CN101353060B - 具有内部缓冲结构的吸能车辆发动机罩组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有内部缓冲结构的吸能车辆发动机罩组件，具体地涉及车辆的吸能发动机罩组件，其包括上层结构，该上层结构具有从其朝向延伸的多个多面体突起，优选还包括下层结构。这些突起位于上层和下层结构之间，并且优选地以纵向和横向的队列排列。这些多面体突起适于吸收和减弱因物体与发动机罩组件撞击而作用在发动机罩组件上的挤压载荷和作用在物体上的合力。这些多面体突起沿发动机罩组件上的不同区域限定了多种结构和材料特性，这些多种结构和材料特性可选择地设定为提供吸收和减弱挤压载荷和合力的不同等级。下层结构优选设定为在第一预定阈值挤压载荷下可控制地失效和多个多面体突起设定为每一个在第二预定阈值挤压载荷下可控制地变形。

Description

具有内部缓冲结构的吸能车辆发动机罩组件

技术领域

本发明涉及车辆的前部结构，更具体地涉及吸能的发动机舱罩，该发动机舱罩可以减少由撞击在发动机舱罩上的物体传递的应力和加速度，并使物体的停止距离最小。

背景技术

汽车车身典型地由冲压金属板件构造，所述的板件具有平滑和易上漆的外表面和足够的总体强度和刚度。特别是关于车辆的发动机罩面板(在行业中也指发动机舱盖或罩结构)，面板刚度通常可以通过由一系列发动机的边和盖状加强件支撑的相对高强度冲压板的外表面或上表面(称为“A面”)与预成形的内或下表面(称为“B面”)共同作用来满足，盖状加强件通常位于发动机罩的A和B面之间，并且包括一对朝向A面的上凸缘和单个朝向B面的下凸缘，上凸缘和下凸缘之间通过连接板连接在一起。这些常规的发动机罩结构通过将相对坚硬的材料(通常是冲压钢板)设置为尽可能远离发动机罩的弯曲中性轴线来增加发动机罩的弯曲刚度。

在某些车辆碰撞的情况下，一个物体可以向车辆发动机罩施加一个向下的力。典型地，车辆的发动机罩在向下的力的作用下是可变形的。但是，发动机罩可变形性和相应的发动机罩吸收能量的能力可能会被刚性安装在发动机罩附近位于车辆发动机室(或车辆前部舱)的部件妨碍。作为一个实例，在发动机罩和发动机块体相距很近时，发动机罩通过变形吸收能量的能力可能会被极大地妨碍。但是，最小化位于车辆发动机罩和发动机舱中部件之间的间隙又有极大的益处，例如，增大驾驶员的视野范围，提高车辆的空气动力性能和美观效果。

与此相反，当受到向下作用力时，增大的车辆发动机罩和发动机舱之间的间隙能够增加发动机罩的吸收能量的能力。所以，虽然有其它设计问题，但是增加车辆发动机罩和发动机舱中部件之间的间隙也是有益处的。

发明内容

提供了一种具有连接到其上的内部缓冲结构的吸能车辆发动机罩组件，其提供改进的缓冲性能和更一致的动能吸收性能。所述车辆发动机罩组件和缓冲结构也能够提供很高的弯曲刚度，使车辆在正常行驶时具有足够的刚性和稳定性，使发动机罩能够抵抗因车辆高速行驶时产生的摆动和振动动力，以及具有足够的弹性来满足“块状载荷”和“硬点”的要求。另外，当受到与来自外来物体碰撞产生的挤压载荷时，该具有改进和更一致挤压性能的吸能车辆发动机罩组件可以确保有一个顺从的表面。因此，该发动机罩组件能够使其吸收和削弱作用于其上的动能的能力最大化，并且使物体所必需的停止距离最小化。

根据本发明的一个方面，提供一种应用在机动车辆的吸能发动机罩组件，所述机动车辆具有适于容纳位于发动机罩下部件的前舱。发动机罩组件构造为延伸跨过该前舱上方，并包括一个具有大致相对的第一和第二表面的上层结构。该发动机罩组件也包括多个被连接、固定或粘结到上层结构的第二表面并从第二表面延伸的多面体突起。在此，术语“多面体”用于定义大致所有面都由多边形的面限制的三维几何体。所述多面体突起适于吸收和削弱因物体与发动机罩组件碰撞而引起的作用在发动机罩组件上的挤压载荷。所述多面体突起也适于吸收和削弱因物体与发动机罩组件碰撞而引起的由发动机罩下的部件作用在物体上的合力。

发动机罩组件优选包括一个具有大致相对的第三和第四表面的下层结构，其中，所述多面体突起位于上层结构的第二表面和下层结构的第三表面之间。还可以包括发动机罩外层板，其中上层结构中的第一表面被连接、固定或粘结在该发动机罩外层板的内表面上。更优选地，所述多面体突起被排列成多个的纵向和横向的队列。

本发明的另一个方面，所述多个多面体突起沿着发动机罩组件的第一区域限定了第一组结构和材料特性。相似地，所述多面体突起也优选地沿着发动机罩组件不同于第一区域的第二区域限定了第二组结构和材料特性。更优选地，为了在第一和第二区域之间形成过渡区，所述多个多面体突起也沿着发动机罩组件的第三区域限定了一组可变结构和材料特性，各组结构和材料特性可选择性地设定以提供吸收和减弱上述合力和挤压载荷的不同的预定等级。

本发明的又一个方面，下层结构设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的第一预定阈值挤压载荷作用下能够可控制地失效。下层结构设定为在第一预定阈值挤压载荷作用下通过在其上增加预刻线或包络线(inclusion)能够来可控制地失效。另外或作为其它的选择方案，多面体突起设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的第二预定阈值挤压载荷作用下能够可控制地变形。多个多面体突起设定为在第二预定阈值挤压载荷作用下通过在其上增加预刻线或包络线能够来可控制地变形。

多个多面体突起可以采用各种各样的多面体构形，包括但不限于，十面体构形，六面体构形，和矩形格网蜂巢型构形。理想状态下，上层结构，下层结构和多面体突起每个都可以由橡胶填充物、金属材料、易碎塑料、高温高性能的泡沫塑料或其任何组合物制成。

本发明的再一个方面，优选地，多面体突起可以从上层结构的第二表面大致垂直地延伸。或者是，多面体突起可以从上层结构的第二表面沿大致锐角或大致钝角倾斜方向延伸。

根据本发明的再一个方面，提供一种用于机动车的发动机罩组件。该发动机罩组件包括上层结构，该上层结构包括大致相对的第一和第二表面，并且第二表面上设置有从其向外延伸的多个多面体突起。该发动机罩组件也包括下层结构，该下层结构也具有大致相对的第三和第四表面，而且多个多面体突起设置在第二和第三表面之间，这些突起排列为至少一个纵向和一个横向队列。下层结构设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的第一预定阈值挤压载荷作用下能够可控制地失效。另外，多面体突起各设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的第二预定阈值挤压载荷作用下能够可控制地变形。

根据本发明的再一个方面，提供一种带有车身部分的车辆，该车身部分限定前舱。该车辆也包括在所述前舱上延伸越过的发动机罩组件。该发动机罩组件包括具有大致相对的第一和第二表面的上层结构、具有大致相对的第三和第四表面的下层结构、以及可操作地连接到上层结构的第二表面并从第二表面延伸且布置于第二与第三表面之间的多个多面体突起。分别沿着发动机罩组件的第一和第二区域，多面体突起分别限定了第一组和第二组结构和材料特性。第一组和第二组的结构和材料特性各自都是可选择地设定以提供吸收和减弱在碰撞过程中由物体作用在所述发动机罩组件上产生动能的不同的预定等级。

以上所提到的特征和有益效果，以及本发明的其它的特征和有益效果可以从实施本发明的优选实施例和最佳模式的详细说明结合附图显而易见。

附图说明

图1是本发明的一种包括安装有内部缓冲结构的吸能发动机罩组件的机动车辆的平面透视图；

图2是本发明一个实施例所公开如图1所示的安装有内部缓冲结构的发动机罩组件一部分、沿图1中1—1剖线的局部剖视侧视示意图；

图2A是如图2中所示的内部缓冲装置、沿图2中2—2剖线的截面透视图；

图2B是如图2所示的安装有内部缓冲结构的发动机罩组件的一部分在受到外部物体初始撞击下的典型侧视示意图，示出了安装到其上的下层结构的受控变形和失效；

图2C是如图2所示的安装有内部缓冲结构的发动机罩组件的一部分在受到外部物体初始撞击短时间之后的典型侧视示意图，示出了多面体突起的受控变形和失效；

图3是根据本发明另一个实施例如图1所示的安装有内部缓冲结构的发动机罩组件一部分、沿图1中1—1剖线的剖视图；

图4是是根据本发明又一个实施例如图1所示的发动机罩组件的等轴视图，上层结构部分断开以显示缓冲内部结构；

图5A是如图3所示的发动机罩组件一部分的侧视图，示出了具有多层结构的吸能缓冲装置的视图；

图5B是如图3所示的发动机罩组件一部分的侧视图，示出了具有锐角结构的吸能缓冲装置的视图；和

图5C是如图3所示的发动机罩组件一部分的侧视图，示出了具有钝角结构的吸能缓冲装置的视图。

具体实施方式

参见附图，在各个附图中相同的附图标记指的是相同或相似的部件，图1是一个典型机动车辆的平面图，总体上用10表示。车辆10有一个车身11，该车身11包括一个可移动或可活动的能够吸收能量的发动机罩组件14，该发动机罩14具有一个内部缓冲结构，例如具有图2，3和4所示的缓冲结构18，118和218，并横跨或覆盖驾驶室15前方的发动机舱12上方。虽然，图1中显示的是标准的双座载客小轿车，但是发动机罩组件14可以应用到其它任何车辆的工作台(例如，厢式客车，轻型卡车，重型卡车等)。

发动机罩组件14可操作地安装在车身11上，例如，通过位于挡风玻璃13附近的一个或更多个外接铰链(未显示)。理想情况下，发动机罩组件14具有足够大小和形状的闭合板，以适于大致覆盖和保护安装在发动机舱12内的各种车用部件，这些车用部件，包括但不限于，推进系统部件，转向系统部件，刹车系统部件，和加热、通风及空调系统部件，这些部件都用发动机35(如图2和3)集总地表示。术语“发动机”或“发动机舱”并不仅仅限于只指用于驱动车辆10的推进系统的性质或类型。因此，在本发明所要求保护的范围中，车辆10可以采用任何推进系统，例如是常见的内燃机，电动机，燃料电池，混合电力系统等。如图1所示，车辆10可以以箭头A的方向朝位于车辆外侧的物体16移动或行进，使得在碰撞中物体16以大致向下的方向撞击发动机罩组件14，从而使发动机罩组件14受到各种应力、压力和载荷，如下文关于图2到图4所述。

于是转到图2，提供了发动机罩组件14沿图1剖线1—1的侧视图，以显示根据本发明一个实施例的吸能内部缓冲结构(下文中称为“缓冲结构18”)的示意图。缓冲结构18包括上层结构或盖20，凹陷层24和下层结构或内部层28(见图2B)，凹陷层24具有从其大致垂直地延伸的多个多面体缓冲突起22。如在此所使用的，术语“多面体”或“多面形”定义或解释为在大致所有面上用多面形表面限制的三维几何体。

图2所示的缓冲突起22是发动机罩组件14的最内层构件，它们每个都包括发动机侧的面或“B面”29。缓冲结构18的上层结构20在结合面17处连接、固定或粘结到发动机罩外层板26的内表面19上，例如借助于粘附剂、紧固、焊接等。与突起22相比，图2所示的发动机罩外层板26是发动机罩组件14的最外层构件，它具有一个用户可见“A面”27。或者，发动机罩外层板26和上层结构20可以是单个整体构件，有效地排除了结合面17和内表面19。

缓冲结构18可以延伸大致覆盖发动机罩外层板26的整个内表面19。另一方面，缓冲结构18也可以制造和紧固成仅覆盖发动机罩外层板26的内表面19的一部分。类似地，为了适应于发动机罩外层板26的曲率和由发动机罩下部件(例如发动机35)引起的性能和封装约束，缓冲结构18可以包括单个连续构件，也可以分成几个区段或区域构成(例如，图1的区域R1-R5)。最后，如下文详细描述，各个缓冲结构区域R1-R5可以各包括单层或多个层(例如图5A所示)，其中每个缓冲结构区域R1-R5能够采用相似的或互相截然不同的几何形状。

缓冲结构18优选全部使用单一塑料材料制成，所述材料适于在极端温度条件下保持最佳的性能特性，弹性，和易于制造。例如，缓冲结构18，即上层结构20、凹陷层24和突起22都是由多磷酸盐(PP)，聚碳酸酯(PC)，或是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(ABS树脂)制成。可替换地，缓冲结构18也可以用塑料和/或一种或多种金属材料(例如冷轧钢，热电镀钢，不锈钢，铝材和其它类似物)的混合物制成。

理想情况下，发动机罩外层板26是单块板状构件，优选使用外表美观、防腐蚀、高度耐用的涂层精加工(例如，镀锌)，更加优选地，发动机罩外层板26使用具有适于满足发动机罩组件14使用要求的强度的材料制成。例如，发动机罩外层板26可以用塑料聚合物(例如，PP，PS orABS)或者用金属(例如，冷轧钢，热电镀钢，不锈钢，铝材和其它类似物)制成。发动机罩外层板26可以通过诸如冲压，液压成型，快速注塑和超塑成形制成。

如图2和图2A所示，图2A是图2中吸能缓冲结构18的一部分沿剖面线2-2剖开后的侧视图。突起22有由凹陷层24限定的优选为八边形的开口21。开口21的周边经由多个侧壁31连接到大部分平坦的八边形基部25上，因此限定了空腔，该空腔总体上用23表示(即，图2中的每一个突起22是一面开口的十面体)。突起22优选的成纵向和横向队列排列，彼此间隔距离E，突起22的总数量取决于车辆发动机罩组件14的希望尺寸和用途。另外，以下的情况也在要求保护的范围内，突起22可以采用另外的功能性几何构造，例如，六面体(如图3所示)或其他多面体构造，截头圆锥体(图中未显示)，圆屋顶形构造(图中未显示)或类似构造，各个突起在尺寸和几何构造方面都互不相同。每个空腔23可由易压缩的吸能泡沫材料(图中未显示)进行填充，例如，聚亚安酯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料和/或类似材料或这些材料的组合。或者，突起22可以是由易碎的塑料制成的实心元件(即，没有空腔23)，如聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃，PMMA)，散装浇铸混合物(BMC)或类似材料。

突起22具有各种特性，包括但不限于，结构特性和材料特性。例如，结构特性包括第一宽度W1(即开口21的宽度)，第二宽度W2(即，基部25的宽度)，第一厚度T1(即，空腔侧壁31的厚度)，第二厚度T2(即，基部25的厚度)，突起高度H1，空腔角度G，和距离E。材料特性包括，例如，模量，屈服强度和密度。

对于给定的阈值挤压载荷，突起22的各种结构和材料特性可以被管理以提供预先确定和大致恒定或一致的挤压性能。更具体地，参见图2-2C，当物体16碰撞发动机罩外层板26的A面27时，物体16和车辆10的实际和相对质量，速度和加速度一起在向下的方向上(例如，以角度D(见图2))产生特定大小的挤压载荷(用箭头B表示)。缓冲结构18的特性(例如，第一和第二宽度W1，W2，第一和第二厚度T1，T2，高度H1，见图2)和材料属性(例如，模量，屈服强度和密度)可以有选择地修改(单独地或集总地)，以与上层结构20结合提供预定的初始刚度，从而产生碰撞物体16的显著大而立即的初始减速度。

可选地，缓冲结构18将替代发动机罩内层的结构功能(例如图2B的下层结构28)并为发动机罩外层板26提供必要的加强功能。例如，缓冲结构18，与粘合剂(未显示)一起用作发动机罩组件14的附加质量，该附加质量的惯性作用促进了车物碰撞过程早期中物体16的减速。但是，图2B中的发动机罩内层28可以包含在图2实施例中，以提供对发动机罩组件14的额外加强和支撑。

在图2B中，缓冲结构18，除了增加了发动机罩组件14的初始刚度外，也被设计成在物体16和发动机罩组件14发生初始碰撞时，会触发下层结构28的局部破裂和失效。例如，在与物体碰撞中发动机罩外层板26的变形可能包括将缓冲结构18保持到发动机罩外层板26上的粘附剂(未示出)的故意破裂。在物体16和发动机罩下部件(例如发动机35)撞击产生第一预定阈值挤压载荷时，缓冲结构18被设计成触发下层结构28的局部变形(例如，弯曲、翘曲和压缩)和/或破裂(图2B中断裂的下层结构28示意性地示出)。下层结构28的局部破裂能够可选择和可控地减少发动机罩组件14的局部和全部的刚度，增加对从物体16传递给发动机罩组件14的动能的吸收，因此，可以最大化的利用发动机罩下的空间(例如，减小图2中显示的为停止物体16所必需的位于发动机35和B面29之间的间隙C)，下层结构28的失效可以例如由添加预刻线或包络线(这里未显示)操控。

图2C所示，突起22也可以作为一种填塞物，以突起22最小结构的可控失效的形式，以吸收物体16与发动机罩下部件(例如发动机35)碰撞产生的残余动能。例如，在与任何发动机罩下部件碰撞产生第二预定阈值挤压载荷作用时，侧壁31能够可控性地压缩，如图2C所示。缓冲结构18也可以构造成触发突起22的局部破裂(图2C破坏线22A可清楚显示)。突起22的变形和破裂可以通过预刻线或包络线来管理(见图2B中的22B)。实际上，在碰撞时由发动机罩组件14作用在物体16上的反作用力相对有较少的变化，提供由降低的残余速度引起的动能较大的初始削弱。为了使发动机罩组件14全部吸收碰撞过程中所产生的能量，这继而减小使物体16减速下来所需的总行进距离，从而最小化或消除物体16和任何发动机罩下部件(例如发动机35)之间的接触。

发动机罩外层板26(和/或上层结构20)也可以塑造其几何和弹性性能，来获得相对高的弹性和压缩强度或刚度，从而得到一个优良的性能，同时保持相对较低的失效或阈值挤压强度，使得在发动机罩组件14受到挤压载荷B的作用时(例如，当出现挤压载荷B的值超过发动机罩外层板26的阈值挤压强度值时)，允许特定的失效响应或挤压性能。在理想状态下，阈值挤压强度值设定为足以允许与正常行驶状况下通常遇到的小石块，冰雹，碎片或其它道路上典型物体碰撞的强度，以使得发动机罩组件14能够在大范围驾驶条件下正常工作而不被破裂而失效。

根据图1所示，发动机罩组件14可以优选地分成五个区域R1-R5。第一区域R1，第二区域R2和第三区域R3分别将发动机罩组件14分成前部，中部和后部。换句话说，第一区域R1从发动机罩组件14的前边14A延伸到沿车身11方向朝向后方延伸的距离L。另外，第二区域R2从距离L处沿车身11方向朝向后方延伸进一步的距离M。第三区域R3从距离M(即，从发动机罩组件14的前边14A距离L+M)处延伸到发动机罩组件14的后边14B，见图1所示。第四区域R4和第五区域R5(如果有的话)还将发动机罩组件14分成一个或更多的侧面区段。例如，第四区域R4从发动机罩组件14的右侧边14C向内延伸距离N，而第五区域R5从发动机罩组件14的左侧边14D向内延伸距离O，见图1所示。注意到，图1中五个区域R1-R5的尺寸仅为示范性的且为了说明的目的设定的，也就是说，区域R1-R5的长度和宽度可以是无限改变的。而且，单个区域或多于五个区域(每个区域可以具有不同的几何形状)都是可行的，这些都在本发明的要求保护范围内。

对于与不同尺寸和质量的物体碰撞，缓冲结构18对每个相应区域R1-R5独立地进行优化，以保持间隙C优选地不小于70mm，同时还满足所有的挤压性能需求。或者，对每个相应的区域R1-R5设计突起22的各种性能(例如，第一和第二宽度W1，W2，第一和第二厚度T1，T2，高度H1，见图2)和材料特性(模量，屈服强度，和密度)，以满足每个区域R1-R5的各种性能和封装要求。

如图3所示，显示了根据本发明的另一个实施例、具有吸能的缓冲内部结构118的车辆发动机罩组件114的全截面图。缓冲结构118包括上层结构或外层120、下层结构或内层128、和位于它们之间的多个多面体缓冲突起122。在图3中，下层结构128是发动机罩组件114的最内层构件(即，最靠近发动机组35)，包括发动机侧的面或“B面”129。与下层结构128相比，发动机罩外层板26是最外层构件，它具有用户可见的“A面”27。缓冲结构118的上层结构120在结合面117处连接、固定或粘结到发动机罩组件114外层板26的内表面19上。与图2中实施例相似，外层板26和上层结构120可以可替换地是单个整体构件。

缓冲结构118可以延伸大致覆盖外层板26的整个内表面19，或者，缓冲结构118也可以制造和紧固成仅覆盖一部分内表面19。功能和图2中的缓冲结构18相似。为了适应于发动机罩外层板26的曲率和由发动机罩下部件(例如发动机35)引起的性能和封装约束，图3中的缓冲结构118可以包括单个连续构件，也可以包括分成几个区段或区域(例如，图1的区域R1-R5)。为此，该结构的特性，构造，定向和材料属性都可以根据每个区域有选择性地改变，以适应特定区域的性能需求(例如适应于硬点，更小的间隙、更大的罩下部件等)。增加突起122的高度H2来达到消除在一个或多个区域中下层结构128的B面129与发动机35(或其它发动机罩下部件)之间的间隙C，也是包括在本发明的保护范围中的。

上层和下层结构120，128可以全部用金属，全部用塑料或其组合物制造。例如，上层和下层结构120，128各自都可以用易碎的塑料(如，PMMA或BMC)，或用金属材料(如冷轧钢，热电镀钢，不锈钢，铝材和其它类似物)，并具有相似或不同的厚度。理想情况下，上层和下层结构120，128是单块板状构件，这些板状构件优选通过诸如冲压，液压成型，快速注塑和超塑成形制成。优选地，上层和下层结构120，128可以各自单独地定轮廓，例如，上层结构120可以使用外表美观和/或可以提高外层板26内表面19结合力的轮廓预成形，而下层结构128可以用不同的几何参数预成形以满足一定的封装和性能约束。上层和下层结构120，128各自由多个板构件组成，这些板构件包括圆角或斜角，和方角，并且具有各种几何结构和/或独特的轮廓。

根据图3的实施例，突起122具有大致六面体的几何构形，具有四个侧壁121(仅有3个在图3中显示)、顶面123和基部125。如图2实施例相似，图3中的突起122从上层结构120表面大致垂直地延伸，优选地成纵向和横向队列排列，彼此间隔距离E。突起22的总数量取决于车辆发动机罩组件14的希望尺寸和用途。与图1实施例不同，图3中的突起122优选为实心(例如连续)、耐高温、高性能的泡沫聚合体或橡胶填充物(例如浸润橡胶共聚物，乙烯丙烯型橡胶(EPDM)和类似物)。除了同质实心之外，突起122可以包括一个或多个液体囊状体，如图中虚线所显示的囊状体131，这些液体囊可以是相似的或不同的几何形状。在这方面，囊状体131可以填充有流体(例如空气)或是可压缩性吸能泡沫材料(例如聚亚安酯，聚苯乙烯或其它相似材料及这些材料的混合物)。

每个突起122都具有各种不同的特性，包括但不限于，壁宽W，壁高H，模量，屈服强度和密度。如图2中的实施例相似，对给定阈值碰撞载荷，图3中突起122的各种特性可以有选择性地改变(单独或集总地)，以提供预定的和大致恒定或一致的挤压性能。相似地，每个相应的上层和下层结构120，128依靠其单独的几何形状设计为具有相对较高的预定弹性和可压缩强度，同时保持相对的较低阈值挤压强度，从而在发动机罩组件114受到挤压载荷(即碰撞载荷B)撞击时允许特定的挤压性能。

仍参见图3，缓冲结构118构造为提供足够的初始刚度，与外层板26一起在碰撞物体16时产生尽可能快和尽可能高的初始减速。在本实施例中，缓冲结构118与粘合剂(未显示)一起用作发动机罩组件114的均匀分布的附加质量—惯性作用促进了物体16在碰撞的早期阶段的减速。当物体16向下压缩发动机罩组件114(即下层结构128的B面129)或在没有下层结构128的实施例中压缩突起122的基部125时，例如以角度D的方向，可能会接触到发动机罩下的部件(例如发动机35)。多个突起122响应性地压缩和变形，从而提供吸能的通道。在此情况下不希望突起122破坏或压碎。因此，宽度W和高度H应当保持足够的比，或者增加各种预刻线(例如图2A，2B中的预刻线或包络线22B)，以控制或消除突起122任何过早的破坏和失效。

缓冲结构118除了增加了发动机罩组件114的初始刚度外，设计为在物体16和发动机罩组件114初始碰撞期间会触发下层结构128的局部破裂或失效。局部破裂能够选择性地和可控地减少发动机罩组件114局部和整体的刚度，以增加对从物体16传递给发动机罩组件114的动能的吸收，因此可以最小化使用发动机罩下的空间(即发动机35和B面129之间的间隙C)。例如，通过设置预刻线或包络线(未显示)，可以管理下层结构128的失效。而且，当在发动机罩组件114和物体16初始碰撞期间，下层结构128支撑缓冲结构118以提供必要的弯曲刚度。换句话说，通过合并发动机罩外层板26和缓冲结构118，发动机罩组件114能够以最小的高度H满足苛刻的性能要求(即，保持足够的刚度和惯性作用)，从而最小化发动机35(或其它发动机罩下部件)与发动机罩组件114下层结构B面129之间的间隙C。事实上，在碰撞过程中，发动机罩组件114作用到物体16上的反作用力相对变化较小，提供由于降低的残余速度引起的动能的较大初始削弱。为了使发动机罩组件114全部吸收碰撞过程中所产生的能量，这继而减小这些使物体16减速下来所需的总行进距离，以最小化或减小物体16和发动机罩下部件(例如发动机35)之间的接触。

图4提供根据本发明又一个实施例的发动机罩组件214的一部分等轴视图，其中部分断开以显示吸能内部缓冲结构218。缓冲结构218包括上层结构220、下层结构228和位于两者之间的矩形格网蜂巢型缓冲部分222。下层结构228是发动机罩组件214的最内层单元，包括发动机侧的“B面”229。对比而言，上层结构220是最外层单元，它具有一个用户可见的“A面”227。

或者，缓冲结构218连接、固定或粘结到发动机罩外层板上(例如图1-3中的发动机罩外层板26)。由此，图4中缓冲结构218可以延伸大致覆盖发动机罩外层板的整个下侧，如图1-3中的外层板26的内表面17，或者制造和紧固成仅覆盖下侧的一些部分。而且，缓冲结构218可以包括单个连续构件，或可以分成几个单独的区段(例如，图1的区域R1-R5)以满足发动机罩下部件的预定性能和封装约束。

理想状态下，图4中蜂巢型缓冲部分222具有和上，下层结构220，228相同的长度和宽度，由能够满足发动机罩组件214应用需求的已知材料制成。缓冲结构218优选地为单块结构，并且使用整块塑料材料制成，以保证其在极端温度条件下保持最佳的性能特性，弹性，和易于制造。例如，上，下层结构220，228和蜂巢型缓冲部分222都可以使用已知的PP、PC或ABS之一制成。或者，缓冲结构218也可以用塑料和/或一种或多种金属材料的混合物制成。

与图3中的上，下层结构120，128相同，上，下层结构220，228更适合的是一个一个的，具有各自独有轮廓的板单元—例如，上层结构220要制造成美观的轮廓，而下层结构228在制造时要设定不同的几何参数满足覆盖约束板下部件的要求。上，下层结构220，228都可以由多个板状单元构成，其中包括圆角、斜角和方角的板单元，并且具有互补的几何形状和与蜂巢型缓冲部分222分开制造。

仍参见图4，蜂巢型缓冲部分222包括由多个纵向隔离壁225和横向隔离壁227限定的多个优选为多面体的管道223，管道223从上层结构表面220朝下层结构表面228大致正交地延伸。如图4所示，管道223成纵向和横向对垒排列，总数量取决于车辆发动机罩组件214的希望尺寸和用途。

蜂巢型缓冲部分222具有多种结构特性(即壁深d，壁高h，壁厚t和壁宽w)以及多种材料特性(即，模量，屈服强度和密度)。与图2和3的实施例相同，对于给定阈值碰撞载荷，图4中蜂巢型缓冲部分222的多种结构特性可以选择性地改变(单独地或集总地)，以提供预定和大致恒定或一致的挤压性能。相似的，每个相应上层和下层结构220，228依靠其几何形状设计为具有相对较高的预定弹性和可压缩强度，同时保持相对的较低阈值挤压强度，从而在发动机罩组件214受到挤压载荷(即碰撞载荷B)撞击时允许特定的挤压性能。

图5A到5C表示的是本发明另外一个实施例，其与前述的图2-4中发动机罩组件14，114和214功能相似，但还包括吸能内部缓冲结构的构造和方位中的变化。简洁起见，所述的变化通过图3实施例表示，但是对本发明保护范围内的所有实施例都适用。并且，图5A—5C和图1-4一样，并不是按比例做出的而主要是为清楚起见，因此，图中所画的特定尺寸并不是限定性的。

图5A主要说明的是本发明中吸能内部缓冲装置18，118，218可以是多层的。更具体而言，提供图3所显示的发动机罩组件114的侧视图中，其中缓冲装置118包括从上层结构120延伸的第一多个多面体突起122A，和从中间层133延伸的第二多个多面体突起122B，而且，第一多个多面体突起122A，和第二多个多面体突起122B都位于上层结构120和下层结构128之间。

图5B和5C主要说明的是本发明中吸能内部缓冲装置18，118，218可以不同方式定向。更具体而言，图5B是图3中发动机罩组件114的一个侧向示意图，说明了吸能内部缓冲装置118，其中多面体突起122从上层结构120以大致锐角倾斜取向排列。或者，图5C是图3中发动机罩组件114的一个侧向示意图，说明了吸能内部缓冲装置118，其中多面体突起122从上层结构120以大致钝角形状倾斜排列。取向的角度(例如图5B的锐角或图5C的钝角)可以选择性地修改以管理变形的主要模式(例如翘曲、弯曲、破裂)或图2-4中缓冲装置18，118，218的变形模式组合。

虽然本发明最好的实施方式已经得到了详细的描述，本领域技术人员将认识到在所附权利要求书的范围内用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。

Claims (34)

1.一种用于机动车辆的吸能发动机罩组件，该机动车辆具有适于容纳发动机罩下部件的前舱，该发动机罩组件构造为延伸跨过前舱之上，所述发动机罩组件包括：

具有大致相对的第一和第二表面的上层；

可操作地附着在所述上层的所述第二表面上并从所述第二表面延伸的多个多面体突起；

具有内表面的发动机罩外层板，其中所述上层的所述第一表面可操作地紧固到所述发动机罩外层板的所述内表面；和

具有大致相对的第三和第四表面的下层，其中所述多个多面体突起被设置在所述上层的所述第二表面与所述下层的所述第三表面之间，

其中所述上层、多面体突起以及下层被设计成在所述发动机罩组件发生初始碰撞时，触发所述下层的局部破裂和失效；

其中所述多个多面体突起适于吸收和减弱因物体与发动机罩组件撞击而作用在发动机罩组件上的挤压载荷；和

其中所述多个多面体突起适于吸收和减弱因物体与发动机罩组件撞击而由发动机罩下部件作用在物体上的合力。

2.根据权利要求1所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起沿发动机罩组件的第一区域限定了第一组结构和材料特性，所述第一组结构和材料特性可选择地设定为提供吸收和减弱所述合力和所述挤压载荷的第一预定等级。

3.根据权利要求2所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起沿发动机罩组件上不同于所述第一区域的第二区域还限定了第二组结构和材料特性，所述第二组结构和材料特性可选择地设定为提供吸收和减弱所述合力和所述挤压载荷的第二预定等级。

4.根据权利要求3所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起沿发动机罩组件上不同于所述第一区域和所述第二区域的第三区域还限定了一组可变结构和材料特性，所述一组可变结构和材料特性设定为在整个第三区域上提供吸收和减弱所述合力和所述挤压载荷的多个等级。

5.根据权利要求1所述的发动机罩组件，其中所述上层，下层和多面体突起每个都用金属材料、易碎塑料、高温高性能的泡沫聚合物和橡胶填充物之一制成。

6.根据权利要求5所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起每一个都具有十面体构形。

7.根据权利要求5所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起限定出矩形格网蜂巢型结构。

8.根据权利要求5所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起每一个都具有六面体构形。

9.根据权利要求1所述的发动机罩组件，其中所述下层设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的预定阈值挤压载荷下可控制地失效。

10.根据权利要求9所述的发动机罩组件，其中所述下层设定为在所述预定阈值挤压载荷下通过在其上增加预刻线或包络线的方式可控制地失效。

11.根据权利要求1所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起每一个都设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的预定阈值挤压载荷下可控制地变形。

12.根据权利要求11所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起每一个都设定为在所述预定阈值挤压载荷下通过在其上增加预刻线或包络线的方式可控制地变形。

13.根据权利要求1所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起从所述上层的所述第二表面大致垂直地延伸。

14.根据权利要求1所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起从所述上层的所述第二表面以大致锐角倾斜方向延伸。

15.根据权利要求1所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起从所述上层的所述第二表面以大致钝角倾斜方向延伸。

16.根据权利要求1所述的发动机罩组件，其中所述多面体突起被布置成至少一个纵列和至少一个横排。

17.根据权利要求1所述的发动机罩组件，还包括：

具有相对的第五和第六表面的中间层，其中所述多个多面体突起也可操作地连接到所述中间层的所述第六表面上并从所述第六表面延伸。

18.一种用于机动车辆的发动机罩组件，包括：

具有第一表面的上层，所述第一表面与第二表面大致相对，所述第二表面上具有从其朝外延伸的多个多面体突起；

具有大致相对的第三和第四表面的下层，其中所述多个多面体突起被设置在所述第二表面与所述第三表面之间并且布置成至少一个纵列和至少一个横排；和

具有内表面的发动机罩外层板，其中所述上层的所述第一表面可操作地紧固到所述发动机罩外层板的所述内表面，

其中所述上层、多面体突起以及下层被设计成在所述发动机罩组件发生初始碰撞时，触发所述下层的局部破裂和失效；且所述下层设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的第一预定阈值挤压载荷下可控制地失效；和

其中所述的多个多面体突起每一个都设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的第二预定阈值挤压载荷下可控制地变形。

19.根据权利要求18所述的发动机罩组件，其中所述上层，下层和多个多面体突起每个都用金属材料、易碎塑料、高温高性能的泡沫聚合物和橡胶填充物之一制成。

20.根据权利要求19所述的发动机罩组件，其中所述的多个多面体突起沿发动机罩组件的第一区域限定第一组结构和材料特性，所述第一组结构和材料特性可选择地设定为提供吸收和减弱在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上产生的动能的第一预定等级。

21.根据权利要求20所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起沿发动机罩组件的第二区域限定第二组结构和材料特性，所述第二组结构和材料特性可选择地设定为提供吸收和减弱在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上产生的动能的第二预定等级。

22.根据权利要求21所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起沿发动机罩组件的第三区域还限定一组可变结构和材料特性，所述一组可变结构和材料特性可选择地设定为在整个第三区域上提供吸收和减弱在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上产生的动能的多个等级。

23.根据权利要求18所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起每一个都具有十面体构形。

24.根据权利要求18所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起每一个都具有六面体构形。

25.根据权利要求18所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起限定出矩形格网蜂巢型结构。

26.根据权利要求18所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起从所述上层的所述第二表面大致垂直地延伸。

27.根据权利要求18所述的发动机罩组件，其中所述多个多面体突起从所述上层的所述第二表面以显著倾斜的取向延伸。

28.一种具有限定出前舱的车身的车辆，该车辆包括：

设定为延伸越过车辆的前舱之上的发动机罩组件，所述的发动机罩组件包括：

具有大致相对的第一和第二表面的上层；

具有大致相对的第三和第四表面的下层；

多个多面体突起，所述多个多面体突起可操作地连接到所述上层的所述第二表面并从所述上层的所述第二表面延伸，布置在所述第二和第三表面之间；和

具有内表面的发动机罩外层板，其中所述上层的所述第一表面可操作地紧固到所述发动机罩外层板的所述内表面，

其中所述上层、多面体突起以及下层被设计成在所述发动机罩组件发生初始碰撞时，触发所述下层的局部破裂和失效；

其中所述多个多面体突起沿发动机罩组件的第一区域限定第一组结构和材料特性；和

其中所述多个多面体突起沿发动机罩组件上不同于所述第一区域的第二区域还限定了第二组结构和材料特性，所述第一和第二组结构和材料特性每一个都可选择地设定为提供吸收和减弱在碰撞过程中由物体作用在所述发动机罩组件上产生的动能的不同预定等级。

29.根据权利要求28所述的车辆，其中所述下层设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的第一预定阈值挤压载荷下可控制地失效；和所述多个多面体突起设定为在碰撞过程中由物体作用在发动机罩组件上的第二预定阈值挤压载荷下可控制地变形。

30.根据权利要求29所述的车辆，其中所述上层，下层和多面体突起每个都用金属材料、易碎塑料、高温高性能的泡沫聚合物和橡胶填充物之一制成。

31.根据权利要求30所述的车辆，其中所述多个多面体突起每一个都具有十面体构形。

32.根据权利要求30所述的车辆，其中所述多个多面体突起每一个都具有六面体构形。

33.根据权利要求30所述的车辆，其中所述多个多面体突起限定出矩形格网蜂巢型结构。

34.根据权利要求30所述的车辆，还包括：

具有相对的第五和第六表面的中间层，其中所述多个多面体突起也可操作地连接到所述中间层的所述第六表面上且从所述第六表面延伸，并且布置在所述第二和第三表面之间。

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