一种车辆保险杠的制作方法

本发明属于汽车零部件技术领域，具体涉及一种车辆保险杠。

背景技术：

汽车保险杠是吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置，现有的汽车保险杠，一般由钢板冲压制成的弧形壳体结构，碰撞中依靠金属的变形来吸收碰撞能量，以保证车内人员安全。但是现有保险杠仅靠壳体的变形来吸收消耗碰撞能量，缓冲吸能效果不甚理想，难以把碰撞力幅值降到最低，大大削弱了汽车行驶的安全性。

本发明是利用多连杆结构和stf液体相结合的一种新型保险杠结构，stf液体是一种新型智能材料，这一材料为纳米颗粒悬浮液体，它在低剪切速率下非常容易变形，可像液体一样缓慢流动；在受到冲击载荷时其表观粘度发生大幅度增大而变粘稠，甚至由液态转化为类固态；在冲击撤销后又能迅速恢复液态，具有响应速度快，可逆性好，吸能效率高等优点。多连杆结构在受到外部冲击时，原动件因获得能量而启动，从而导致整个铰接平行四边形结构的运动，即所谓‘牵一发而动全身’。本技术方案将两者有机的结合在一起，不仅利用了stf液体本身具有的良好吸能特性，而且利用多连杆结构的运动特性，在冲击发生时，能够带动容器内几乎全部stf液体同时参与耗能过程，大幅度提高了能量吸收效率。该保险杠结构成本低、质量轻、环境友好、可重复利用，在车辆的碰撞防护领域有着广阔的应用前景。

技术实现要素：

解决的技术问题：本申请解决的技术问题是现有技术保险杠缓冲吸能效果差、安全性低等技术问题，为了弥补现有技术的不足，本发明旨在提供一种新型保险杠结构，该保险杠结构能够对外界攻击和威胁自动做出反应，同时大幅度提高stf的能量吸收效率，具有结构简单、重量轻、维护简单，缓冲效率高等特点。

技术方案：一种车辆保险杠，包括封装层、安装板、固定环、顺向杆、逆向杆、短转轴、长转轴、t形滑块、导轨、紧固螺钉、stf、端盖、防撞梁支撑架和剪切增效装置，所述的封装层为一端不封闭、内部为空腔的金属构件；端盖套置在封装层不封闭的一端内侧；防撞梁支撑架设在封装层的外表面上；所述的安装板外端面通过紧固螺钉与封装层的内表面相连接；固定环和导轨固定安装在安装板的内端面上；所述的导轨侧面设有t形截面槽口，槽口内布置有一组t形滑块；所述剪切增效装置设在t形滑块上，所述剪切增效装置为多连杆结构，由一组相互平行的顺向杆和一组相互平行的逆向杆组成；所述多连杆结构通过长转轴和t形滑块相连，顺向杆与逆向杆相交，顺向杆和逆向杆相交处由短转轴连接，所述stf填充在封装层内部。

作为本发明的一种优选技术方案：所述多连杆结构分三层布置在安装板上，三层结构自上而下交错分布；

作为本发明的一种优选技术方案：所述多连杆结构压缩到最大位移时与封装层的封闭端和端盖均不触碰。

作为本发明的一种优选技术方案：所述的导轨两端设有封盖。

作为本发明的一种优选技术方案：所述端盖外端面设有凹槽，封装层与端盖通过紧固螺钉固定连接；封装层与端盖之间设有密封圈。

作为本发明的一种优选技术方案：所述的stf由二氧化硅纳米颗粒和peg200组成，其中二氧化硅纳米颗粒的体积分数为28%。

作为本发明的一种优选技术方案：所述防撞梁支撑架与车体的前纵梁相连。

有益效果：1.利用多连杆结构和stf协同作用，可以达到响应速度快，可逆性好，吸能效率高，结构成本低、质量轻、环境友好、可重复利用等优点。

2.具有缓冲保护性能优越的特点，可广泛应用于车辆的碰撞防护领域，降低人员伤亡率和财产损失。

3.stf在抗冲击和吸能方面与其他同等质量材料相比，抗冲击能力更强，能吸收的能量更多。

4.多连杆结构在材料、尺寸、数量和结构布置上有多种选择，可以满足不同结构保险杠的需求。关键点在于这类结构可以使得封装结构中的stf全部同时参与局部小范围内的冲击碰撞。

5.通过将stf和多连杆结构相结合，不仅利用了stf本身具有的良好吸能特性，而且利用多连杆结构的运动特性，在冲击发生时，能够带动周围其他stf的参与耗能过程，提高了stf的利用效率，使得stf的吸能效率大大提高。

6.stf对剪切应变速率具有敏感迅速的反应，使得保险杠在受到冲击时能够在瞬间作出高耗能反应，提高结构的防护性能，也降低了整个结构的复杂性。

7.传统车辆保险杠结构大多采用单一材料，而本发明使用多连杆结构和stf相结合的一种智能防护材料，大大提高了保险杠的缓冲效率。

附图说明

图1是本申请保险杠结构示意图。

图2是本申请保险杠结构剖视图。

图3是本申请保险杠主体内多连杆结构布置的轴测投影图。

图4是本申请多连杆运动结构的轴测投影图。

附图标记说明：1、封装层，2、安装板，3、固定环，41、顺向杆，42、逆向杆，5、短转轴，6、长转轴，7、t形滑块，8、导轨，9、紧固螺钉，10、封盖，11、stf，12、端盖，13、密封圈，14、防撞梁支撑架。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本申请的具体实施方式作进一步详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本申请，但不以任何形式限制本申请。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本申请的保护范围。

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示，一种车辆保险杠，包括封装层1、安装板2、固定环3、顺向杆41、逆向杆42、短转轴5、长转轴6、t形滑块7、导轨8、紧固螺钉9、封盖10、stf11、端盖12、密封圈13、防撞梁支撑架14和剪切增效装置，所述stf11由二氧化硅纳米颗粒和peg200搅拌混合而成，所述二氧化硅纳米材料的微孔直径在180nm；所述的封装层1为一端不封闭、内部为空腔的金属构件，封装层1内部填充stf11；端盖12套置在封装层1不封闭的一端内侧；防撞梁支撑架14设在封装层1的外表面上；所述的安装板2外端面通过紧固螺钉9与封装层1的内表面相连接；安装板2的内端面固定安装有固定环3和导轨8；所述的导轨8侧面设有t形截面槽口，槽口内布置有一组t形滑块7；所述剪切增效装置设在t形滑块7上，所述剪切增效装置为多连杆结构，由一组相互平行的顺向杆41和一组相互平行的逆向杆42组成；所述多连杆结构通过长转轴6和t形滑块7相连，用于引导多连杆结构在平面内的运动，顺向杆41与逆向杆42相交，顺向杆41和逆向杆42相交处由短转轴5连接，其中顺向杆41、逆向杆42和短转轴5形成转动副，t形滑块与长转轴6形成移动副。

所述多连杆结构分三层布置在安装板上，三层结构自上而下交错分布；所述多连杆结构压缩到最大位移时与封装层1的封闭端和端盖12均不触碰。

当多连杆结构3最外层的任一铰接点因碰撞而获得位移时，由于各连杆相交处由转轴连接，因此会带动平面内所有杆件绕转轴做圆周运动，此时t形滑块7在导轨8内沿直线运动，带动多杆件系统改变纵向整体尺寸。由此，多连杆结构3具有整体伸缩功能，且结构稳固，安装方便。

所述端盖12外端面设有凹槽，封装层1与端盖12通过紧固螺钉9固定连接；封装层1与端盖12之间设有密封圈13，以防止腔体中的stf向外泄漏，在导轨8两端布置有封盖10，两者之间为接触连接，采用小过盈配合。可防止t型滑块从导轨中滑出。

stf11由二氧化硅纳米颗粒和peg200组成，其中纳米颗粒的体积分数为28%，其制备过程如下：取peg200放入行星球磨机的球磨罐中，将二氧化硅纳米颗粒分批添加到行星式球磨机中研磨，直至达到体积分数为28%，研磨，研磨结束后，将混合样品进行抽真空处理，得到stf；所述防撞梁支撑架14与车体的前纵梁相连。

本申请所述的智能防护结构工作原理：

如图1和图2，当所述的保险杠结构发生碰撞时，碰撞使得封装层1外侧的薄壁结构在碰撞点受力，结构外侧的碰撞点金属因塑性变形而凹陷，带动凹坑周围的stf11参与工作，吸收部分能量。同时，由于封装层外侧的变形，多连杆结构最外层任一铰接点因外侧变形而产生位移，带动多杆件系统在平面内运动，使得多连杆结构具有整体伸缩功能，从而带动周围更大范围stf参与耗能过程。正是由于多连杆结构的引入，提高了stf的利用效率，使得stf的能量吸收性能大大提高。同时，在保险杠高度方向上布置多层连杆结构，可进一步保证在不同位置产生碰撞时，能够尽可能保证周边stf参与耗能过程，提升保险杠的防护性能。

具有缓冲保护性能优越的特点，可广泛应用于车辆的碰撞防护领域，降低人员伤亡率和财产损失。stf在抗冲击和吸能方面与其他同等质量材料相比，抗冲击能力更强，能吸收的能量更多；多连杆结构在材料、尺寸、数量和结构布置上有多种选择，可以满足不同结构保险杠的需求，关键点在于这类结构可以使得封装结构中的stf全部同时参与局部小范围内的冲击碰撞；通过将stf和多连杆结构相结合，不仅利用了stf本身具有的良好吸能特性，而且利用多连杆结构的运动特性，在冲击发生时，能够带动周围其他stf的参与耗能过程，提高了stf的利用效率，使得stf的吸能效率大大提高；stf对剪切应变速率具有敏感迅速的反应，使得保险杠在受到冲击时能够在瞬间作出高耗能反应，提高结构的防护性能，也降低了整个结构的复杂性；传统车辆保险杠结构大多采用单一材料，而本发明使用多连杆结构和stf相结合的一种智能防护材料，大大提高了保险杠的缓冲效率。

实施例2

如图1、图2、图3和图4所示，一种车辆保险杠，包括封装层1、安装板2、固定环3、顺向杆41、逆向杆42、短转轴5、长转轴6、t形滑块7、导轨8、紧固螺钉9、封盖10、stf11、端盖12、密封圈13、防撞梁支撑架14和剪切增效装置，所述stf11由二氧化硅纳米颗粒和peg200搅拌混合而成，所述二氧化硅纳米材料的微孔直径在220nm；所述的封装层1为一端不封闭、内部为空腔的金属构件，封装层1内部填充stf11；端盖12套置在封装层1不封闭的一端内侧；防撞梁支撑架14设在封装层1的外表面上；所述的安装板2外端面通过紧固螺钉9与封装层1的内表面相连接；安装板2的内端面固定安装有固定环3和导轨8；所述的导轨8侧面设有t形截面槽口，槽口内布置有一组t形滑块7；所述剪切增效装置设在t形滑块7上，所述剪切增效装置为多连杆结构，由一组相互平行的顺向杆41和一组相互平行的逆向杆42组成；所述多连杆结构通过长转轴6和t形滑块7相连，用于引导多连杆结构在平面内的运动，顺向杆41与逆向杆42相交，顺向杆41和逆向杆42相交处由短转轴5连接，其中顺向杆41、逆向杆42和短转轴5形成转动副，t形滑块与长转轴6形成移动副。

所述多连杆结构分三层布置在安装板上，三层结构自上而下交错分布；所述多连杆结构压缩到最大位移时与封装层1的封闭端和端盖12均不触碰。

当多连杆结构3最外层的任一铰接点因碰撞而获得位移时，由于各连杆相交处由转轴连接，因此会带动平面内所有杆件绕转轴做圆周运动，此时t形滑块7在导轨8内沿直线运动，带动多杆件系统改变纵向整体尺寸。由此，多连杆结构3具有整体伸缩功能，且结构稳固，安装方便。

所述端盖12外端面设有凹槽，封装层1与端盖12通过紧固螺钉9固定连接；封装层1与端盖12之间设有密封圈13，以防止腔体中的stf向外泄漏，在导轨8两端布置有封盖10，两者之间为接触连接，采用小过盈配合。可防止t型滑块从导轨中滑出。

stf11由二氧化硅纳米颗粒和peg200组成，其中纳米颗粒的体积分数为28%，其制备过程如下：取peg200放入行星球磨机的球磨罐中，将二氧化硅纳米颗粒分批添加到行星式球磨机中研磨，直至达到体积分数为28%，研磨，研磨结束后，将混合样品进行抽真空处理，得到stf；所述防撞梁支撑架14与车体的前纵梁相连。

本申请所述的智能防护结构工作原理：

如图1和图2，当所述的保险杠结构发生碰撞时，碰撞使得封装层1外侧的薄壁结构在碰撞点受力，结构外侧的碰撞点金属因塑性变形而凹陷，带动凹坑周围的stf11参与工作，吸收部分能量。同时，由于封装层外侧的变形，多连杆结构最外层任一铰接点因外侧变形而产生位移，带动多杆件系统在平面内运动，使得多连杆结构具有整体伸缩功能，从而带动周围更大范围stf参与耗能过程。正是由于多连杆结构的引入，提高了stf的利用效率，使得stf的能量吸收性能大大提高。同时，在保险杠高度方向上布置多层连杆结构，可进一步保证在不同位置产生碰撞时，能够尽可能保证周边stf参与耗能过程，提升保险杠的防护性能。

具有缓冲保护性能优越的特点，可广泛应用于车辆的碰撞防护领域，降低人员伤亡率和财产损失。stf在抗冲击和吸能方面与其他同等质量材料相比，抗冲击能力更强，能吸收的能量更多；多连杆结构在材料、尺寸、数量和结构布置上有多种选择，可以满足不同结构保险杠的需求，关键点在于这类结构可以使得封装结构中的stf全部同时参与局部小范围内的冲击碰撞；通过将stf和多连杆结构相结合，不仅利用了stf本身具有的良好吸能特性，而且利用多连杆结构的运动特性，在冲击发生时，能够带动周围其他stf的参与耗能过程，提高了stf的利用效率，使得stf的吸能效率大大提高；stf对剪切应变速率具有敏感迅速的反应，使得保险杠在受到冲击时能够在瞬间作出高耗能反应，提高结构的防护性能，也降低了整个结构的复杂性；传统车辆保险杠结构大多采用单一材料，而本发明使用多连杆结构和stf相结合的一种智能防护材料，大大提高了保险杠的缓冲效率。

实施例3

如图1、图2、图3和图4所示，一种车辆保险杠，包括封装层1、安装板2、固定环3、顺向杆41、逆向杆42、短转轴5、长转轴6、t形滑块7、导轨8、紧固螺钉9、封盖10、stf11、端盖12、防撞梁支撑架14和剪切增效装置，所述stf11由二氧化硅纳米颗粒和peg200搅拌混合而成，所述二氧化硅纳米材料的微孔直径在200nm；所述的封装层1为一端不封闭、内部为空腔的金属构件，封装层1内部填充stf11；端盖12套置在封装层1不封闭的一端内侧；防撞梁支撑架14设在封装层1的外表面上；所述的安装板2外端面通过紧固螺钉9与封装层1的内表面相连接；安装板2的内端面固定安装有固定环3和导轨8；所述的导轨8侧面设有t形截面槽口，槽口内布置有一组t形滑块7；所述剪切增效装置设在t形滑块7上，所述剪切增效装置为多连杆结构，由一组相互平行的顺向杆41和一组相互平行的逆向杆42组成；所述多连杆结构通过长转轴6和t形滑块7相连，用于引导多连杆结构在平面内的运动，顺向杆41与逆向杆42相交，顺向杆41和逆向杆42相交处由短转轴5连接，其中顺向杆41、逆向杆42和短转轴5形成转动副，t形滑块与长转轴6形成移动副。

所述多连杆结构分三层布置在安装板上，三层结构自上而下交错分布；所述多连杆结构压缩到最大位移时与封装层1的封闭端和端盖12均不触碰。

当多连杆结构3最外层的任一铰接点因碰撞而获得位移时，由于各连杆相交处由转轴连接，因此会带动平面内所有杆件绕转轴做圆周运动，此时t形滑块7在导轨8内沿直线运动，带动多杆件系统改变纵向整体尺寸。由此，多连杆结构3具有整体伸缩功能，且结构稳固，安装方便。

所述端盖12外端面设有凹槽，封装层1与端盖12通过紧固螺钉9固定连接；封装层1与端盖12之间设有密封圈13，以防止腔体中的stf向外泄漏，在导轨8两端布置有封盖10，两者之间为接触连接，采用小过盈配合。可防止t型滑块从导轨中滑出。

stf11由二氧化硅纳米颗粒和peg200组成，其中纳米颗粒的体积分数为28%，其制备过程如下：取peg200放入行星球磨机的球磨罐中，将二氧化硅纳米颗粒分批添加到行星式球磨机中研磨，直至达到体积分数为28%，研磨，研磨结束后，将混合样品进行抽真空处理，得到stf；所述防撞梁支撑架14与车体的前纵梁相连。

本申请所述的智能防护结构工作原理：

如图1和图2，当所述的保险杠结构发生碰撞时，碰撞使得封装层1外侧的薄壁结构在碰撞点受力，结构外侧的碰撞点金属因塑性变形而凹陷，带动凹坑周围的stf11参与工作，吸收部分能量。同时，由于封装层外侧的变形，多连杆结构最外层任一铰接点因外侧变形而产生位移，带动多杆件系统在平面内运动，使得多连杆结构具有整体伸缩功能，从而带动周围更大范围stf参与耗能过程。正是由于多连杆结构的引入，提高了stf的利用效率，使得stf的能量吸收性能大大提高。同时，在保险杠高度方向上布置多层连杆结构，可进一步保证在不同位置产生碰撞时，能够尽可能保证周边stf参与耗能过程，提升保险杠的防护性能。

具有缓冲保护性能优越的特点，可广泛应用于车辆的碰撞防护领域，降低人员伤亡率和财产损失。stf在抗冲击和吸能方面与其他同等质量材料相比，抗冲击能力更强，能吸收的能量更多；多连杆结构在材料、尺寸、数量和结构布置上有多种选择，可以满足不同结构保险杠的需求，关键点在于这类结构可以使得封装结构中的stf全部同时参与局部小范围内的冲击碰撞；通过将stf和多连杆结构相结合，不仅利用了stf本身具有的良好吸能特性，而且利用多连杆结构的运动特性，在冲击发生时，能够带动周围其他stf的参与耗能过程，提高了stf的利用效率，使得stf的吸能效率大大提高；stf对剪切应变速率具有敏感迅速的反应，使得保险杠在受到冲击时能够在瞬间作出高耗能反应，提高结构的防护性能，也降低了整个结构的复杂性；传统车辆保险杠结构大多采用单一材料，而本发明使用多连杆结构和stf相结合的一种智能防护材料，大大提高了保险杠的缓冲效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

以上对本申请的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本申请并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本申请的实质内容。