专利名称：一种吸能型汽车发动机罩的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车零部件，特别是关于一种用于保障汽车碰撞安全及保护行人的吸能型汽车发动机罩。
背景技术：
随着汽车技术的不断发展和汽车保有量的不断增加，人们对汽车安全性能的要求日益增加。在人车事故中，行人头部、肩部或者腰部等部位会与发动机罩发生碰撞，从而导致不同程度的人体伤害，因此发动机罩承担了部分冲击能量的缓冲作用。提高汽车发动机罩的冲击能量吸收作用，对于提高汽车碰撞安全与行人保护将起到重要作用。传统的发动机罩主要由外层面板和内层支撑板共同组成，外层面板和内层支撑板的组合刚度成为发动机罩大致的总刚度，同时也在很大程度上决定了发动机罩在冲击载荷下的吸能效果。随着汽车轻量化和安全性能发展，各种新材料例如高强钢、铝合金、镁合金和复合材料作为发动机罩材料的应用日益受到重视。例如，专利申请号为200810137921. 7的文献中提出了一种填充有泡沫材料的复合材料发动机罩，具有比一般发动机罩更好的能量吸收作用。但是，目前所有技术文献中的发动机罩能量吸收作用还未能达到最优的碰撞安全和行人保护作用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能有效吸收冲击能量，不易发生变形，能有效保行人和车辆的吸能型汽车发动机罩。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于它包括车辆、发动机舱和发动机面板，所述车辆中的发动机舱上方覆盖有所述发动机面板，所述发动机面板通过一个以上的铰链与所述车辆连接，所述一个以上的铰链位于所述车辆上靠近风挡玻璃处；所述发动机面板包括外层板、内层板、空腔和封装件，所述外层板和内层板形成空腔，所述空腔内填充有封装件。所述封装件包括封装层、纳米多孔材料和液体，所述纳米多孔材料和液体组成纳米多孔材料_液体混合物层，所述纳米多孔材料_液体混合物层由所述封装层封装成所述封装件。所述纳米多孔材料采用沸石、多孔硅或多孔碳；所述液体采用去离子水或酒精。所述封装层采用由聚碳酸酯或纤维增强树脂制成的薄聚合物膜。所述封装件的厚度采用20mm 40mm之间，所述外层板和内层板的厚度均采用 0. 6mm 1. 2mm 之间。所述外层板、内层板均为连续体，且所述外层板、内层板与所述封装件直接粘接在一起。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明采用由外层板、内层板、空腔和封装件构成的发动机面板，在外层板和内层板形成的空腔内填充有封装件，使得发动机面板在受到外界物体冲击之后，由封装件迅速吸收冲击能量。2、本发明封装件采用由封装层、纳米多孔材料和液体组成，纳米多孔材料和液体组成纳米多孔材料_液体混合物层，纳米多孔材料_液体混合物层能够在遭受外部冲击载荷时，空腔中的纳米多孔材料_液体混合物层能够迅速响应吸收大量冲击能量，从而有效保护行人和提高汽车碰撞安全性能。本发明可以广泛应用于汽车领域中。
图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明发动机罩面板的外层板结构示意图；图3是本发明发动机罩面板的内层板结构示意图；图4是图1中A-A向剖视图，即发动机罩在外物冲击下的变形情况的剖视图；图5是本发明纳米多孔材料_液体混合物层在准静态压缩下的压强_体积变量曲线示意图，其中带有小方块的曲线表示第一次加载后的压强-体积变量曲线；带有小圆圈的曲线第二次加载后的压强-体积变量曲线。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明包括车辆1、发动机舱2和发动机面板3，车辆1中的发动机舱 2上方覆盖有发动机面板3，发动机面板3的尺寸与形状足以覆盖整个发动机舱2。发动机面板3可以通过一个以上的铰链与车辆1连接，一个以上的铰链位于车辆1上靠近风挡玻璃4处。车辆1在行驶过程中，发动机面板3将承受拉伸、压缩、振动及冲击等类型的载荷。上述实施例中，如图2 图4所示，发动机面板3包括外层板5、内层板6、空腔和封装件7，外层板5和内层板6形成空腔，空腔内填充有封装件7。其中，外层板5、内层板6 均为连续体，且外层板5、内层板6与封装件7直接粘接在一起，在碰撞中，将外部冲击载荷传递至封装件7，由封装件7吸收冲击能量。上述实施例中，如图4所示，封装件7包括封装层8、纳米多孔材料9和液体10，纳米多孔材料9和液体10组成纳米多孔材料-液体混合物层11，纳米多孔材料_液体混合物层11由封装层8进行封装，形成封装件7。上述实施例中，纳米多孔材料_液体混合物层11具有可调的挤压强度阈值，且无增强结构作为支撑。纳米多孔材料-液体混合物层11可以根据不同固体材料与液体材料的搭配以及浓度的调整来确定压缩阈值应力。当外界冲击载荷产生的应力高于压缩阈值应力，则纳米多孔材料-液体混合物层11开始迅速吸收能量。且该纳米多孔材料-液体混合物层11在外界载荷撤除时能够恢复原有的吸能能力，从而能够重复使用。在整个材料的力学行为中，纳米多孔材料_液体混合物层11主要用于能量吸收的原理在于液体分子进入到多孔材料孔内过程中，需要克摩擦阻力；由于纳米多孔材料9内部微孔的数量巨大，导致摩擦阻力非常大，故在液体分子进入内部孔洞时需要耗散大量能量。该混合物材料在多次加卸载后仍然能够保证优异的能量吸收性能(如图5所示)，因此非常用于适合交通事故中多次碰撞的能量吸收。上述各实施例中，纳米多孔材料9可以采用沸石、多孔硅或多孔碳等，液体10可以采用去离子水或酒精。
上述各实施例中，封装层8采用高强度薄聚合物层，例如，封装层8采用由聚碳酸酯或纤维增强树脂制成的薄聚合物膜。上述各实施例中，封装件7的厚度采用20mm 40mm之间，并且外层板5和内层板 6的厚度均采用0. 6mm 1. 2mm之间。综上所述，本发明在使用时，当外物冲击发动机面板3时，会将压缩载荷和弯矩载荷传递至纳米多孔材料-液体混合物层11。该混合物材料具有起始作用载荷阈值可调、响应时间短(为正常吸能材料的1/102_3)、吸收能量总量大(为正常吸能材料的102_3倍)的特点，能够迅速吸收大量冲击能量，从而起到保护行人和车辆结构的作用。考虑到车辆在正常行驶过程中可能与小石块、沙粒、昆虫等小物体相接触，因此初始载荷阈值应设置在较高水平。行人头部/肩部/腰部给发动机罩施加的垂直载荷与水平载荷，以及两车碰撞产生的垂直载荷所引起的压缩、拉伸和弯曲应力都传递给纳米多孔材料-液体混合物层从而均勻吸收。上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构和连接方式都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于它包括车辆、发动机舱和发动机面板，所述车辆中的发动机舱上方覆盖有所述发动机面板，所述发动机面板通过一个以上的铰链与所述车辆连接，所述一个以上的铰链位于所述车辆上靠近风挡玻璃处；所述发动机面板包括外层板、内层板、空腔和封装件，所述外层板和内层板形成空腔，所述空腔内填充有封装件。
2.如权利要求1所述的一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于所述封装件包括封装层、纳米多孔材料和液体，所述纳米多孔材料和液体组成纳米多孔材料_液体混合物层，所述纳米多孔材料_液体混合物层由所述封装层封装成所述封装件。
3.如权利要求2所述的一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于所述纳米多孔材料采用沸石、多孔硅或多孔碳；所述液体采用去离子水或酒精。
4.如权利要求2所述的一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于所述封装层采用由聚碳酸酯或纤维增强树脂制成的薄聚合物膜。
5.如权利要求3所述的一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于所述封装层采用由聚碳酸酯或纤维增强树脂制成的薄聚合物膜。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于所述封装件的厚度采用20mm 40mm之间，所述外层板和内层板的厚度均采用0. 6mm 1. 2mm 之间。
7.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于所述外层板、内层板均为连续体，且所述外层板、内层板与所述封装件直接粘接在一起。
8.如权利要求6所述的一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于所述外层板、内层板均为连续体，且所述外层板、内层板与所述封装件直接粘接在一起。
全文摘要
本发明涉及一种吸能型汽车发动机罩，其特征在于它包括车辆、发动机舱和发动机面板，所述车辆中的发动机舱上方覆盖有所述发动机面板，所述发动机面板通过一个以上的铰链与所述车辆连接，所述一个以上的铰链位于所述车辆上靠近风挡玻璃处；所述发动机面板包括外层板、内层板、空腔和封装件，所述外层板和内层板形成空腔，所述空腔内填充有封装件。本发明采用由外层板、内层板、空腔和封装件构成的发动机面板，在外层板和内层板形成的空腔内填充有封装件，使得发动机面板在受到外界物体冲击之后，由封装件迅速吸收冲击能量。本发明可以广泛应用于汽车领域中。
文档编号B32B5/18GK102259666SQ201110133429
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者李一兵, 许骏, 陈曦 申请人:清华大学