃，和

4)一种耐磨硬质涂料；和

b)一种机动车热塑性玻璃窗的装配系统，可使该车窗材料伸展出窗口平面之外，并能在车辆发生事故时吸收能量。

2、根据权利要求1的车窗模件，其中，所述透明的热塑性玻璃窗材料选自聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）、耐冲击的改性聚（甲基丙烯酸甲酯）、丙烯酸类共聚物（例如，聚（甲基丙烯酸酰亚胺甲酯）（PMMI））、聚（甲基丙烯酸甲酯-共-丙烯酸烷基酯）（其中烷基基团含1-8个碳原子）、丙烯酸类聚合物共混物、丙烯酸聚合物合金、聚氯乙烯、聚（苯乙烯-共-丙烯腈）（其中该共聚物至多包括40%的丙烯腈聚合物）、聚碳酸酯、聚（对苯二甲酸乙二醇酯）、聚苯乙烯、聚（苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯）、聚（α-甲基苯乙烯-共-甲基丙烯酸甲酯）、聚（α-甲基苯乙烯-共-丙烯酸烷基酯）（其中烷基基团含1-8个碳原子）、聚乙酸乙烯酯、聚酯碳酸酯、多芳基化合物、聚醚砜、或聚醚酰亚胺及其混合物。

3、根据权利要求2的车窗模件，其中，所述透明的热塑性玻璃窗材料与耐冲击改进剂、刚性调节剂或其它类似的性能改进剂掺合或制成合金。

4、根据权利要求1的车窗模件，其中，所述车窗模件用作为装配系统的能量吸收带连接在机动车上。

5、根据权利要求4的车窗模件，其中，车窗模件内侧或外侧的切口或凹槽可以提供破裂区。

6、根据权利要求1的车窗模件，其中，所述车窗模件用作为装配系统的选自聚氨酯、硅氧烷、丙烯酸聚合物基化合物、丁基橡胶基化合物、乙烯丙烯的二聚物、多硫化物、热塑性高弹体、热固性材料、及其混合物的能量吸收密封剂连接在机动车上。

7、根据权利要求6的车窗模件，其中，在车窗模件内侧或外侧的切口或凹槽可以提供破裂区。

8、根据权利要求1的车窗模件，其中，所述车窗用作为装配系统的模压窗框封装，该模压窗框连接在车架上。

9、根据权利要求8的车窗模件，其中，所述窗框的连接件选自机械紧固件、粘合带或粘合密封剂。

10、根据权利要求8的车窗模件，其中，车窗模件内侧或外侧的切口或凹槽可以提供破裂区。

11、根据权利要求1的车窗模件，其中，所述车窗用作为装配系统的滑轨安装在门框上

12、根据权利要求11的车窗模件，其中，门框的变形能够使所述热塑性车窗保持住乘客。

13、根据权利要求11的车窗模件，其中，车窗模件内侧或外侧的切口或凹槽可以提供破裂区。

14、根据权利要求1的车窗模件，其中，该车窗的厚度为1.5mm至6.0mm。

15、根据权利要求4的车窗模件，其中，所述泡沫塑料带是一种双面粘合带，宽为5-26mm，厚1-7mm，密度为0.3-0.8g/cm³。

16、根据权利要求1的车窗模件，其中，该车窗被着色、染色或作了控制日光的处理。

17、根据权利要求1的车窗模件，其中，耐磨处理材料选自聚硅氧烷、透明的热固性硅氧烷树脂、紫外线固化的涂料、聚氨酯、和金刚石样的涂料。

18、根据权利要求17的车窗模件，其中，涂布的方法选自喷涂、蘸涂、帘流涂布或淋涂技术、等离子沉积、离子注入、离子辅助喷涂、蒸发、喷镀沉积、热喷涂、或等离子体辅助沉积。

19、根据权利要求4的车窗模件，其中，能量吸收带选自丙烯酸类聚合物、聚氨酯、氯丁橡胶、Velcro、和其混合物。

20、根据权利要求8的车窗模件，其中，所述模压窗框由热塑性树脂制成，该热塑性树脂选自聚氯乙烯、丙烯酸类聚合物、聚（甲基丙烯酸酰亚胺甲酯）、热塑性高弹体、乙烯、丙烯和非共轭二烯的三元共聚物、乙烯丙烯的二聚物、聚碳酸酯、或反应注塑的聚氨酯。

21、根据权利要求5、7、10、或13中任一项的车窗模件，其中，所述切口或凹槽为塑料车窗厚度的10%至80%，所述切口或凹槽由周边向内（1-100mm）设置，这些切口或凹槽是开在车窗周边1、2、3、4、或更多的侧边上或其配件上。

22、根据权利要求1的车窗模件，其中，所述塑料车窗采用热成形、区域成形、注塑、模压或喷射模压法制成。

23、根据权利要求1-20或22中任一项的车窗模件，其中，当机动车受碰撞和乘客接触所述车窗模件时，头部伤害标准小于1000，麂皮开裂等级不大于1。

24、根据权利要求21的车窗模件，其中，当机动车受碰撞和乘客接触所述车窗模件时，头部伤害标准小于1000，麂皮开裂等级不大于1。

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