CN110606037B - 一种前围上板结构及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种前围上板结构，涉及车辆领域，包括上部连接板、中部支撑板和下部连接板。上部连接板与车辆的前挡风玻璃相连且与前挡风玻璃平行设置，设置成在受到预设撞击力时发生形变，以吸收撞击产生的作用力。中部支撑包括后侧边缘与上部连接板的前侧边缘连接的第一部分，且连接部形成开口朝向车辆的驾驶室方向的第一钝角结构，第一部分设置成在外力作用下可以发生形变，当预设撞击力撞击至上部连接板后，上部连接板发生形变并引起第一部分发生形变，通过上部连接板和第一部分的形变吸收撞击产生的作用力。下部连接板前侧与中部支撑板的一侧连接，后侧与车辆的排水槽连接。通过本发明的方案可以实现对行人与车辆发生碰撞时保护行人。
Description
技术领域
本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种前围上板结构及车辆。
背景技术
伴随着汽车保有量的不断加大，行人交通事故日益增加，因此，汽车设计时要考虑行人的安全问题，在发生行人事故时，最大限度的降低对行人的伤害，起到保护行人的作用。在行人交通事故中，一般是行人头部与车辆前围上板的直接碰撞，此时对行人伤害最严重的是头部。所以在前围板结构设计时，需要弱化其强度，以在发生碰撞时减少对行人的伤害。
常见的前围上板结构的截面形状呈“Z”型，如图1和图2所示，由上部连接板1、中部支撑板2和下部连接板3三部分组成。上部连接板与前挡风玻璃4下端内面搭接，下部连接板与前围排水槽5的内端搭接，中部支撑板2起连接支撑作用。在行人保护实验分析时，头部模型6的撞击点位于上部连接板1的R角处，在中部支撑板2的支撑作用下，前围上板不易形变，吸收撞击力较少，从而对头部造成较大伤害。
发明内容
本发明的一个目的是要增加前围上板的形变能力。
本发明的另一个目的是要在行人与车辆发生碰撞时减少对行人头部的伤害。
特别地，本发明提供一种前围上板结构，用于车辆与行人发生碰撞时保护行人，包括：
上部连接板，与所述车辆的前挡风玻璃相连且与所述前挡风玻璃平行设置，所述上部连接板设置成在受到预设撞击力时发生形变，以吸收撞击产生的作用力；
中部支撑板，包括第一部分，所述第一部分的后侧边缘与所述上部连接板的前侧边缘连接且两者形成开口朝向所述车辆的驾驶室方向的第一钝角结构，所述第一部分设置成在外力作用下可以发生形变，当所述预设撞击力撞击至所述上部连接板后，所述上部连接板发生形变并引起所述第一部分发生形变，通过所述上部连接板和所述第一部分的形变吸收撞击产生的作用力；
下部连接板，其前侧与所述中部支撑板远离所述上部连接板的一侧连接，其后侧与所述车辆的排水槽连接。
可选地，所述中部支撑板还包括第二部分，所述第二部分的前车边缘与所述第一部分的前侧边缘连接且两者之间的连接部构造成朝所述车辆的驾驶室方向开口的第二钝角结构。
可选地，所述中部支撑板还包括第三部分，所述第三部分的前侧边缘与所述第二部分的后侧边缘连接且两者之间的连接部构造成朝所述车辆的车头方向开口的第三钝角结构，所述第二部分、所述第三部分及所述第三钝角结构形成一容置腔。
可选地，所述下部连接板与所述中部支撑板的所述第三部分的后侧边缘连接且两者形成开口朝向所述车辆的所述驾驶室方向的第四钝角结构。
可选地，所述下部连接板与所述中部支撑板的所述第二部分的后侧边缘连接且两者形成开口朝向所述车辆的所述驾驶室方向开口的第五钝角。
可选地，所述第一钝角结构的角度值为100°至150°中任意一值。
可选地，所述第一钝角结构的角度值为110°至130°中任意一值。
可选地，所述第二钝角结构的角度值为100°至150°中任意一值。
可选地，所述第二钝角结构的角度值为110°至130°中任意一值。
特别地，本发明还提供一种车辆，包括上述的前围上板结构。
根据本发明提供的方案，优化设计中部支撑板的结构，首先将中部支撑板与上部连接板的连接位置从现有技术中上部连接板的后端改至上部连接板的前端，如此，可以取消现有技术中上部连接板与中部支撑板的连接部的R角，增加前围上部的形变能力。
进一步地，将中部支撑板设计为两段即第一部分和第二部分，在发生撞击时，因上部连接板自身的后端边缘缺少支撑，在撞击力的作用下向下形变，随后撞击力传递至第一部分，第一部分发生形变，实现两次形变，吸收更多的撞击力，最大限度地对撞击时保护行人。
最后，还可以将中部支撑板设计为三段，第一部分、第二部分和第三部分，如此既可以实现在撞击发生时保护行人，也可以增加前围上板和排水槽之间的空间，为排水槽中雨刮等部件的布置留足位置，且结构更为灵活。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是现有技术中的模拟车辆与头部模型撞击的截面示意图；
图2是现有技术中前围上板的截面示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的模拟车辆与头部模型撞击的截面示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的前围上板的截面示意图；
图5是根据本发明的另一个实施例的模拟车辆与头部模型撞击的截面示意图；
图6是根据本发明的另一个实施例的前围上板的截面示意图；
图7是根据本发明的一个实施例的模拟车辆与头部模型撞击试验的示意图；
图8是根据本发明的一个实施例的头部模型的截面示意图；
图9是根据本发明的一个实施例的模拟车辆与头部模型撞击试验的结果曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种前围上板结构，图3是根据本发明的一个实施例的模拟车辆与头部模型撞击的截面示意图，图4是根据本发明的一个实施例的前围上板的截面示意图。如图3和图4所示，前围上板结构包括上部连接板1、中部支撑板和下部连接板3。上部连接板1与车辆的前挡风玻璃4相连且与前挡风玻璃4平行设置，上部连接板1设置成在受到预设撞击力时发生形变，以吸收撞击产生的作用力。中部支撑板包括第一部分21，第一部分21的后侧边缘与上部连接板1的前侧边缘连接且两者形成开口朝向车辆的驾驶室方向的第一钝角结构。第一钝角结构的角度值为100°至150°中任意一值，可以为110°、115°、120°或者其他在100°至150°之间的任意一值，只要在头部模型6与车辆发生撞击时上部连接板1和第一部分21可以发生形变即可。
可选地，第一钝角结构的角度值为110°至130°中任意一值，可以为110°、115°、120°或者其他在110°至130°之间的任意一值，只要在头部模型6与车辆发生撞击时上部连接板1和第一部分21可以发生形变即可，在一个优选地实施例中，第一钝角结构的角度值为120°。
如图3和图4所示，第一部分21设置成在外力作用下可以发生形变，当预设撞击力撞击至上部连接板1后，上部连接板1发生形变并引起第一部分21发生形变，通过上部连接板1和第一部分21的形变吸收撞击产生的作用力。下部连接板3的前侧与中部支撑板远离上部连接板1的一侧连接，后侧与车辆的排水槽5连接。如图3所示，车辆还包括前围板盖板7、发动机盖8和前围上盖板支撑板9，前围上盖板支撑板9与排水槽5连接，前围上盖板7与前挡风玻璃4连接，6为头部模型。中部支撑板还包括第二部分22，第二部分22的前侧边缘与第一部分21的前侧边缘连接且两者之间的连接部构造成朝车辆的驾驶室方向开口的第二钝角结构。第二钝角结构的角度值为100°至150°中任意一值，可以为110°、115°、120°或者其他在100°至150°之间的任意一值，只要在头部模型6与车辆发生撞击时第一部分21可以发生形变即可。
可选地，第二钝角结构的角度值为110°至130°中任意一值，可以为110°、115°、120°或者其他在100°至150°之间的任意一值，只要在头部模型6与车辆发生撞击时第一部分21可以发生形变即可，在一个优选地实施例中第二钝角结构的角度值为120°。
下部连接板3与中部支撑板的第二部分22的后侧边缘连接且两者形成开口朝向车辆的驾驶室方向开口的第五钝角，在一个优选地实施例中，第五钝角结构为170°。
如图3和图4所示，本实施例中的前围上板结构呈C字型，通过将中间支撑板与上部连接板1的连接位置和中部支撑板的形状改变，使得头部模型6的撞击点落在上部连接板1的远离中部支撑板的一侧悬空边，这样可以避免在头部模型6与车辆发生撞击时的撞击点出现R角和支撑。进一步地，上部连接板1与第一部分连接，使得中部支撑板产生的支撑力远离撞击点，从而实现上部连接板1在受到预设撞击时发生形变、吸收预设撞击力，最终弱化对头部模型6的伤害。
再进一步地，将中部支撑板设计为两段即第一部分21和第二部分22，在发生撞击时，因上部连接板1自身的后端悬空边缺少支撑，在预设撞击力的作用下向下形变，随后撞击力传递至第一部分21，第一部分21发生形变，实现两次形变，吸收更多的撞预设击力，最大限度地在撞击时保护头部模型6。
图5是根据本发明的另一个实施例的模拟车辆与头部模型撞击的截面示意图，图6是根据本发明的另一个实施例的前围上板的截面示意图。如图5和图6所示，中部支撑板还包括第三部分23，第三部分23的前侧边缘与第二部分22的后侧边缘连接且两者之间的连接部构造成朝车辆的车头方向开口的第三钝角结构，第二部分22、第三部分23及第三钝角结构形成一容置腔。在一个优选地实施例中，容置腔实际为发动机舱。如此设计，既可以实现在撞击发生时保护行人，也可以将增加前围上板结构与排水槽5之间的空间，为排水槽5中的雨刮等部件的布置留足位置，且结构更加灵活。
下部连接板3与中部支撑板的第三部分23的后侧边缘连接且两者形成开口朝向车辆的驾驶室方向的第四钝角结构，在一个优选地实施例中，第四钝角结构的角度值为160°。
如图5和图6所示，在本实施例中，上部连接板1和第一部分21之间的夹角范围为95°至120°，在一个优选地实施例中，该值为100°。第一部分21和第二部分22之间的夹角范围为95°至120°，在一个优选地实施例中，该值为110°。
为了更明确的表述本发明的技术方案，下面结合头部模型与车辆发生碰撞的试验进行论述，试验中将上述第一个实施例中的前围上板结构与现有技术中的前围上板结构进行比较。
通过试验测得头部伤害值HIC，从而确定头部空间，以便最大程度地降低对头部造成的伤害，头部伤害值HIC通过以下公式1计算获得：
其中：a为测量出的合成加速度，以g为单位(1g＝9.81m/s2)；t1和t2为在冲击过程中的两个时刻(以s为单位)，表示记录开始和记录结束两个时刻之间的某一段时间间隔，在该时间间隔内HIC取最大值(t2-t1≤15ms)。
需要注意的是，头部空间是指行人保护头部撞击车辆前部结构时，变形压溃吸收能量所需的空间。
图8是根据本发明的一个实施例的头部模型的截面示意图。
如图8所示，头部模型6包括底板61、加速度传感器63、皮肤62和球体64，头部模型6的直径可以为12mm至18mm，在本试验中选用直径为165mm的头部模型6。
按照以下步骤进行试验：
A.车辆准备：车辆以正常行驶姿态固定在支撑架上或是驻车制动器制动状态停放在水平面上；
B.头部模型准备：直径为165mm的圆形状头部模型；
C.头部模型冲击器推进：头部模型冲击器以一定的角度和速度撞向车辆，撞击前处于自由飞行状态；
D.冲击速度测量和记录；
E.通过上述公式1计算头部伤害值HIC。
图7是根据本发明的一个实施例的模拟车辆与头部模型撞击试验的示意图。图7中箭头表示头部模型6撞击的方向。
图9是根据本发明的一个实施例的模拟车辆与头部模型撞击试验的结果曲线图，其中ACC表示测量出的合成加速度。如图9所示，本发明提供的前围上板结构相比于现有技术中的前围上板在头部模型上明显降低，头部伤害值HIC峰值下降614，折算成百分比即降低约36％，且从图9可以看出，本发明提供的前围上板结构的头部伤害值的峰值在现有技术之后，更进一步降低了头部伤害，因此，本发明提供的前围上板结构更优，更有利于在碰撞时保护行人。
特别地，本发明还提供一种车辆，包括上述前围上板结构，同样可以起到在与行人发生碰撞时减小对行人的伤害。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (9)
1.一种前围上板结构，用于车辆与行人发生碰撞时保护行人，其特征在于，包括：
上部连接板，与所述车辆的前挡风玻璃相连且与所述前挡风玻璃平行设置，所述上部连接板设置成在受到预设撞击力时发生形变，以吸收撞击产生的作用力；
中部支撑板，包括第一部分，所述第一部分的后侧边缘与所述上部连接板的前侧边缘连接且两者形成开口朝向所述车辆的驾驶室方向的第一钝角结构，所述第一部分设置成在外力作用下可以发生形变，当所述预设撞击力撞击至所述上部连接板后，所述上部连接板发生形变并引起所述第一部分发生形变，通过所述上部连接板和所述第一部分的形变吸收撞击产生的作用力；
下部连接板，其前侧与所述中部支撑板远离所述上部连接板的一侧边缘连接，其后侧与所述车辆的排水槽连接；
所述中部支撑板还包括第二部分，所述第二部分的前侧边缘与所述第一部分的前侧边缘连接且两者之间的连接部构造成朝所述车辆的驾驶室方向开口的第二钝角结构。
2.根据权利要求1所述的前围上板结构，其特征在于，所述中部支撑板还包括第三部分，所述第三部分的前侧边缘与所述第二部分的后侧边缘连接且两者之间的连接部构造成朝所述车辆的车头方向开口的第三钝角结构，所述第二部分、所述第三部分及所述第三钝角结构形成一容置腔。
3.根据权利要求2所述的前围上板结构，其特征在于，所述下部连接板与所述中部支撑板的所述第三部分的后侧边缘连接且两者形成开口朝向所述车辆的所述驾驶室方向的第四钝角结构。
4.根据权利要求1所述的前围上板结构，其特征在于，所述下部连接板与所述中部支撑板的所述第二部分的后侧边缘连接且两者形成开口朝向所述车辆的所述驾驶室方向开口的第五钝角结构。
5.根据权利要求1所述的前围上板结构，其特征在于，所述第一钝角结构的角度值为100°至150°中任意一值。
6.根据权利要求5所述的前围上板结构，其特征在于，所述第一钝角结构的角度值为110°至130°中任意一值。
7.根据权利要求1所述的前围上板结构，其特征在于，所述第二钝角结构的角度值为100°至150°中任意一值。
8.根据权利要求7所述的前围上板结构，其特征在于，所述第二钝角结构的角度值为110°至130°中任意一值。
9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的前围上板结构。
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