專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)車(chē)身的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車(chē)車(chē)身，且特別涉及該車(chē)身在發(fā)動(dòng)機(jī)罩周邊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種 車(chē)身結(jié)構(gòu)可在汽車(chē)與行人發(fā)生碰撞時(shí)有效地保護(hù)行人頭部不受到嚴(yán)重?fù)p傷。
背景技術(shù)：
作為行人損傷風(fēng)險(xiǎn)的度量標(biāo)準(zhǔn)，特制定了所謂的HIC(頭部碰撞標(biāo)準(zhǔn))。新研發(fā)的 汽車(chē)要能允許上路，其車(chē)身(某項(xiàng)指標(biāo))必須低于HIC規(guī)定的極限值，而這只有在對(duì)車(chē)身進(jìn) 行大量?jī)?yōu)化的前提下才能實(shí)現(xiàn)。特別困難的是，對(duì)于發(fā)生在支撐點(diǎn)(如發(fā)動(dòng)機(jī)罩的鉸鏈或 緩沖器)附近，以及支撐點(diǎn)之間的碰撞，(車(chē)身)都要能遵守HIC-極限值。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)罩 可在支撐點(diǎn)間變形，但也只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩處于形變路徑末端而無(wú)法繼續(xù)變形時(shí)，發(fā)生碰撞 的頭部才能被明顯減速。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的柔韌性進(jìn)行優(yōu)化的嘗試，即，使在遠(yuǎn)離支撐點(diǎn)的中間 區(qū)域及支撐點(diǎn)的周邊區(qū)域都能滿足HIC-極限值，需要很大費(fèi)用，而且還經(jīng)常無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
此外，NCAP(新車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程)為發(fā)動(dòng)機(jī)罩的行人安全檢驗(yàn)定義了兩種不同的檢驗(yàn) 體，即重4. 8千克的成人頭顱和重2. 5千克的兒童頭顱。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)罩的某些部位，必須要 能滿足HIC針對(duì)這兩種檢驗(yàn)體分別所作的規(guī)定。在這些部位，發(fā)動(dòng)機(jī)罩要設(shè)計(jì)得足夠軟，以 使2. 5千克檢驗(yàn)體所允許的加速度值(在碰撞時(shí))不會(huì)被超出。但對(duì)具有更大碰撞能量的 較重檢驗(yàn)體，由于發(fā)動(dòng)機(jī)罩的剛度被相應(yīng)調(diào)得比較小，從而決定了它受到的減速力也較小， 并因此需要很大的形變行程。由于通常情況下沒(méi)有這么大的形變行程可供使用，因此較重 的并且其實(shí)更耐抗的檢驗(yàn)體將透過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)罩，與位于發(fā)動(dòng)機(jī)罩下方的剛性部件和結(jié)構(gòu)發(fā)生 碰撞，并超出允許的極限值。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于需要有這樣的車(chē)身結(jié)構(gòu)，即在其發(fā)動(dòng)機(jī)罩 的同一部位，能滿足針對(duì)不同重量的檢驗(yàn)體所設(shè)的HIC-極限值。
該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)如下方式得以解決，即對(duì)于帶有承載結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)罩(鉸接于承 載結(jié)構(gòu)上)的汽車(chē)車(chē)身，用可沿縱向彎折的支柱將發(fā)動(dòng)機(jī)罩支撐在承載結(jié)構(gòu)上。在頭部碰 撞的初始階段，支柱可吸收大量的能量；通過(guò)壓縮變形，支柱產(chǎn)生的阻力顯著減小，因此在 這一階段它基本上無(wú)助于實(shí)現(xiàn)對(duì)HIC-值有很大影響的頭部減速。通過(guò)碰撞剛開(kāi)始時(shí)劇烈 但極其短暫的減速，避免了因發(fā)動(dòng)機(jī)罩碰到安置在其下方的、基本上不可形變的部件(如 缸體)而導(dǎo)致頭部突然變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài)。
支柱優(yōu)選自由豎立地布置，以使其在發(fā)生碰撞時(shí)易于沿側(cè)向引開(kāi)負(fù)荷。
為借助于支柱來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的柔韌性產(chǎn)生大面積影響，將支柱適宜地安置在發(fā)動(dòng) 機(jī)罩的加固結(jié)構(gòu)(如加強(qiáng)筋、型材、支架或類(lèi)似物)下方。
在承載結(jié)構(gòu)上，支柱可適宜地在前車(chē)輪上方，特別是與跨過(guò)車(chē)輪罩的縱梁相接合。
支柱可簡(jiǎn)單實(shí)惠地由扁鋼(特別是板材)成型，尤其是可通過(guò)裁剪和卷曲加工得 到。其它材料，如塑料，也同樣在考慮范圍之內(nèi)。這些材料使支柱也可作為擠壓型材或壓鑄件進(jìn)行加工。
通過(guò)這種在受到突加負(fù)荷時(shí)發(fā)生彎折的支柱，尤其可實(shí)現(xiàn)初始階段強(qiáng)烈而隨后急 劇減弱的減速過(guò)程。
為使支柱在給定的負(fù)荷下可靠并可再現(xiàn)地開(kāi)始變形，特別是對(duì)于碰撞發(fā)生在發(fā)動(dòng) 機(jī)罩不受支柱(安置在發(fā)動(dòng)機(jī)罩邊緣)直接支撐的中心區(qū)域的情況，支柱將適宜地以如下 方式設(shè)計(jì)，即當(dāng)支柱處于壓縮狀態(tài)時(shí)，其中間區(qū)段由發(fā)動(dòng)機(jī)罩的中心向外偏移。
支柱優(yōu)選具有多個(gè)沿其縱向延展的板形部件。
為達(dá)到支柱的可承載能力與其壁厚(或重量)的良好比例關(guān)系，板形部件在橫截 面上適宜地相互成一定角度地布置。
若板形部件相互間沿彎折邊連接在一起，它們可相互支撐和加固。這里優(yōu)選采用 一體化連接。在壓縮狀態(tài)下，相互連接的板形部件可通過(guò)將彎折邊壓成扁平狀，而對(duì)碰撞能 量進(jìn)行第二次吸收。
其中的兩個(gè)板形部件優(yōu)選在一個(gè)朝向擋泥板的邊緣上與另一個(gè)板形部件一體化 連接，而在朝向發(fā)動(dòng)機(jī)艙的邊緣上則沒(méi)有連接。擋泥板一側(cè)的邊緣通過(guò)與另一個(gè)部件相連 而得到強(qiáng)化，而無(wú)連接的邊緣則在受到負(fù)荷時(shí)可相對(duì)容易地發(fā)生形變，因此，支柱在受到 負(fù)荷時(shí)在未連接的邊緣上可靠地形變，并由此在支柱的整個(gè)寬度上擴(kuò)展。
板形部件在橫截面上有利地形成一個(gè)開(kāi)放輪廓。因此，通常相互間成一定角度布 置的部件可在壓縮區(qū)域?qū)R成一條直線。由此，在經(jīng)過(guò)強(qiáng)反作用力的短暫時(shí)期(此時(shí)部件 將重新定向)后，支柱的形變阻力降至最低。
至少應(yīng)有一個(gè)板形部件在縱截面內(nèi)彎曲，以使造成部件形變的負(fù)荷閾值保持在一 個(gè)較低值，并保證在負(fù)荷下發(fā)生可重復(fù)的形變。
在縱截面上彎曲相對(duì)較強(qiáng)烈的部件可有利地在其兩側(cè)由輕度彎曲的部件作側(cè)翼。 輕度彎曲的部件甚至可以不用彎曲。輕度彎曲的部件可提高支柱的承載能力，而為強(qiáng)彎曲 部件布置側(cè)翼的目的在于，使輕度彎曲的部件的壓縮形變具有可重復(fù)性，并在此過(guò)程中吸 收大小可由結(jié)構(gòu)確定的能量。
至少一個(gè)彎曲部件的彎曲部分可通過(guò)沿部件縱向的卷折棱中的中斷部構(gòu)成。
在支柱頂端，至少有兩個(gè)板形部件通過(guò)一塊端板相連，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)罩傳遞的載 荷均勻地分散到部件的橫截面上。
在支柱底端，優(yōu)選一體化地彎折出一塊用于固定在所述承載結(jié)構(gòu)上的連接板。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)可從后續(xù)參照相關(guān)附圖對(duì)實(shí)施例所作的描述中得出。在 附圖中
圖1是汽車(chē)車(chē)身前部的視圖，它示出了按本發(fā)明的支柱的安裝方式；
圖2是按本發(fā)明第一種設(shè)計(jì)方案的支柱的視圖3是按第二種設(shè)計(jì)方案的支柱的視圖；以及
圖4是發(fā)生第一次壓縮后的支柱。
具體實(shí)施方式
圖1示出按本發(fā)明的汽車(chē)車(chē)身1前部區(qū)域的透視圖。發(fā)動(dòng)機(jī)罩3以公知的方式通 過(guò)鉸鏈與剛性的承載結(jié)構(gòu)相連，其中，鉸鏈確定了一條與發(fā)動(dòng)機(jī)罩的后部邊緣相鄰的翻轉(zhuǎn) 軸線。承載結(jié)構(gòu)通常具有在特定使用場(chǎng)合下相互間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的車(chē)身部件，比如構(gòu)成內(nèi)支 架的縱梁和橫梁，以及固定在梁上的擋泥板4、車(chē)輪罩5、保險(xiǎn)杠6等等。
在圖1中部分剖開(kāi)展示的發(fā)動(dòng)機(jī)罩3同樣以公知的方式包含有一個(gè)由板件制成的 外板7和一個(gè)隱藏在外板7下方的加固支架8，其中，支架8沿外板7的各邊緣延伸并跟隨 外板7邊緣的走向，支架8還帶有在橫截面上基本成帽形的支桿，而在其后方和前方分別接 合有鉸鏈和發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖鉤。
透過(guò)圖1中發(fā)動(dòng)機(jī)罩3上所剖開(kāi)的窗口，可以看到兩個(gè)支柱9(隱藏在發(fā)動(dòng)機(jī)罩3 下方)的其中一個(gè)，所述支柱9被安裝在兩個(gè)前車(chē)輪罩5上，并且自由豎立地伸展直至直接 連到支架8下側(cè)的下方。在支柱9上端與支架8之間可留出一段足夠大的空隙，以避免發(fā) 動(dòng)機(jī)罩由于在汽車(chē)正常行駛過(guò)程中可能出現(xiàn)的振動(dòng)而與支柱9發(fā)生碰撞；還可以考慮在支 柱9上端與支架8之間設(shè)置可彈性形變的緩沖層，該緩沖層不會(huì)阻礙發(fā)動(dòng)機(jī)罩3的閉合，但 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩3處于閉合狀態(tài)時(shí)，它會(huì)同時(shí)與支柱9和支架8接觸，并由此緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)罩3的 振動(dòng)。
取代直接接合發(fā)動(dòng)機(jī)罩3的方式，按照本發(fā)明的支柱9還可間接地起作用，比如， 可用支柱9支撐位于發(fā)動(dòng)機(jī)罩3下方的箱形構(gòu)件的頂蓋(如空氣過(guò)濾器的頂蓋，以及位于 發(fā)動(dòng)機(jī)罩3下方的冷卻器或類(lèi)似器件的殼體上的頂蓋)，該頂蓋緊鄰發(fā)動(dòng)機(jī)罩3下側(cè)，使得 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩在與行人發(fā)生碰撞而形變時(shí)，頂蓋與發(fā)動(dòng)機(jī)罩發(fā)生接觸并且同樣受擠壓。
圖2給出了按照本發(fā)明第一種設(shè)計(jì)形式的支柱9的立體圖。由單一板材剪切成型 的支柱9基本上可分成三個(gè)在其整體高度上延展的部件10、11、12，且這些部件相互間分別 沿垂直方向的折疊-或彎折邊13 —體化地連接。兩個(gè)外部部件10、12沿支柱9的縱向(也 就是基本上垂直地)定向，并在縱剖面圖(沿基本上垂直的剖面)內(nèi)基本上成直線地延伸。 在中間部件11中，沖壓有一個(gè)沿垂直方向的并在支柱9 一半高度上斷開(kāi)的卷折棱14。卷折 棱14的深度從中斷部15起分別向上和向下連續(xù)增加，這使部件11在縱截面內(nèi)具有彎曲的 形狀。在部件11的下邊緣彎折出一個(gè)用于固定在車(chē)輪罩5上的連接板16。
出于簡(jiǎn)化，兩側(cè)部件10和12在圖2中準(zhǔn)確成直線地表示；然而，同樣也可以通過(guò) 在中間部件11上壓印出卷折棱14，而使兩側(cè)部件10和12在縱截面內(nèi)，特別是沿彎折邊13 輕微地彎曲。
支柱9上端由兩塊水平的三角形端板17構(gòu)成，其中，每塊三角形端板都具有兩條 分別與中間部件11及外部部件10、12之一相連的棱邊。端板17可以與部件10、11和12 在一道工序中通過(guò)深沖成型方法制得；也可以考慮采用帶有四個(gè)沿部件10、11和12上邊緣 伸出的三角形連接板的板材毛坯，并且通過(guò)將三角形連接板兩兩彎折、上下重疊翻轉(zhuǎn)并用 比如點(diǎn)焊的方法連接到一起來(lái)構(gòu)成端板17。
相應(yīng)的三角形端板18以及與之相關(guān)聯(lián)的、用于將支柱9固定到車(chē)輪罩5上的連接 板16在支柱9的下端成型。
在圖2中支柱9朝向觀察者的內(nèi)凹的一側(cè)在裝入狀態(tài)中如同圖1所示朝向發(fā)動(dòng)機(jī)艙。
當(dāng)支柱在碰撞過(guò)程中被壓縮時(shí)，部件11的中間區(qū)域?qū)陌l(fā)動(dòng)機(jī)艙向相鄰的擋泥板4偏移。在支柱9與擋泥板4之間留有自由空間，其寬度至少與支柱9的一半高度相當(dāng)， 以使支柱9可在中斷部15所對(duì)應(yīng)的高度處發(fā)生彎折，并且使支柱9在該過(guò)程中形成的分別 位于中斷部15上方和下方的邊腿可基本扁平地置于發(fā)動(dòng)機(jī)艙3和車(chē)輪罩5之間。因此，在 發(fā)生碰撞時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩3的實(shí)際形變量可達(dá)支柱9的整個(gè)高度。
當(dāng)圖2所示的支柱9發(fā)生彎折時(shí)，與發(fā)動(dòng)機(jī)罩3接觸的上端板17可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但 置于車(chē)輪罩5上的下端板18則不可。因此在壓縮時(shí)，可在部件10、11和12內(nèi)形成與彎折 邊13相交的褶皺，而導(dǎo)致褶皺形成的負(fù)荷可相當(dāng)高，并且可根據(jù)不同情況發(fā)生變化。圖3 給出了支柱9的第二種設(shè)計(jì)形式，在這里，用于(將支柱9)固定到車(chē)輪罩5上的連接板16 沿筆直的彎折邊19與部件11的下邊緣相互連接。在此，卷折棱14的下半部分在支柱9整 體高度的大約四分之一處達(dá)到其最大卷折深度，并且其深度在不斷靠近彎折邊19的過(guò)程 中又逐漸減小為零。當(dāng)支柱9在負(fù)荷下彎折時(shí)，彎折邊19將向上翹起，而不會(huì)形成與彎折 邊13相交的褶皺。由此產(chǎn)生均勻的、可重復(fù)的減速效應(yīng)。
圖4給出了支柱9處于壓縮狀態(tài)時(shí)的示意圖，且特別對(duì)應(yīng)于支柱9在與2. 5千克 的NCAP檢驗(yàn)體發(fā)生碰撞后所具有的狀態(tài)。支柱9在中斷部15所對(duì)應(yīng)的高度處發(fā)生彎折， 并形成兩個(gè)分別處于彎折區(qū)上方和下方的支腳20、21。在中斷部15所對(duì)應(yīng)的高度處，彎折 邊13在部件10、11和12間向上翹起，以使部件10、11和12在這里處于一條直線上。
在支柱9的頂端和底端，彎折邊13基本上還沒(méi)有發(fā)生形變。以如下方式測(cè)定支柱 9和發(fā)動(dòng)機(jī)罩3的剛度，即支柱9的直至圖4所示形狀的形變足夠使2. 5千克的檢驗(yàn)體進(jìn) 入靜止?fàn)顟B(tài)，而在達(dá)到這種形變時(shí)4. 8千克的檢驗(yàn)體仍然具有大量動(dòng)能。在圖4所示的結(jié) 構(gòu)中，支柱9的上支腳20很大程度上由三角形端板17加固，而對(duì)于下支腳21則沒(méi)有相應(yīng) 的加固手段。在上支腳20的壓力作用下，兩側(cè)的部件10和12可沿箭頭所示方向在上支腳 20的壓力下朝兩側(cè)及朝下移動(dòng)，從而下支腳21還可由此被壓成扁平狀。在此，下支腳21上 的彎折邊13將被壓平。對(duì)彎折邊13可選擇合適的長(zhǎng)度和材料強(qiáng)度，以便在支柱9的壓縮 性能被完全用盡之前，通過(guò)彎折邊的翹曲形變吸收4. 8千克檢驗(yàn)體的剩余動(dòng)能，并使其進(jìn) 入靜止?fàn)顟B(tài)。這使得對(duì)兩種檢驗(yàn)體都能滿足HIC-極限值要求。
附圖標(biāo)記清單
1車(chē)輪罩
3發(fā)動(dòng)機(jī)罩
4擋泥板
5車(chē)輪罩
6保險(xiǎn)杠
7 外板
8 支架
9 支柱
10 部件
11 部件
12 部件
13彎折邊
14卷折棱
15中斷部 16連接板 17端板 18端板 19彎折邊 20支腳 21支腳。
權(quán)利要求
1.一種汽車(chē)車(chē)身，帶有一個(gè)承載結(jié)構(gòu)(4、5、6)和一個(gè)鉸接在所述承載結(jié)構(gòu)(4、5、6)上 的發(fā)動(dòng)機(jī)罩(3)，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)罩(3)通過(guò)至少一個(gè)可以沿其縱向壓縮的支柱 (9)支承在所述承載結(jié)構(gòu)(4、5、6)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的車(chē)身，其特征在于，所述支柱(9)在前車(chē)輪上方與所述承載結(jié) 構(gòu)(4、5、6)接合。
3.按照前述某一項(xiàng)權(quán)利要求所述的車(chē)身，其特征在于，所述支柱(9)由扁鋼成型。
4.按照前述某一項(xiàng)權(quán)利要求所述的車(chē)身，其特征在于，所述支柱(9)成型用于在受壓 時(shí)發(fā)生折彎。
5.按照前述某一項(xiàng)權(quán)利要求所述的車(chē)身，其特征在于，當(dāng)所述支柱(9)處于壓縮狀態(tài) 時(shí)，布置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)罩(3)邊緣上的支柱(9)的中間區(qū)段(15)從所述發(fā)動(dòng)機(jī)罩(3)的中 心區(qū)域向外偏移。
6.按照前述某一項(xiàng)權(quán)利要求所述的車(chē)身，其特征在于，所述支柱(9)包含多個(gè)沿該支 柱(9)的縱向延伸的板形部件(10、11、12)。
7.按照前述某一項(xiàng)權(quán)利要求所述的車(chē)身，其特征在于，所述支柱(9)包含多個(gè)在橫截 面上相互成一定角度布置的板形部件(10、11、12)。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的車(chē)身，其特征在于，所述板形部件(10、11、12)相互間沿 彎折邊(1 連成一體。
9.按照權(quán)利要求7所述的車(chē)身，其特征在于，兩個(gè)所述板形部件(10、12)分別具有兩個(gè) 邊緣，其中一個(gè)邊緣(1 朝向擋泥板，并且所述板形部件(10、1 在其上與另一板形部件 (11)連成一體，另一個(gè)邊緣朝向發(fā)動(dòng)機(jī)艙，所述板形部件(10、1幻在其上無(wú)連接。
10.按照權(quán)利要求6至9中某一項(xiàng)所述的車(chē)身，其特征在于，至少有一個(gè)所述板形部件 (11)在縱截面內(nèi)彎曲。
11.按照權(quán)利要求10所述的車(chē)身，其特征在于，在縱截面內(nèi)強(qiáng)烈彎曲的部件(11)在兩 側(cè)由輕度彎曲的部件(10、12)作側(cè)翼。
12.按照權(quán)利要求10至11中某一項(xiàng)所述的車(chē)身，其特征在于，所述至少一個(gè)彎曲部件 (11)具有沿縱向定向的、局部中斷的卷折棱(14)。
13.按照權(quán)利要求12所述的車(chē)身，其特征在于，所述卷折棱(14)的中斷部(15)設(shè)置在 所述支柱(9)的一半高度處。
14.按照權(quán)利要求5至13中某一項(xiàng)所述的車(chē)身，其特征在于，至少兩個(gè)所述板形部件 (10、11、12)通過(guò)在所述支柱(9)的一頂端的端板(17)相連。
15.按照前述某一項(xiàng)權(quán)利要求所述的車(chē)身，其特征在于，在所述支柱(9)的底端一體化 地彎折出一塊用于固定在所述承載結(jié)構(gòu)上的連接板(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車(chē)車(chē)身，在具有一個(gè)承載結(jié)構(gòu)(4，5，6)和一個(gè)鉸接于承載結(jié)構(gòu)(4，5，6)上的發(fā)動(dòng)機(jī)罩(3)的汽車(chē)車(chē)身中，發(fā)動(dòng)機(jī)罩(3)通過(guò)一根可沿其縱向彎折的支柱(9)支撐在承載結(jié)構(gòu)(4，5，6)上。
文檔編號(hào)B62D25/10GK102030044SQ20101055229
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者喬基姆·謝弗, 伯恩德·德雷爾, 尤維·施米茨 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司