專利名稱：新型車輛保險杠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及車輛的安全防護(hù)部件，特別是能量吸收式保險杠。
背景技術(shù)：
理想的車輛保險杠應(yīng)能在車輛受撞時將大部分碰撞動能吸收，以保險杠的變形損壞為代價，保護(hù)車輛和人員的安全。早期的車輛保險杠由鋼板沖壓而成，現(xiàn)代的車輛保險杠主要由聚丙烯樹脂制造，兩者均不能滿足大量吸收碰撞動能的要求。為了減輕發(fā)生碰撞時對車輛的損壞和乘員的傷害，在車身設(shè)計時正在逐步使用和改進(jìn)能量吸收式保險杠。例如，充氣式或半充氣式保險杠是利用封閉氣室吸收碰撞能量，受撞時氣體體積收縮，把一部分能量貯存在氣室內(nèi)，以此來減輕對車輛的損傷。但封閉氣室所能貯存的碰撞能量十分有限，所以這種保險杠只能在車速很低的情況下起作用。另一類能量吸收型車輛保險杠是在保險杠的彈性外殼內(nèi)設(shè)置了不同形式的加強(qiáng)筋，通過彈性外殼和加強(qiáng)筋的受撞變形來吸收碰撞能量。這類保險杠可在車速較低時發(fā)揮作用，因受加強(qiáng)筋不能過于堅固限制，也不能大量吸收碰撞能量。還有一類能量吸收式保險杠，它由保險杠外板、能量吸收體和骨架構(gòu)成。其中一種能量吸收體是以聚胺脂類或聚丙烯類發(fā)泡樹脂為能量吸收材料；另一種能量吸收體是以蜂窩狀的聚乙烯等樹脂為能量吸收材料。這類能量吸收式保險杠主要從保護(hù)行人的角度出發(fā)，目的不在于保護(hù)司機(jī)和乘員。專利號為99221233.2的實用新型專利公開了一種高能量吸收型泡沫金屬保險杠，該保險杠在車架前端和左右兩側(cè)的防護(hù)面罩與車體之間分散設(shè)置有小塊能量吸收型泡沫金屬。由于起到吸能作用的小塊泡沫金屬成點式分散放置在防護(hù)面罩和車體之間，使得這種保險杠的吸能作用極為有限。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明本實用新型的目的是要減小車輛碰撞給司機(jī)和乘員造成的傷害。它以閉孔泡沫鋁為能量吸收體，制造一種能夠大量吸收碰撞能量的新型車輛保險杠。所謂泡沫鋁是一種在金屬鋁基體中分布有無數(shù)氣泡的多孔質(zhì)材料，其內(nèi)部每一個小氣孔所形成的封閉氣室都相當(dāng)于一個小的“吸能單元”。以孔徑為φ3mm、密度為0.6g/cm3的泡沫鋁塊為例，在規(guī)格為100mm×100mm×100mm的體積內(nèi)，就有7000個以上的小“吸能單元”。在受到碰撞時，數(shù)量眾多的小“吸能單元”就能大量吸收碰撞動能。本新型車輛保險杠的吸能原理即是閉孔泡沫鋁材料在受到碰撞時產(chǎn)生塑性變形，吸收外加負(fù)載的沖擊力，從而有效地保護(hù)車輛和人員的安全。
本實用新型所制的新型車輛保險杠由外殼、能量吸收體和骨架三部分構(gòu)成。其特征在于能量吸收體以閉孔泡沫鋁為材料，將閉孔泡沫鋁制備的能量吸收體置入骨架靠近外殼一側(cè)的安裝槽內(nèi)，并用緊固部件固定；外殼緊靠在能量吸收體上，并將外殼用緊固部件固定在骨架上；骨架靠近車身一側(cè)配有加強(qiáng)筋，骨架可與車身緊密連接。
用作能量吸收體的閉孔泡沫鋁由金屬鋁或鋁基合金或鋁基復(fù)合材料制造。
外殼可用薄鋼板、鋁板等金屬材料制作，也可用合成樹脂、復(fù)合材料等非金屬材料制作。
骨架可以根據(jù)不同的車輛設(shè)計不同的形式，材料可選用鋼板等金屬材料。
根據(jù)車輛的大小和結(jié)構(gòu)不同，本實用新型可以設(shè)計成轎車、客車、貨車等使用的保險杠。
能量吸收體所采用的閉孔泡沫鋁材料是利用熔融發(fā)泡法制備的，該方法制備的泡沫體體積為1～2m3，孔徑在1mm-10mm、密度在0.3-1.0g/cm3范圍內(nèi)可調(diào)。制造能量吸收體時，可以根據(jù)要求確定能量吸收體的厚度、孔徑；可以按要求加工出一個整塊的能量吸收體，也可以先加工出不同形狀的泡沫鋁塊，再拼接成所需的能量吸收體。
不同密度的閉孔泡沫鋁材料吸收沖擊能量的能力不同，隨著密度的提高，單位體積內(nèi)吸收外加沖擊能量的數(shù)量增大。由此計算出不同密度的閉孔泡沫鋁材料單位體積吸收的能量值列于表1中。
表1.不同密度的閉孔泡沫鋁材料單位體積吸收的能量試樣編號 1 2 3 4 5密度g/cm30.35 0.450.560.590.71吸收能量J/cm39.218.324.029.838.4由表1的數(shù)據(jù)可以計算出車輛受撞擊時，以閉孔泡沫鋁為能量吸收材料所制保險杠能吸收的碰撞能量，由此可以看出這種能量吸收型保險杠的積極效果。
以轎車為例，根據(jù)國際撞車試驗標(biāo)準(zhǔn)(美國CFR581)的規(guī)定要求，質(zhì)量為1500Kg的轎車以48Km/h速度發(fā)生碰撞時，所產(chǎn)生的完全彈性碰撞動能為E＝1/2mv2＝135KJ。如果轎車保險杠所用閉孔泡沫鋁吸能部件的密度為0.45g/cm3，厚度為40mm，受撞面積按1000mm×150mm計算，那么可吸收的撞擊能量為113KJ，占全部撞擊能量的84％。對于客車或貨車則使用高密度的泡沫鋁材料制備能量吸收體，以吸收更多的撞擊能量，滿足這些車輛的安全要求。
本實用新型不但可以吸收面上的磁撞，還可以吸收來自各個方向的撞擊動能，從而有效地避免司機(jī)和乘員受到過度傷害。


圖1是本新型車輛保險杠示意圖圖2是沿A-A方向的剖面示意圖具體實施方式
以下是結(jié)合附圖對本實用新型的詳細(xì)說明。
實施例1本實施例描述的是轎車用能量吸收式保險杠。其能量吸收體2采用的是金屬鋁制備的閉孔泡沫鋁材料，密度為0.45g/cm3。將閉孔泡沫鋁材料制備的能量吸收體2置入骨架4靠近外殼1一側(cè)的安裝槽內(nèi)，并用螺釘3固定；外殼1緊扣在能量吸收體2上，并將外殼1用螺栓3固定在骨架4上；骨架4靠近車身一側(cè)配有加強(qiáng)筋5，骨架4可與轎車車身緊密連接。
實施例2本實施例描述的是客車用能量吸收式保險杠。其能量吸收體2采用的是鋁基合金制備的閉孔泡沫鋁材料，密度為0.59g/cm3。將閉孔泡沫鋁材料制備的能量吸收體2置入骨架4靠近外殼1一側(cè)的安裝槽內(nèi)，并用自攻螺釘3固定；能量吸收體2粘貼在外殼1上，并將外殼1用螺栓3固定在骨架4上；骨架4靠近車身一側(cè)配有加強(qiáng)筋5，骨架4可與客車車身緊密連接。
實施例3本實施例描述的是貨車用能量吸收式保險杠。其能量吸收體2采用的是鋁基復(fù)合材料制備的閉孔泡沫鋁材料，密度為0.71g/cm3。將閉孔泡沫鋁材料制備的能量吸收體2置入骨架4靠近外殼1一側(cè)的安裝槽內(nèi)，能量吸收體2粘貼在骨架4上，并用自攻螺栓3固定；外殼1緊扣在能量吸收體2上，并將外殼1用螺栓3固定在骨架4上；骨架4靠近車身一側(cè)配有加強(qiáng)筋5，骨架4可與貨車車身緊密連接。
上面僅是本新型車輛保險杠的三個實例。凡與本實用新型屬同一構(gòu)思，且用閉孔型泡沫鋁材料制備能量吸收體的保險杠，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種新型車輛保險杠，由外殼(1)、能量吸收體(2)和骨架(4)三部分構(gòu)成，其特征在于由閉孔泡沫鋁材料制備的能量吸收體(2)置入骨架(4)靠近外殼(1)一側(cè)的安裝槽內(nèi)，并用緊固部件(3)固定；外殼(1)緊靠在能量吸收體(2)上，并將外殼(1)用緊固部件(3)固定在骨架(4)上；骨架(4)靠近車身一側(cè)配有加強(qiáng)筋(5)，骨架(4)可與車身緊密連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型車輛保險杠，其特征在于能量吸收體(2)所用閉孔泡沫鋁材料是用金屬鋁或鋁基合金或鋁基復(fù)合材料制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型車輛保險杠，其特征在于能量吸收體(2)所用閉孔泡沫鋁材料的密度在0.3-1.0g/cm3之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型車輛保險杠，其特征在于能量吸收體(2)所用閉孔泡沫鋁材料的孔徑為1mm-8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型車輛保險杠，其特征在于能量吸收體(2)所用閉孔泡沫鋁材料的厚度為10mm-40mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型車輛保險杠，其特征在于制備能量吸收體(2)所用的閉孔泡沫鋁材料可以是一整塊，也可以由多塊拼接而成。
專利摘要本實用新型涉及車輛的安全防護(hù)部件，由外殼、能量吸收體和骨架三部分構(gòu)成。其中以閉孔泡沫鋁為材料制備的能量吸收體置入骨架靠近外殼一側(cè)的安裝槽內(nèi)，并用緊固部件固定；外殼緊靠在能量吸收體上，并用緊固部件固定在骨架上；骨架靠近車身一側(cè)配有加強(qiáng)筋。當(dāng)車輛受到碰撞時，保險杠內(nèi)的閉孔泡沫鋁材料產(chǎn)生塑性變形，吸收外加負(fù)載的沖擊力，從而有效地保護(hù)車輛和人員的安全。本實用新型不但可以吸收面上的碰撞，還可以吸收來自各個方向上的撞擊動能，從而有效地避免司機(jī)和乘員受到過度傷害。
文檔編號B60R19/22GK2717764SQ200420069769
公開日2005年8月17日 申請日期2004年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者姚廣春, 張曉明, 劉宜漢, 孫挺, 羅洪杰 申請人:東北大學(xué)