CN110696928A - 一种基于行人头碰保护的前围上部结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于行人头碰保护的前围上部结构，涉及汽车技术领域。该装置包括发动机罩板、流水槽和前风窗板组件，发动机罩板包括发动机罩外板和发动机罩里板，流水槽包括前围挡板、前围集风板和加强筋板，前风窗板组件包括设于前围集风板顶部的安装板和设于安装板顶部的下装饰板，发动机罩外板与前围集风板之间的竖直距离不小于140mm，下装饰板的竖向投影宽度不小于60mm，且下装饰板远离流水槽的一端与发动机罩外板靠近流水槽的一端沿水平面的跨度距离不大于80mm。本发明提供的基于行人头碰保护的前围上部结构,在满足流水槽、下装饰板和安装板基础性能要求的基础上，提供一种能够充分吸收碰撞冲击能量，并提高行人保护性能的前围上部结构。

Description

一种基于行人头碰保护的前围上部结构

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种基于行人头碰保护的前围上部结构。

背景技术

随着汽车行业的高速发展，汽车普及率越来越高，日益复杂的交通路况导致碰撞事故频发。我国每万车死亡人数达到6.2人，是日本等世界发达国家的4～10倍。近年来，随着汽车制造技术的不断进步，汽车的安全措施日益完善，从而大大提高了驾驶的安全性和对乘员的保护。然而，在道路交通事故中，行人往往是最大的受害群体，据调查，世界各国行人因交通事故所受伤害身体部位中，头部占比31.4％，因此，开展对于行人安全的碰撞分析研究就具有十分重要的意义，也是碰撞安全开发人员不可推卸的责任。

目前已经出现了一种常用的防护技术其通过增加结构来吸收撞击时行人受到的冲击力，例如在前围上增加充气气囊，在机罩下方增加一块密封件及风窗下装饰板弱化提高吸能，在发动机罩后缘增加一块装饰件来提高碰撞时吸能等操作。通过增加结构虽然能在一定程度上减弱撞击时行人受到的冲击力，但是其没有从源头上解决问题，减弱程度有限，且增加的结构往往占据一定的空间，势必牺牲了汽车其他部件的空间或性能。

行人头碰的伤害主要来自发动机罩和前挡风玻璃，发动机罩在受到撞击向下溃缩变形时，会被前风窗下装饰板及流水槽阻碍，导致行人头碰的伤害值较大甚至引发死亡。目前常用车型的前围上部流水槽结构通常有两种，一种是直接焊接在前风窗下横梁外板上的U型流水槽，由于此种流水槽距离发动机罩一般较远，在Z向高度较高的情况下为提升自身刚度模态及NVH性能会在其下方焊接一块加强板，由于刚度较大变形困难从而导致行人头碰伤害值一般较高；另一种是受整车造型影响，前风窗下横梁外板非常靠前，U型流水槽靠后，无法为前风窗下装饰板提供安装点，此时需要在U型流水槽上焊接一块钣金，同时为提升其刚度与NVH性能会在其下方焊接一块加强板，也会导致行人头碰伤害值较高。因此，如何提高对行人的碰撞保护性能，以减少交通事故中的人员伤亡为主要研究方向。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于行人头碰保护的前围上部结构,在满足流水槽、下装饰板和安装板基础性能要求的基础上，提供一种能够充分吸收碰撞冲击能量，并提高行人保护性能的前围上部结构。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

发动机罩板，其包括发动机罩外板和位于所述发动机罩外板下方的发动机罩里板；

流水槽，其位于所述发动机罩板下方，所述流水槽包括前围挡板、前围集风板和加强筋板，所述加强筋板位于前围集风板的下方，所述前围挡板设于所述前围集风板的一侧并与其形成V形结构，所述发动机罩外板与前围集风板之间的竖直距离不小于140mm；

前风窗板组件，其包括设于所述前围集风板顶部的安装板和设于所述安装板顶部的下装饰板，所述下装饰板的竖向投影宽度不小于60mm，且所述下装饰板远离所述流水槽的一端与所述发动机罩外板靠近所述流水槽的一端沿水平面的跨度距离不大于80mm。

在上述技术方案的基础上，所述前围挡板同前围集风板的连接处与所述发动机罩外板的竖直距离不小于220mm，所述发动机罩外板与发动机罩里板之间的垂直距离不小于40mm，所述安装板的顶部至底部的竖直距离不小于50mm。

在上述技术方案的基础上，所述发动机罩外板靠近所述流水槽的一端与所述加强筋板远离所述前围挡板的一端沿水平面的跨度距离不大于35mm。

在上述技术方案的基础上，所述前围上部结构还包括前挡风玻璃，所述下装饰板包括第一挡水件和第二挡水件，所述第一挡水件的一端与所述前挡风玻璃相连且之间的夹角不小于95°，另一端与所述第二挡水件的一端相连，所述第二挡水件远离所述第一挡水件的一面与行人头碰试验方向的夹角不小于60°。

在上述技术方案的基础上，所述下装饰板从左至右还包括连接件、第一结构件和第二结构件，所述第一结构件的一端与所述连接件相连，另一端与所述第二结构件相连并与所述第二结构件构成Z字型结构，所述第一结构件与第二结构件相连处的夹角不小于110°，所述连接件的底部与所述安装板顶部相连，所述连接件远离所述第一结构件的一端与所述第二挡水件远离所述第一挡水件的一端相连。

在上述技术方案的基础上，所述前围上部结构还包括一设于所述前挡风玻璃下方的横梁外板，所述横梁外板包括一竖直部，且所述竖直部与前挡风玻璃的夹角不小于60°，所述竖直部与前围挡板同前围集风板相连的一面的夹角不小于160°，所述前围挡板同前围集风板相连的一面的夹角不小于85°。

在上述技术方案的基础上，所述第二挡水件远离所述第一挡水件的一面上设有网状孔洞，所述第一挡水件和第二挡水件的顶角和连接处的角均为圆角，所述第一结构件和第二结构件的连接处也为圆角。

在上述技术方案的基础上，所述第二结构件与连接件的连接处的顶角处设有多道减弱槽，所述第一结构件和第二结构件的连接处也设有一所述减弱槽。

在上述技术方案的基础上，所述下装饰板的厚度为1.8-2mm。

在上述技术方案的基础上，所述安装板远离所述流水槽的一侧面上贴设有隔音隔热棉。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，结构简单，零件数量少，拆装方便，成本较低，主要通过三个方面来降低行人头碰的伤害值。其一，通过增加发动机罩外板与前围集风板之间的竖直距离来增大发动机罩后缘下部零件的溃缩空间，从而增加整个碰撞区域外轮廓与内部结构零件之间的距离，使碰撞变形行程加大，充分吸收碰撞能量；其二，通过限定下装饰板的竖向投影宽度，同时限定下装饰板远离流水槽的一端与发动机罩外板靠近流水槽的一端沿水平面的跨度距离，减少发动机罩后缘下部布置硬点零件与发动机罩的x向的重叠面积，从而减少前围上部零件在机罩内的深入量，减少形变阻碍；其三，对前围上部结构设置圆角并做局部减弱处理，引导零件在受到较大破坏能量时朝设定方向产生变形甚至断裂从而吸收更多碰撞能量，从以上三个方面来从结构的根本提高碰撞时对行人的保护性能。

附图说明

图1为本发明实施例中的基于行人头碰保护的前围上部结构的结构示意图；

图2为本发明实施例中的基于行人头碰保护的前围上部结构的反应高度和角度的示意图。

图中：1-发动机罩板，10-发动机罩外板，11-发动机罩里板，20-前围挡板，21-前围集风板，22-加强筋板，30-下装饰板，301-连接件，302-第一结构件，303-第二结构件，304-第一挡水件，305-第二挡水件，31-安装板，4-前挡风玻璃，5-横梁外板，50-竖直部，6-隔音隔热棉，7-碰撞物，8-密封条。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种基于行人头碰保护的前围上部结构，包括发动机罩板1、流水槽和前风窗板组件，其中，发动机罩板1包括发动机罩外板10和发动机罩里板11，发动机罩里板11位于发动机罩外板10的下方；流水槽位于发动机罩板1的下方，流水槽具体包括前围挡板20、前围集风板21和加强筋板22，加强筋板22位于前围集风板21的下方，并焊接形成盒形结构，前围挡板20设于前围集风板21的一侧并与其形成V形结构；前风窗板组件包括设于前围集风板21顶部的安装板31和设于安装板31顶部的下装饰板30，前围集风板21为安装板31提供安装点及密封面，安装板31为下装饰板30提供安装点及密封面。

参见图1-图2所示，发动机罩外板10与前围集风板21之间的竖直距离H1不小于140mm，以保证发动机罩板1在受到碰撞变形时有足够大的溃缩空间，下装饰板30的竖向投影宽度L1不小于60mm，且下装饰板30远离流水槽的一端与发动机罩外板10靠近流水槽的一端沿水平面的跨度距离L2不大于80mm，以减少前围上部零件如安装板31、下装饰板30等在发动机罩内的深入量，使得结构尽可能的紧凑，当由行人等碰撞物7撞击发动机罩板1后，能够有效减少对发动机罩外板10和发动机罩里板11变形的阻碍，让其充分变形吸收能量。其中，这里说的深入量是指前围上部零件相对于车头的距离，距离越近则深入量越大，与车头距离越大，则深入量越小。

具体的，流水槽的主要功能是和前围板总成一起隔断乘员舱与发动机舱，并把沿着前挡风玻璃4流下来的雨水排向车外，保持机舱内部的相对干燥，承载前挡风玻璃4、机罩铰链、制动、雨刮、仪表板、风窗盖板、空调等功能件的安装与匹配。流水槽的位置一般位于前挡风玻璃4及仪表板的前下方，发动机舱的后方，因此才能与前围板总成一起隔断乘员舱与发动机舱。以流水槽中的前围集风板21为参照来限定溃缩空间是因为流水槽的部件如前围挡板20、前围集风板21和加强筋板22都是钣金件，一般钣金厚度不小于1mm，且强度大，而且均是相互焊接形成的开口C型结构，非常难变形，属于机罩下方的结构硬点，当发生行人碰撞时，流水槽很难发生变形，所以以此来定义机罩的溃缩空间。优选地，在保证汽车的其他发动机罩外板10与前围集风板21之间的竖直距离H1以140mm为最佳，当由行人等碰撞物7撞击发动机罩外板10后，由于整个碰撞区域外轮廓即发动机罩板1与其下方的内部结构零件之间的距离增加，使碰撞变形行程即溃缩空间加大，从而能够充分吸收碰撞能量，能够有效降低行人头碰伤害值。

进一步的，参见图1-图2所示，前围挡板20同前围集风板21的连接处与发动机罩外板10的竖直距离H2不小于220mm，发动机罩外板10与发动机罩里板11之间的垂直距离H5不小于40mm，安装板31的顶部至底部的竖直距离H3不小于50mm，即为下装饰板30的右侧顶部与安装板31的底部的竖直距离，下装饰板30的最高点与发动机罩外板10的垂直距离H4不小于13mm。进一步地限定发动机罩外板10与发动机罩里板11之间的垂直距离H5，是因为发动机罩外板10与发动机罩里板11之间均是空腔，没有任何结构阻碍发动机罩外板10的变形，因此此处吸能效果最佳，所以在总的140mm高的溃缩空间中这一处需要尽量做大增大吸能效果；限定安装板31的顶部至底部的竖直距离H3主要是为了保证总的溃缩空间的高度达到140mm的要求；限定下装饰板30的最高点与发动机罩外板10的垂直距离H4主要是为了满足空调进气量的要求，太小了会导致进气压力太大，空调鼓风机工作噪音大。另外以上结构的限定还能够保证下装饰板30中的第一挡水件304和第二挡水件305对发动机罩里板11的遮蔽美观性，防止车外行人对钣金的裸露可见，也能够保证空调进气的通畅，压降不会太大。另外，发动机罩外板10靠近流水槽的一端与加强筋板22远离前围挡板20的一端沿水平面的跨度距离L3不大于35mm，进一步的减少了流水槽在发动机罩板1内的深入量，减少对发动机机罩外板10和发动机罩里板11的变形阻碍，让其充分变形吸收能量，保护行人。

进一步的，参见图1-图2所示，前围上部结构还包括前挡风玻璃4，下装饰板30包括第一挡水件304和第二挡水件305，第一挡水件304的一端与前挡风玻璃4相连且之间的夹角

不小于95°，该角度主要是为了在碰撞变形时有足够的空间可以往车尾的方向溃缩，同时也增加了零件自身的使用刚度。第一挡水件304的另一端与第二挡水件305的一端相连，第二挡水件305远离第一挡水件304的一面与行人头碰试验方向的夹角不小于60°，这里的行人头碰试验方向为行业标准，具体为3.5kg儿童头型与水平面的夹角为50°±2°，4.5kg成人头型与水平面的夹角为65°±2°。其中，第二挡水件305与行人头碰试验方向的夹角90°为最佳，可以有效的减小头部的硬点支撑，但是角度太大后会导致深入量太大，同时也不利于结构刚度，综合考虑后，60°兼顾结构刚度和行人保护性能。

参见图1-图2所示，下装饰板30从左至右还包括连接件301、第一结构件302和第二结构件303，第一结构件302的一端与连接件301相连，另一端与第二结构件303相连并与第二结构件303构成Z字型结构，第一结构件302与第二结构件303相连处的夹角不小于110°，第二结构件303的顶部通过密封条8与发动机罩里板11的底部相连，连接件301的底部与安装板31顶部相连，连接件301远离第一结构件302的一端与第二挡水件305远离第一挡水件304的一端相连。这里第一结构件302与第二结构件303的夹角不小于110°主要是为了降低第二结构件303与发动机罩里板11连接的结构刚度，锐角的结构刚度太强，不易在需要变形时产生变形。

进一步的，参见图1-图2所示，前围上部结构还包括一设于前挡风玻璃4下方的横梁外板5，横梁外板5包括一竖直部50，且竖直部50与前挡风玻璃4的夹角

不小于60°，竖直部50与前围挡板20同前围集风板21相连的一面的夹角

不小于160°，前围挡板20同前围集风板21相连的一面的夹角

不小于85°。以上角度的调整和限制是为了减少或限制流水槽、下装饰板30和安装板31等的深入量，尽可能少的影响碰撞时发动机罩板1的变形，同时增加溃缩空间的高度，提供变形空间。

进一步的，参见图1-图2所示，第二挡水件305远离第一挡水件304的一面上设有网状孔洞，减弱了其本身的结构刚度的同时也便于内部的空气流通，第一挡水件304和第二挡水件305的顶角和连接处的角均为圆角，第一结构件302和第二结构件303的连接处也为圆角，更利于变形。另外，第二结构件303与连接件301的连接处的顶角处设有多道减弱槽，第一结构件302和第二结构件303的连接处也设有一减弱槽。采用以上结构后，前围上部结构的以上零件首先能够满足刚性与模态要求，其次使其在受到指定方向范围的载荷后，整体结构能够按照设定的方向产生足够大的塑性形变，在局部位置甚至能够破坏断裂，随着碰撞能量的吸收，能够有效降低行人头碰的伤害值。

具体的，下装饰板30选用弹性模量较低的原材料，且减薄材料的厚度，由常规的2.5mm减至1.8-2mm，从而减小其刚度。但随着原材料弹性模量的降低，耐热性能一般也会相应的跟随降低，因此，安装板31远离流水槽的一侧面上贴设有隔音隔热棉6，从而避免因机舱热气传递导致下装饰板30及安装板31变形。安装板31用塑料代替传统的钢材，通过螺栓固定在前围集风板21上，能够使发动机罩板1下方的构件的高度降低50mm以上，从而使发动机罩外板10与前围集风板21距离140mm以上，远高于目前国内外主机厂推荐的吸能空间要求，总体来说，材料的改进降低了前围上部结构的零件的自身刚性，并提高吸能效果，降低零件中结构硬点的高度，能够进一步提升行人保护性能。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于，其包括：

发动机罩板(1)，其包括发动机罩外板(10)和位于所述发动机罩外板(10)下方的发动机罩里板(11)；

流水槽，其位于所述发动机罩板(1)下方，所述流水槽包括前围挡板(20)、前围集风板(21)和加强筋板(22)，所述加强筋板(22)位于前围集风板(21)的下方，所述前围挡板(20)设于所述前围集风板(21)的一侧并与其形成V形结构，所述发动机罩外板(10)与前围集风板(21)之间的竖直距离H1不小于140mm；

前风窗板组件，其包括设于所述前围集风板(21)顶部的安装板(31)和设于所述安装板(31)顶部的下装饰板(30)，所述下装饰板(30)的竖向投影宽度L1不小于60mm，且所述下装饰板(30)远离所述流水槽的一端与所述发动机罩外板(10)靠近所述流水槽的一端沿水平面的跨度距离L2不大于80mm。

2.如权利要求1所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述前围挡板(20)同前围集风板(21)的连接处与所述发动机罩外板(10)的竖直距离H2不小于220mm，所述发动机罩外板(10)与发动机罩里板(11)之间的垂直距离H5不小于40mm，所述安装板(31)的顶部至底部的竖直距离H3不小于50mm。

3.如权利要求1所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述发动机罩外板(10)靠近所述流水槽的一端与所述加强筋板(22)远离所述前围挡板(20)的一端沿水平面的跨度距离L3不大于35mm。

4.如权利要求1所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述前围上部结构还包括前挡风玻璃(4)，所述下装饰板(30)包括第一挡水件(304)和第二挡水件(305)，所述第一挡水件(304)的一端与所述前挡风玻璃(4)相连且之间的夹角

不小于95°，另一端与所述第二挡水件(305)的一端相连，所述第二挡水件(305)远离所述第一挡水件(304)的一面与行人头碰试验方向的夹角

不小于60°。

5.如权利要求4所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述下装饰板(30)从左至右还包括连接件(301)、第一结构件(302)和第二结构件(303)，所述第一结构件(302)的一端与所述连接件(301)相连，另一端与所述第二结构件(303)相连并与所述第二结构件(303)构成Z字型结构，所述第一结构件(302)与第二结构件(303)相连处的夹角不小于110°，所述连接件(301)的底部与所述安装板(31)顶部相连，所述连接件(301)远离所述第一结构件(302)的一端与所述第二挡水件(305)远离所述第一挡水件(304)的一端相连。

6.如权利要求4所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述前围上部结构还包括一设于所述前挡风玻璃(4)下方的横梁外板(5)，所述横梁外板(5)包括一竖直部(50)，且所述竖直部(50)与前挡风玻璃(4)的夹角不小于60°，所述竖直部(50)与前围挡板(20)同前围集风板(21)相连的一面的夹角

不小于160°，所述前围挡板(20)同前围集风板(21)相连的一面的夹角

不小于85°。

7.如权利要求5所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述第二挡水件(305)远离所述第一挡水件(304)的一面上设有网状孔洞，所述第一挡水件(304)和第二挡水件(305)的顶角和连接处的角均为圆角，所述第一结构件(302)和第二结构件(303)的连接处也为圆角。

8.如权利要求5所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述第二结构件(303)与连接件(301)的连接处的顶角处设有多道减弱槽，所述第一结构件(302)和第二结构件(303)的连接处也设有一所述减弱槽。

9.如权利要求1所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述下装饰板(30)的厚度为1.8-2mm。

10.如权利要求1所述的一种基于行人头碰保护的前围上部结构，其特征在于：所述安装板(31)远离所述流水槽的一侧面上贴设有隔音隔热棉(6)。

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