CN104443057A - 具有行人保护的车身前围附接的仪表板 - Google Patents

Abstract

本发明是具有行人保护的车身前围附接的仪表板。道路车辆具有由金属板车身前围(cowl)支承的仪表板基板。车身前围(cowl)配置为由车辆防火墙支承。紧固件接合仪表板基板和车身前围(cowl)，车身前围(cowl)包含在预定的位置机械地附加到仪表板基板或车身前围(cowl)中的一个的磁性部件。该磁性部件与仪表板基板或车身前围(cowl)中的另一个的实质上水平的磁性表面附接。该磁性部件响应于施加在车身前围(cowl)上的大于预定的力的碰撞力与磁性表面垂直地分离。另外，磁性部件于磁性表面的磁性附接阻止低于预定的力的情况下的分离。这样，吱吱声和嘎嘎声性能对行人保护的冲突要求就容易地满足了。

Description

具有行人保护的车身前围附接的仪表板

技术领域

本发明总体上涉及道路车辆中仪表板与车身前围(cowl)的安装。

背景技术

汽车、卡车和其它道路车辆中的前端结构的典型部分——其位于乘客舱和发动机舱之间的接口处——包含设置在防火墙顶上的金属板车身前围(cowl)——其支承挡风玻璃和仪表板基板的前、上部分。该仪表板基板承载各种元件，诸如驾驶员仪表设备(driver instrumentation)、气候控制组件、娱乐组件、置物箱和安全气囊装置。除了由车身前围(cowl)支承在其顶部、前端外，仪表板基板也由其它车身结构——比如横梁(cross-car beam)——支承在其中间和底部部分。

设计车辆的重要考虑是噪声、震动和粗糙度(NVH)的控制。为了帮助保持良好的NVH性能，在仪表板基板和车身前围(cowl)之间的钢制附接支架(steel attachment bracket)充当隔离物，以便仪表板基板可以弯曲而不用与车身前围(cowl)发生明显的相互作用。通过适当地设计钢制支架，可以为每个特定的车辆模型达到目标NVH水平。总体上，刚度必须要高以便达到高的NVH性能。

然而，从实现想要的行人保护的立场来看，非常坚硬的支架可能是不合需要的。在车辆和行人之间的意外碰撞中，在车辆外部的较硬表面会导致不期望的高加速度作用于碰撞的行人。更柔软的(即柔性的)结构倾向于通过减少撞击器历经的反作用力来产生较小的伤害。

响应于对引擎盖或挡风玻璃的碰撞，车身前围(cowl)向下偏斜是有利的。在车身前围(cowl)和仪表板基板之间的过度坚硬的连接导致仪表板减弱车身前围(cowl)向下偏斜的能力。需要很大的作用力来确定实现NVH和行人保护的冲突需求的钢制支架的结构。这样，使用钢制支架的已知附接系统导致在设计过程中的大的无效率，其在为很多车辆模型程序设计车辆的机构中尤其严峻。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供用于道路车辆的装置，其包含由车身前围(cowl)支承的仪表板基板。该车身前围(cowl)配置为由车辆的防火墙支承并且其由金属板组成。紧固件接合仪表板基板和车身前围(cowl)，紧固件包含在预定的位置机械地附加到仪表板基板或车身前围(cowl)中的一个的磁性部件。该磁性部件与仪表板基板或车身前围(cowl)中的另一个的实质上水平的磁性表面附接。响应于施加在车身前围(cowl)上的大于预定的力的碰撞力，该磁性部件与磁性表面垂直地分离。另外，磁性部件与磁性表面的磁性附接阻止在低于预定的力的情况下的分离。

附图说明

图1是车辆车身前端的透视图。

图2是图1的车辆车身前端的顶视图。

图3是展示现有技术仪表板与车身前围(cowl)的紧固的透视图。

图4是展示以本发明的方式紧固的仪表板、支架和车身前围(cowl)的透视图。

图5是展示附接到图4的仪表板的支架的底部视透视图。

图6是更详尽地展示本发明的可选实施例的侧视剖视图。

图7是图6的视图的横向的侧面视剖视图。

图8和9说明在紧固件上的垂直力的施加和在行人碰撞期间的紧固件的分离。

具体实施方式

本发明在钢制支架和车体前围(cowl)金属板之间放置磁铁(代替钢制螺栓)以便完成附接。该磁铁最好是在远离仪表板基板的一端紧固到钢制支架上，然后保持对车体前围(cowl)金属板的夹持力。

这个附接系统更容易实现要在这个接口处完成的工程目标。接合点可以是足够坚硬的以保持高的NVH性能，而仍然是足够柔性的以满足行人保护(Pedpro)需求。这双重目标可以通过相应地调整和设计磁铁的力来实现。在典型的NVH条件下，所观察到的在磁铁上的力处于低水平并且本质上是线性的。在Pedpro事件中，磁铁所经受的力较高且是非线性的。例如，在特定车辆的典型的NVH条件中，磁铁可以经受只有大约50N的力。在Pedpro事件过程中，对于这个假想的车辆，力的量级可以在大约750N。在这种情况下，磁性附接将设计为经受750N的力的水平，在这之后，它将通过分离破坏支架和前围(cowl)金属板之间的接触。在分离后该磁铁依然保持紧固到钢制支架。相较于用于根据具体情况确定合适的支架设计的现有技术努力，物理试验和虚拟仿真可以容易地用于以最少的时间和努力确定不同车辆模型/设计的磁铁力的准确的量级。

现在参照图1和2，车辆车身结构10包括右、左侧金属板面板11和12。在侧面板11和12之间延伸是防火墙13和车身前围(cowl)14。挡风玻璃15由侧面板11和12以及车身前围(cowl)14支承。车身前围(cowl)14通过焊接或通过例如比如螺栓这样的机械紧固件附接到防火墙13和侧面板11和12上。

在典型的结构中，仪表板基板设计为保持各种内部附件并包括覆盖在车身前围(cowl)上的顶部部分。该覆盖的部分连接到车身前围(cowl)并且由车身前围(cowl)支承以提供具有足够的结构完整性的乘客舱。由于基板到前围(cowl)连接的接近，接口处的NVH性能变得重要。

图3展示使用配置为用螺栓安装到仪表板基板21和车身前围(cowl)22上的支架20的现有技术系统。支架20由钢形成(例如通过冲压)并且具有一对包含各自的螺栓孔的接脚(foot)23和24——用于由螺栓安装到仪表板基板21上。一对臂(arm)25和26延伸到具有用于将支架20附接到车身前围(cowl)22的螺栓孔的安装板27上。为了达到NVH性能的必要刚度的量和pedpro性能的足够柔性的量(amount of compliance)，需要极大的努力来配置支架20上的各种功能部件的形状和厚度。

图4展示根据本发明的一个实施例的改进的装置，其用于通过紧固件30将仪表板基板31的上部的、前向边缘紧固到车身前围(cowl)32上。紧固件30是带有一对接脚(foot)33和34的支架，适合于机械地附加(例如用螺栓安装)到仪表板基板31上。一对臂(arm)35和36通过机械附接(例如通过螺栓安装或粘合剂)延伸到承载磁性部件38的安装板37上。车身前围(cowl)32由磁力可透过的金属板组成。车身前围(cowl)32可以典型地磁力地可透过的穿过其完整范围，但是如果它在至少水平磁性表面——在此处磁性部件38接触到车身前围(cowl)32——是磁力地可透过的，则这是足够的。

在供选择的实施例中，磁性部件可以替代地放置在支架和仪表板基板的可磁化的部分之间(即支架机械地附加到车身前围(cow)上)。在其它的实施例中，支架可以去掉，并且磁性部件机械地直接附接到仪表板基板(然而，在这样的情况下，磁性部件和其所附接到的仪表板基板结构必须能够提供足够的刚度来获得想要的NVH性能)。

图5是底部、透视图。展示了磁性部件38，其接近在车身前围(cowl)32上的、用于接收磁性部件38的水平磁性表面40。设置磁性部件38和磁性表面40以响应于大于预定的力的、施加在车身前围(cowl)32上的碰撞力，允许垂直分离。该预定的力足够克服当磁性部件38与磁性表面40接触时产生的磁吸引力。当施加到车身前围(cowl)或仪表板基板的垂直的力低于预定的力时，那么磁吸引力阻止垂直分离。

在图6和7中更详尽地展示了本发明的另一实施例。仪表板41具有由一对螺栓43和44附接的钢制支架42。支架42的安装板45通过螺栓47和48附加到磁性部件46上。磁性部件46优选地由具有沿着其底部的水平面50的永久磁体组成。磁性部件46最好是带有垂直端面(side surface)51和52的盒状。磁性部件46设计带有磁力量级——其提供针对在适合与磁铁面50相配合的水平磁性表面55上的车身前围(cowl)金属板部件54的想要的保持力。为了在车身前围54上的想要的位置上适当地调整磁性部件46，可以在车身前围54上提供塑料导引部件56。在导引部件56的每一侧面上，放置直立的隔墙(barrier wall)以约束磁性部件46的横向运动。

为了减少任何潜在的吱吱声和嘎嘎声或任何其它的NVH相关的，引导体56也可以包括设置在磁性部件50和水平磁性表面55之间的衬套部分60。衬套部分60是足够薄的以避免磁力的任何实质的减少，但是足够厚以提供由磁性部件46的横向运动造成的噪音的缓冲和减少。导引部件56可以通过诸如粘合剂或机械紧固件这样的任何方便的方法附接到车身前围(cowl)54上。

图8和9展示本发明的另一实施例，其中连接到仪表板基板的钢制支架65承载磁性部件66。车身前围(cowl)67承载导引部件68——其可以成形为带有正方形的或矩形的中心孔的环形。导引部件68提供用于约束磁性部件66沿着车身前围(cowl)67的横向运动的外部隔墙(barrier wall)70。为了减少吱吱声和嘎嘎声，磁性部件66可以承载塑料衬套或可以用弹性材料涂覆。

图8和9说明响应于传递到车身前围(cowl)67的垂直碰撞力71的紧固件的分离(例如，作为与撞击器的撞击的结果)。当垂直碰撞力具有大于预定的力的量级时，那么分离通过车身前围(cowl)67的向下运动发生——如图9中箭头72所示。该分离限制了可以赋予撞击器的加速。

根据放置磁性紧固件的预定的位置和由永久磁铁的力量生成的磁性夹持力以及在永久磁铁和其所保持到的磁力可透过的表面之间的分离，本发明达到响应于获得极好的NVH性能的同时确保当碰撞发生时想要的行人保护性能的非碰撞力的刚度。

Claims (9)

1.一种用于道路车辆的装置，其特征在于，包含：

仪表板基板；

车身前围，其配置为由车辆的防火墙支承并且支承仪表板基板，其中车身前围由金属板组成；以及

接合仪表板基板和车身前围的紧固件，其包含在预定的位置机械地附加到仪表板基板或车身前围中的一个的磁性部件，以便磁性部件与仪表板基板或车身前围中的另一个的实质上水平的磁性表面附接，其中磁性部件响应于施加在车身前围的、大于预定的力的碰撞力与磁性表面垂直地分离，并且其中磁性部件与磁性表面的磁性附接防止低于预定的力的情况下的分离。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包含：

从仪表板基板向下延伸的钢制支架；

其中，磁性部件用螺栓安装到钢制支架上。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包含：

邻近水平磁性表面的水平止动器以防止磁性部件相对于水平磁性表面的水平运动。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，水平止动器由附接到车身前围的塑料隔墙组成。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包含设置在磁性部件和水平磁性表面之间的衬套以减少吱吱声和嘎嘎声。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，衬套由附接到磁性部件或水平磁性表面中的一个的塑料薄片组成。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，进一步包含邻近水平磁性表面的水平止动器以防止磁性部件相对于水平磁性表面的水平运动，其中水平止动器整体上形成有衬套。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，磁性部件由附加到仪表板基板的永久磁铁组成，其中车身前围由金属板组成，并且其中磁性表面由车身前围的磁性可穿透的部分组成。

9.一种车辆，其特征在于，包含：

仪表板基板；

金属板车身前围；以及

包含磁性部件的紧固件，磁性部件机械地附接到基板和前围中的一个，并且磁力地附接到基板和前围中的另一个的实质上水平的表面以只响应于大于预定的力和对水平运动的约束的垂直碰撞力垂直地分离。