CN100391775C

CN100391775C - 汽车发动机罩

Info

Publication number: CN100391775C
Application number: CNB2004101036581A
Authority: CN
Inventors: 池田光希; 田中实; 石飞秀树; 福本幸司
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: DE102004061303A1; DE102004061303B4; CN2767285Y; JP4332026B2; JP2005186766A; CN1636817A

Abstract

一种汽车发动机罩，具有构成发动机罩的车体外侧部的发动机罩外面板，和接合于该发动机罩外面板的发动机室内侧的铝合金制内面板。在内面板(1)上形成有多个顶部向着所述外面板侧、隔开间隔相互独立配置的锥型凸部(2)。这些相邻的锥型凸部(2)与锥型凸部(2)通过在这些锥型凸部之间的内面板(3)上设置的波纹(4)而相互连接。由此能够提高步行者的头部碰撞时的安全性。

Description

汽车发动机罩

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机罩，即使步行者的头部撞到该汽车发动机罩的任意部位，也能够减轻步行者的头部因碰撞而受伤的程度，有利于步行者的安全性。

背景技术

以往，作为汽车的发动机罩，一般使用将发动机罩外面板(外装面板或外板，以下简称外面板)与设置于该外面板的内面、作为外面板的加强部件的内面板(内装面板或内板，以下简称内面板)一体接合，并在二者之间设有空间的复合面板。

在这些复合面板中，特别是内面板，为了实现轻量化，已开始使用AA或JIS标准的3000系列、5000系列、6000系列、7000系列等高强度、高成形性的铝合金板取代以往所使用的钢板。

作为该铝合金制的内面板，为了轻量化，有将面板局部去除，并由多个梁所构成的梁型面板。以往对于钢板制的内面板，实行这种利用去除而实现的轻量化。

针对于此，作为铝合金制的内面板，已知有在表面设置多个突起的锥(cone)形面板。该锥型面板，如图7中所表示的汽车12的发动机罩11，在构成发动机罩11的内面板1上，形成多个使顶部6朝向外侧的外面板5侧的、相互独立的具有间隔的锥型凸部2，图8表示了该锥型凸部2的立体图，由大致平坦的顶部6与逐渐扩大的斜面7构成的圆锥台(截面为梯形形状)的、称为锥(cone)的较大的独立的突起(凸部)所构成。该锥型凸部2与凸部2之间是平板部或凹部3。

在汽车发动机罩面板中，在薄板化及轻量化的基础上还追求高刚性，作为部件特性而要求弯曲刚性、扭曲刚性与拉伸刚性(耐冲击性)高。

针对于此，所述锥型内面板，与梁型内面板相比，具有1.2倍左右的高的扭曲刚性。所以，该锥型内面板，即使是与梁型内面板及平板状的面板相比，即使不增加板厚，甚至减薄板厚，也能够提高汽车发动机罩等复合面板的刚性，轻量化的效果高。

但是，近年来，对于汽车发动机罩等，在这些轻量化及高刚性化的基础上，又提出了确保与步行者碰撞时的安全性的新要求。更具体地，在汽车发动机罩中，作为与步行者头部相碰撞时的安全性，要求HIC值(HeadInjury Criteria，头部伤害值)要低。所以，即使是上述锥型面板，也要求减小HIC值，确保步行者的头部碰撞时的安全性。

由表示后述实施例的效果的图6A、图6B，对步行者头部碰撞时对头部的加速度与行程的关系(图6A)及对头部的加速度与时间的关系(图6B)加以说明。图6A、图6B中的各曲线，由第一(第一波)峰值P1与第二(第二波)峰值P2所构成。峰值P1由步行者头部与汽车发动机罩碰撞、汽车发动机罩变形来表现。峰值2是汽车发动机罩面板由于步行者头部碰撞而变形，与作为刚体的发动机室的内置物(以下简称发动机)二次碰撞所产生的反作用力。HIC值是由对图6B中的向头部的加速度与时间的曲线进行积分而求得的。在发动机内置物与发动机罩面板较近(距离短)的情况下，为了将该HIC值抑制在1000以下，特别需要使图6A、图6B中的峰值P1上升，峰值P2下降。

在这一点上，锥型内面板与上述梁型内面板相比，步行者头部一次碰撞时的头部加速度的峰值P1大。这是由于锥型内面板因存在锥型凸部，在与步行者头部碰撞时能够将冲击分散，同时使冲击吸收量增大。

但是，特别是在内面板中，与发动机等汽车发动机罩内的刚体物之间的间隙狭窄的部位，即内面板中发动机正上部的部位(图7中符号13所围部位)等，即使是锥型面板，情况也比较严峻。即步行者头部与该内面板部位相碰撞时，由于变形的内面板(发动机罩)与作为刚体的发动机发生二次碰撞，所以有使峰值2增大的可能性。就是说，即使是锥型内面板，在发动机正上部的部位(符号13)，例如在与发动机的间隙在50mm以下的狭窄情况下，有可能使峰值P2增大。

而且，在锥型内面板中的锥型凸部与锥型凸部之间的间隙部分等刚性较低的部分，(图6A、图6B中的平板部或凹部3)，在与步行者头部相碰撞的情况下面板的变形量也会增大。因此，在上述间隙狭窄的发动机等的上部，变形的车体面板与作为刚体的发动机发生二次碰撞，有使峰值P2增大的可能性。所以，即使是在锥型面板的情况下，考虑到所述间隙狭窄的面板部位及锥型凸部间的间隔部分与步行者头部的碰撞，仍有改善碰撞安全性的余地。

针对于此，以前提出了多种锥型内面板的改善方案。例如，有以下提案：使发动机罩内与发动机等刚体物相对面的锥型内面板部位中锥型凸部的高度(深度)比其它的不与刚体物相对面的锥型凸部的高度要低(浅)，增大发动机等刚体物与锥型内面板之间的间隙(特开2000-168622号公报，1～3页，图1)。

而且，锥型凸部的的顶端面(突出面)通常是光滑的，还提出了在该顶端面(突起面)上设置凹部、台阶、缺口、裂缝或板厚减少部等，设置非正常的局部形状(形状不整齐部分)的方案。在该以往的技术中，车体面板与步行者的头部相碰撞，即使是车体面板与车体内的物体(刚体)发生二次碰撞，车体面板的突起的变形(压坏)能够以更低的负荷集中于突起面(特别是突起面上部)。这样，通过该突起的局部变形，能够减轻所述二次碰撞时对步行者的头部的反作用力(参照特开2003-54449号公报，1～3页，图1)。

而且，还有在锥型内面板的锥型凸部的周围设置多个贯通孔，降低贯通孔所处的面板部分的刚性，即使是步行者与任何部分相碰撞时，也能够将所述HIC的值抑制得较低的提案(特开2003-191865号公报，1～3页，图2)。

进而，其它的还有，一般地为了增强发动机罩面板、以及碰撞时对冲击的缓和与吸收，在外面板与内面板之间设置玻璃绒的提案。而且，与此相关联，还有在外面板的内侧设置无刚性、有质量的软质板或α凝胶等质量材料的提案(特开平6-239268号公报，1～3页，图2)。

但是，在这些以往的技术中，为了轻量化，在汽车发动机罩的外面板与内面板都采用铝合金板的情况下，步行者头部碰撞时的惯性力(与面板的质量及刚性有关)减小。因此，即使是锥型内面板，也有步行者头部一次碰撞时能量的吸收量不足，头部加速度峰值P1不能增大的可能性。

而且，特开2000-168622号公报及特开2003-54449号公报的技术，为了得到既定效果，从平板进行压力成形而形成锥型内面板，且使该锥型内面板的锥型凸部的高度(大小)进行各种变化，或者在锥型凸部设置非正常的局部形状，这是非常困难的。

进而，在特开2003-191865号公报的在锥型内面板的锥型凸部周围设置多个贯通孔的技术中，由于该贯通孔部分的刚性降低，所以在该部分与步行者的头部碰撞时变形量增大，在所述间隙狭窄的发动机等的上部，有变形的车体面板与作为刚体的发动机发生二次碰撞的可能性。

而且，在所述的配置冲击吸收体的技术中，在发动机罩与发动机的间隙小的情况下，存在有发动机罩面板与内部的发动机碰撞时反作用力反而增大的问题。而且，为了仅使用冲击吸收体就能够取得该效果，有必要选择填充外面板与内面板之间的空间的量与材质。因此存在牺牲了车体轻量化，并且用于填充冲击吸收体的成本增加与随之而来的操作繁琐等问题。从这一点来讲，特开平6-239268号公报中的技术也是同样。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在为了轻量化而使用铝合金板作为内面板的情况下，在与步行者头部相碰撞时对步行者头部的保护性优越，能够提高步行者安全性的汽车发动机罩。

本发明的汽车发动机罩，是具有构成发动机罩的车体外侧部的发动机罩外面板，和接合于该发动机罩外面板的发动机室内侧的铝合金制内面板的汽车面板。而且，所述内面板具有：顶部向着所述外面板侧而形成，隔开间隔相互独立配置的多个锥型凸部和设置在锥型凸部之间的内面板上的波纹，该波纹在波纹的长度方向上连接相邻的锥型凸部彼此之间。

在这种情况下，优选所述外面板也为铝合金制。

在本发明中，通过在内面板的锥型凸部之间设置的波纹，使相邻的锥型凸部之间相互连接。所以，不需增加板厚，就能够提高作为锥型内面板的刚性。其结果是，能够充分确保步行者头部一次碰撞时的能量吸收，增大头部加速度峰值P1。

而且，在本发明中，由上述波纹，能够提高锥型内面板的锥型凸部与锥型凸部之间部分的面板的刚性。而且，波纹自身也能够起到吸收由车体面板与头部碰撞所产生的冲击的功能。其结果是，即使是在该间隙部分与步行者的头部碰撞的情况下，也能够减小车体面板的变形量，即使是在所述间隙狭小的发动机等的上部，也能够减小变形的车体面板与发动机发生二次碰撞的可能性。所以能够减小所述加速度的第二峰值P2，降低HIC值。

由此，能够抑制步行者头部碰撞时的步行者头部的冲击，提高其安全性。

而且，由本发明之2所述，即使在为了轻量化，汽车的发动机罩的外面板与内面板都使用铝合金板的情况下，在本发明中，由于能够通过在内面板的锥型凸型之间设置的波纹，相互连接相邻的锥型凸部与锥型凸部之间，所以能够不减小步行者头部碰撞时的所述惯性力，而确保步行者头部一次碰撞时的能量吸收量，增大头部加速度峰值P1。

进而，所述波纹可以与锥型凸部同时，利用压力成形等从平板状面板简单地在内面板上成形。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中汽车发动机罩(内面板)的一形态的立体图。

图2A、图2B是表示图1的汽车发动机罩(内面板)的局部放大图，图2A是波纹的立体图，图2B是波纹的局部截面立体图。

图3A、图3B是表示波纹的另一形态的局部放大图，图3A是锥型凸部的立体图，图3B是波纹的局部截面立体图。

图4是表示本发明的实施方式中汽车发动机罩与发动机室内刚体物之间的间隙的截面图。

图5是表示在车体上安装有图1的汽车发动机罩的形态的立体图。

图6A是表示步行者头部碰撞时的加速度与行程(位移)之间关系的曲线图，图6B时表示步行者头部碰撞时的加速度与时间的关系的曲线图。

图7是表示以往的汽车发动机罩中一般的锥型内面板的立体图。

图8是表不图7中锥部凸型的放大立体图。

具体实施方式

以下参照图1至图5对本发明的实施方式中的汽车发动机罩进行具体的说明。图1是表示本实施方式的汽车发动机罩中内面板的立体图。图2A是表示波纹的一形态的局部立体图，图2B是该波纹的截面立体图。图3A是表示波纹的另一形态的立体图，图3B是该波纹的截面立体图。图4是沿图1的A-A线的截面图(表示的是内面板与外面板组合的截面部分)。图5是表示在汽车车体上安装有本发明的发动机罩的形态的立体图。

在图1中，在构成发动机罩的内面板1上，隔开间隔而形成多个顶部6面向外面板侧的相互独立的锥型凸部2。内面板1上的锥型凸部2与锥型凸部2之间的部分成为平板或凹部3。进而，这些相邻的锥型凸部2之间，通过这些锥型凸部2之间的内面板3上设置的波纹4而相互连接。

(锥型凸部)

在本发明中，作为内面板，是以隔开间隔形成有多个顶部面向外面板侧的独立的锥型凸部的锥型面板为对象。如上所述，该锥型内面板与梁型面板等相比，具有高的扭曲刚性，能够提高汽车发动机罩复合面板的刚性，轻量化的效果高。

锥型内面板中的锥型凸部(突起)，如图7、图8中所说明的那样，具有大体平坦的顶部6与逐渐扩大的斜面(斜边)7，是由基本上各自独立，相互隔开而形成的大致同一或相似形状的凸部群所构成。但是，在本发明的锥型凸部中，可包含锥型凸部之间局部相连的凸部群，锥型凸部的高度及直径等大小或者形状因部位而不同的凸部群，以及由它们组合而成的凸部群。而且，除了锥型凸部之外，如果为具有所述斜边的形状，则压花状等适宜的凸部形状也可以应用。

而且，构成锥型凸部2的斜面7的形状，其倾斜角是任意的。而且，锥型凸部2的斜面7，在锥型凸部的截面中可以选择直线状，向外(上方)凸的曲线状，向内(下方)凸的曲线状或它们的组合等各种形状。进而，锥型凸部也可以不是斜面，而是具有相对于内面板大体呈直角的纵壁或侧壁等。还有，凸部与凸部全面相连、失去相互独立性的凸条状或波纹状等凸部，不包含于本发明的范围。

进而，对于锥型凸部的条件及配置(数目、间隔等)，与设置有锥型凸部的以往的内面板基本相同。就是说，所谓多个锥型凸部意味着两个以上的锥型凸部，锥型凸部的配置及数目等条件，可以根据车体面板的设计或要求刚性等而进行适当的选择。但是在本发明中，从保护步行者的目的出发，必须使锥型凸部具有一定的密度，以在步行者的头部与车体面板的任意部位碰撞时的情况相对应。因此，希望对锥型凸部的间隔及个数等配置，根据随汽车发动机罩的大小，距地面的高度、与地面所成的角度等而变化的步行者头部的碰撞形式，而进行能够有效地保护步行者的适当的设计。

而且，锥型凸部并非一定是在内面板的全表面上形成，也可以选择仅局部设置在必要的部位。而且，在步行者的碰撞安全中特别会成为问题的是发动机与车体面板的间隙比较小的车体面板部分，也可以仅在与该车体面板部分相对应的内面板部位局部设置锥型凸部。

(波纹)

本发明中所称的波纹4，是指如图2A、图2B及图3A、图3B所示，具有顶部向着上述外面板一侧的大致半圆形及圆弧状的截面形状，在长度方向延伸的凸条状或波纹状等的凹凸部。该波纹4并不限于如图2A、图2B所示仅形成一根，也包含如图3A、3B所示的形成相邻延伸的两根以上的情况。在由于受到内面板成形加工的限制，而不能增大波纹的高度的情况下，能够增加波纹的数目，提高刚性。

这里，波纹4的截面形状也可以不是大致半圆形状或圆弧状，可以适当选择能够成形、可有效提高内面板刚性的形状。进而，波纹4的顶部4a，也并不一定仅面向外面板侧，即使是在全部或部分面向发动机室侧的情况下，也具有提高刚性的效果。根据波纹周围的面板形状及部位，在成形加工方面，凸面难以面向外面板一侧的情况等下，即使是在凸面面向发动机室一侧加工的情况下，也具有提高刚性的效果。

如图1、图2A、图3A等所示，与内面板中央部或所述间隙狭窄的发动机等的上部相对应的部位的锥型凸部2，由于其周围环绕配置有其它的锥型凸部2，所以通过各波纹4与其周围的其它锥型凸部2相互连接。针对于此，与内面板周围部及所述间隙狭窄的发动机等的上部以外相对应的部位的锥型凸部2，与上述锥型凸部相比，相邻的锥型凸部少，相应地，连接的波纹4的数目也减少。还有，波纹4的配置也可以不全部连接在内面板上形成的相邻锥型凸部之间。例如，可以仅在容易与步行者头部碰撞的发动机罩中心部等的锥型凸部与锥型凸部之间设置。另外，也可以是作为一个锥型凸部，不是通过波纹4与相邻于该锥型凸部的其它锥型凸部全部相连。

(波纹的功能)

接着，对上述波纹4的功能加以说明。在步行者的头部碰撞时，汽车发动机罩由于外面板和内面板的变形而向发动机室方向变形。而且，该碰撞时，各波纹4能够提高锥型内面板1自身的刚性和锥型凸部2同锥型凸部2之间的部分的面板刚性。而且，各波纹4的顶部4a自身能够纵压溃而变形，起到吸收由车体面板与头部碰撞时所产生的冲击的功能。

其结果是，即使是在为了轻量化，在汽车发动机罩的外面板及内面板中都使用铝合金板的情况下，也能够不减小步行者头部碰撞时的所述惯性力，充分确保步行者头部一次碰撞时的能量吸收量，增大头部加速度峰值P1。而且，即使是在锥型凸部2之间的间隙部分与步行者的头部相碰撞的情况下，也能够减小车体面板的变形量，即使是在所述间隙狭窄的发动机等的上部，也能降低变形的车体面板与发动机发生二次碰撞的可能性，能够减小所述加速度的第二峰值P2，因此，能够降低所述HIC值。

为了使波纹发挥这些功能，在所述波纹的设置方法的基础上，还应该设计波纹的高度及宽度等形状及大小，必须具有一定程度的大小。

(汽车发动机罩)

接着，使用图4、图5对将该内面板应用于汽车发动机罩的情况加以说明。图4是表示图1的内面板1与外面板相接合，构成汽车发动机罩的一形态的截面图。

在图4中，通过压力成形等而与各锥型凸部2同时形成有各波纹4的内面板，与具有对应于车体设计的一定曲率的外面板5相接合，作为汽车发动机罩而一体化。

在该图中，在内面板1的锥型凸部2的顶部6上，配置有树脂层9。而且，通过该树脂层9，内面板1的锥型凸部2的顶部6与外面板5的背面相互接合。而且，通过与由外面板5的周缘部8的弯曲加工等所形成的弯折部8a的嵌合，使内面板1的周缘部1a与外面板5一体化。在图4中，符号10是发动机等内置物，间隙S是表示内面板1的底部(平坦部3)与发动机室10的距离。

而且，图5中用立体图表示将该图4的汽车发动机罩11安装于汽车12的形态。还有，在本实施方式的汽车发动机罩11中，可以适用汽车发动机罩中所必要的波纹及夹具等、及面板与面板之间、与其它车体部件及面板的接合方法等共知的汽车车体面板接合方法及汽车发动机罩结构。

在本发明中，作为汽车发动机罩中所使用的材料，内面板是铝合金制，外面板除了铝合金制以外，还可以使用钢板或树脂板。本发明的汽车发动机罩，与不同的外面板的材料无关而发挥其效果。因此，可以用钢板作为外面板，以铝合金板作为内面板，改变外面板与内面板的材料。但是，在外面板与内面板的材料同样采用铝合金板的情况下，具有能够达到汽车发动机罩的进一步轻量化与步行者保护性的优点。

在这种情况下，外面板与内面板中，如上所述，在薄板化及轻量化的基础上追求高刚性。作为部件特性，要求高的弯曲刚性，扭转刚性或拉伸刚性。但是，在这些面板的厚度过厚的情况下，或者是在外面板及内面板的强度过高的情况下，通过由波纹4连接锥型凸部2，就有使复合面板(发动机罩)的整体刚性不必要地过高的可能性。其结果是，有使由步行者与面板的一次碰撞而发生的第一波的峰值过高，HIC值也增大的可能性。因此，在内面板上形成波纹4时，外面板及内面板的厚度及强度，希望能够选择条件以使该第一波的峰值不会过高。在适用一般的外面板的情况下，如果外面板与内面板的厚度总和超过3mm时，认为一次碰撞中的HIC值超过1000。

还有，在内面板为铝合金的情况下，即使是在原材料铝合金板中，作为1.2mm以下的特别是内面板薄板用的面板材料，从高成形性与高强度(屈服强度)的观点，希望使用能够达到轻量化目的的Al-Mg-Si系(6000系)及Al-Mg系(5000系)等铝合金板，但是，如果能够满足面板要求性能，除了6000系及5000系之外，也可以使用3000系及7000系等其它各种铝合金板。

接着，关于图1的锥型内面板(发明例)与图7的锥型内面板(以往例)，图6表示假定内面板的中央部的锥型凸部2与锥型凸部2之间(平坦部3)与步行者头部相碰撞的情况下，加速度一位移曲线的解析结果。而且，假定发动机罩内部的发动机与内面板的间隙为40mm。

还有，使用FEM解析，假定打击件由两个锥型凸部2之间的斜上方碰撞的情况而进行模型化。锥型凸部2按照各图中的个数与相互的凸部中心间的间隔(160mm)而配置形成，锥型凸部2的大小，在各例中相同。图8所示的圆锥台底面直径L2为140mm，顶部(上边)的直径L1为20mm，高度h为30mm。

锥型内面板发明例的波纹4，如图1所示，是相邻的锥型凸部2之间全部相连的结构。波纹4的大小全部是宽度20mm，高度5mm的大体半圆形截面。

而且，锥型内面板的原材料板，假定是厚度0.8mm的6016铝合金板，且进行了烤漆处理，作为固溶化及淬火处理后进行了人工时效处理的材料，力学性能为拉伸强度287MPa，屈服强度200MPa，延伸率26.3％。

对以上的解析结果，图6A、图6B中分别表示了步行者头部碰撞时对头部的加速度与行程(位移)的关系，及向头部加速度与时间的关系。在图6A、图6B中，点划线表示的以往例1为未连接有波纹的以往的锥型内面板的情况。在该以往例1中，虽然一次峰值较高，但在二次峰值P2中加速度(对头部的反作用力)上升。所以，在车体面板(发动机罩面板)与发动机等内置物的间隙小的情况下，预测HIC值有无法低于1000的可能性。

而且，虚线所表示的以往例2，是假定步行者头部碰撞到以往的梁型内面板的梁上的情况的例。在该以往例2中，一次峰值P1低，未能够充分吸收碰撞的能量。因此，在二次峰值P2提高，车体面板与发动机等的间隙小的情况下，预测HIC值无法低于1000的可能性高。

对于此，实线所表示的相邻的锥型凸部2之间全部由波纹4相连的锥型内面板(发明例)，与以往例1相比，一次峰值P1大。而且，发明例的二次峰值P2比以往例1要小。所以，根据由波纹4连接锥型凸部2彼此之间的锥型内面板，即使是在锥型凸部2与锥型凸部2之间与步行者头部碰撞，且车体面板与发动机等之间的间隙小的情况下，也能够将HIC值降低到1000以下，确保头部碰撞时步行者的安全性。

如以上说明的那样，根据本发明，即使是在汽车发动机罩全部采用铝合金的情况下，而且在锥型凸部2与锥型凸部2之间与步行者头部碰撞的情况下，进而在车体面板与发动机等之间的间隙小的情况下，也能够提供将HIC值降低到1000以下，确保头部碰撞时步行者的安全性的汽车发动机罩。

Claims

1.一种汽车发动机罩，具有

构成发动机罩的车体外侧部的发动机罩外面板，和

接合于该发动机罩外面板的发动机室内侧的铝合金制内面板；

其特征在于：所述内面板具有：

顶部向着所述外面板侧而形成，隔开间隔相互独立配置的多个锥型凸部，和

设置在所述锥型凸部之间的内面板上的波纹，该波纹在波纹的长度方向上连接相邻的所述锥型凸部彼此之间。

2.根据权利要求1所述的汽车发动机罩，其特征在于：所述外面板为铝合金制。

3.根据权利要求1或2所述的汽车发动机罩，其特征在于：所述波纹与所述锥型凸部同时通过对平板状面板进行压力成形而成形。

4.根据权利要求1或2所述的汽车发动机罩，其特征在于：所述锥型凸部的斜面，在锥型凸部的截面上是直线状、向外侧凸的曲线状、向内侧凸的曲线状、或它们的组合。

5.根据权利要求1或2所述的汽车发动机罩，其特征在于：所述波纹，在所述波纹的横截面上是圆弧状。

6.根据权利要求5所述的汽车发动机罩，其特征在于：所述圆弧状为半圆状。