CN113353153A - 可压溃吸能式非金属前舱盖以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可压溃吸能式非金属前舱盖和车辆，前舱盖包括非金属制成的前舱盖外板和前舱盖内板，所述前舱盖外板和所述前舱盖内板扣合固定，且二者之间形成有空腔，所述空腔内填充有发泡填充物。所提供的车辆和可压溃吸能式非金属前舱盖，在前舱盖外板和前舱盖内板之间填充有发泡填充物，发泡填充物具有可持续稳定压溃吸能的作用，当与行人发生碰撞工况时，可负责发生稳定可控的压溃变形，吸收碰撞能量，降低头部减速度，减小头部碰撞伤害，从而达到保护行人的目的。而且具有增强局部抗凹性能、隔音降噪的作用。非金属的前舱盖也具有密度小，重量轻的特点。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种可压溃吸能式非金属前舱盖以及车辆。
背景技术
传统汽车前舱盖多由低碳合金钢板冲压、焊接、卷边制成。其零件数量较多，重量较大，使用的模具成型复杂，工序繁多，费用昂贵。伴随着汽车向轻量化，电气化发展的趋势，降低重量和成本的诉求变得越来越强烈。而非金属材料有着密度低，易成型，价格低廉等区别于金属材料的优良性能，得到更多的应用。
比如，现有技术中存在由高分子材料或碳纤维材质或SMC材质制成的前舱盖。然而，上述材质制成的前舱盖，虽然可减小重量和简化成型工艺，这些前舱盖的结构是对行人撞击不友好的设计，行人头部碰撞时易发生破裂，严重时危及行人生命安全。
发明内容
本发明提供一种可压溃吸能式非金属前舱盖，包括非金属制成的前舱盖外板和前舱盖内板，所述前舱盖外板和所述前舱盖内板扣合固定，且二者之间形成有空腔，所述空腔内填充有发泡填充物。
可选地，所述前舱盖外板和所述前舱盖内板通过粘胶粘接固定，或通过针刺热熔焊固定。
可选地，所述前舱盖外板和所述前舱盖内板通过定位销预定位。
可选地，所述前舱盖外板和所述前舱盖内板的四周通过粘胶粘接；且，所述前舱盖外板和所述前舱盖内板，一者的四周以内的中部，设有至少一个突出的中部粘胶平台，通过所述中部粘胶平台与另一者对应的位置粘接，所述发泡填充物环绕所述中部粘胶平台。
可选地，沿横向设有多个所述中部粘胶平台，相邻所述中部粘胶平台之间形成沿纵向延伸的沟槽，所述沟槽布置有纵筋和多个横筋，所述发泡填充物填充于所述沟槽内。
可选地，所述前舱盖内板的后部两侧设有插接到车体的插销，所述插销具有能够插入车体结构及附件的楔形插头，和/或，所述插销的竖向断面为Z形。
可选地，所述前舱盖内板设有多个向所述空腔注入发泡填充物的发泡浇注口。
可选地，所述前舱盖内板底部的两侧设有正碰诱导折弯槽。
可选地，所述前舱盖外板注塑成型，注塑材料包括聚丙烯、三元乙丙橡胶、滑石粉。
可选地，所述发泡填充物包括发泡聚丙烯，和/或，所述前舱盖内板的材质包括长玻纤增强尼龙。
可选地，所述前舱盖内板的前部设有预埋螺母，以与车体结构及附件连接。
本发明还提供一种车辆，包括车体结构及附件，以及与车体结构及附件连接的前舱盖，所述前舱盖为上述任一项所述的可压溃吸能式非金属前舱盖。
本发明所提供的车辆和可压溃吸能式非金属前舱盖，在前舱盖外板和前舱盖内板之间填充有发泡填充物，发泡填充物具有可持续稳定压溃吸能的作用，当与行人发生碰撞工况时，可负责发生稳定可控的压溃变形，吸收碰撞能量，降低头部减速度，减小头部碰撞伤害，从而达到保护行人的目的。而且具有增强局部抗凹性能、隔音降噪的作用。非金属的前舱盖也具有密度小，重量轻的特点。
作为进一步的方案，前舱盖外板由包括聚丙烯、三元乙丙橡胶、滑石粉的材料注塑成型，具备韧性大的特性，可保持接触面结构的完整性，避免产生可能造成头部外伤的毛刺、锐边、尖棱等缺陷。
作为进一步的方案，前舱盖内板采用长玻纤增强尼龙，弹塑性兼备，和前舱盖外板配合形成空腔，起到支撑作用，负责保持前舱盖的结构刚度和强度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的行人头部碰撞保护试验示意图；
图2为本发明实施例所提供可压溃吸能式非金属前舱盖的爆炸示意图；
图3为图2中非金属前舱盖的对称中心面剖视图；
图4为图2中前舱盖内板顶部示意图；
图5为图2中前舱盖内板底部示意图；
图6为图2中非金属前舱盖的插销处局部剖视图；
图7-1为图6中A-A向剖视图；
图7-2为7-1中侧移一定距离后的剖视图；
图8为本发明所提供的非金属前舱盖与普通前舱盖在实验过程中，头部伤害与加速度波形相关性的对比原理图。
图1-8中附图标记说明如下：
1-头锤碰撞器，2-前舱盖，3-车体结构及附件，31-车体卡座；
21-前舱盖外板，212定位销，22-粘胶，221-环形粘胶层，222-前部粘胶层，223-后部粘胶层，224中部粘胶层，23-发泡填充物；
24-前舱盖内板；241-前部粘胶平台，242-预埋螺母，243-后部粘胶平台，244-纵筋，245-横筋，246-中部粘胶平台，247-插销，248-密封平台，249-定位销孔，24a-发泡浇注口，24b-正碰诱导折弯槽。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的行人头部碰撞保护试验示意图；图2为本发明实施例所提供可压溃吸能式非金属前舱盖2的爆炸示意图图3为图2中非金属前舱盖2的对称中心面剖视图，示出的是装配后的状态，非爆炸示意图；图4为图2中前舱盖内板24顶部示意图。。
本发明实施例提供一种可压溃吸能式非金属前舱盖，如图1所示，非金属的前舱盖2位于车辆的前端，如图2所示，该实施例中非金属的前舱盖2包括前舱盖外板21和前舱盖内板24，显然，前舱盖外板21和前舱盖内板24均是非金属材料制成。前舱盖外板21和前舱盖内板24扣合固定，二者之间需要形成有一定的空腔，然后在空腔内充入发泡填充物23，则形成非金属的前舱盖2，其前舱盖外板21和前舱盖内板24之间夹有发泡填充物23。发泡填充物23可包括但不限于发泡聚丙烯(EPP)，发泡填充物23具有可持续稳定压溃吸能的作用，而且具有增强局部抗凹性能、隔音降噪的作用。
如图4所示，前舱盖内板24的前部可设有预埋螺母242，以与车体结构及附件3连接，前舱盖内板24的后部还可设置与车体结构及附件3连接的插销247，从而将整个前舱盖2与车体结构及附件3实现连接。当然，整个前舱盖2也可以通过其他方式与车体结构及附件3连接，比如一般的螺栓连接等。
请继续参考图2，前舱盖外板21和前舱盖内板24的固定方式，可以是粘胶23粘接，粘接易于实施，固定可靠，可保持前舱盖2结构稳定，而且也易保证前舱盖外板21和前舱盖内板24之间形成相对密闭的空腔，便于发泡填充物23的注入和定型。此外，粘胶23同时具有较大的阻尼系数，能够吸收部分碰撞能量。
可以理解，前舱盖外板21和前舱盖内板24不限于粘接固定，比如，也可以焊接固定，具体焊接方式可以是针刺热熔焊。粘接时，至少前舱盖外板21和前舱盖内板24的四周需要焊接，如此二者之间可以形成密闭的空腔，当然，可以尽量增加粘接面积，以保证固定可靠性，图2中粘接后形成的粘胶22，包括最外侧的环形粘胶层221，与前舱盖内板24的顶部四周形态匹配。
前舱盖外板21和前舱盖内板24在粘接固定前可预定位，以保证粘接的顺利进行。具体可通过定位销212预先定位，如图3所示，前舱盖外板21和前舱盖内板24的前、后分别通过定位销212插接定位，图5中示出前舱盖内板24设有定位销孔249，前舱盖外板21相应也具有定位销孔。
关于粘接固定，请继续参考图4，前舱盖内板24的顶部，在其前端部位置设有前部粘胶平台241，具体在前端部两侧分别设有一个前部粘胶平台241，前部粘胶平台241相对于前端部向上凸出，另外，在后端部位置的两侧也分别设有一个后部粘胶平台243，同样相对后端部向上凸出。对应于图2中，粘胶22包括位于前部的两块前部粘胶层222，位于后部的两块后部粘胶层223，图2为示意，实际上粘胶层的厚度很薄，可以忽略。
另外，继续参考图4，前舱盖内板24顶部的中部设有至少一个中部粘胶平台246，这里的中部指代四周以内的部分，并不限定为顶部的中间位置。图4具体设有四个沿横向分布的中部粘胶平台246，对应于图2中的粘胶22包括位于中部的四块中部粘胶层224，需要说明的是，图2中粘胶22包括最外侧的一圈环形粘胶层221，以及前部的两块前部粘胶层222、中部的四块中部粘胶层224、后部的两块后部粘胶层223，其余部分为空。设置的中部粘胶平台246处于空腔当中，则发泡填充物23进入空腔后，会环绕中部粘胶平台246，如此，中部粘胶平台246的设置，还可以增加发泡填充物23与前舱盖内板24的接触面积，增加发泡填充物23与前舱盖内板24结合的牢靠度。
如图4所示，可以沿横向设有多个中部粘胶平台246，且前舱盖内板24顶部相邻的中部粘胶平台246之间形成沿前后方向延伸的纵向沟槽，可以在纵向沟槽中布置前后方向延伸的纵筋244和多个左右方向延伸的横筋245。发泡填充物23需要填充在相邻的中部粘胶平台246之间，上述的纵向沟槽在前舱盖外板21、前舱盖内板24扣合后形成纵向型腔，设置的纵筋244与纵向型腔走势一致，则注入的发泡粒子可以沿纵筋244流动，利于发泡沿纵向型腔扩展填充，并可以在横筋245处聚集，保温一定时间，可满足致密度目标要求的空腔填充。此外，横筋245和纵筋244也可以增加前舱盖内板24的强度，也可以增加发泡填充物23填充后与前舱盖内板24结合的牢靠性。
前舱盖内板24设置多个粘胶平台，可以提高强度，可以理解，粘胶平台设于前舱盖外板21也可以，或者二者都设置。这里前舱盖内板24提供支撑，前舱盖外板21为碰撞接触面，粘接平台更适于设置在前舱盖内板24。
请再看图5，图5为图2中前舱盖内板24底部示意图。
该实施例中前舱盖内板24设有多个发泡浇注口24a，以便于向上述空腔内注入发泡填充物23，可根据性能要求，通过发泡浇注口24a调整浇注量。
图5中可看出，前舱盖内板24的左右侧边，相邻中部粘胶平台246之间，都设置有发泡浇注口24a，这样可以保证从多个位置注入发泡填充物23，确保发泡填充物23填充的致密度要求。当然，发泡浇注口24a的位置和数量不限于此，其他位置也可以设置连通到空腔的发泡浇注口24a。
请继续参考图5，前舱盖内板24底部的两侧还可以设有正碰诱导折弯槽24b。当车辆发生正碰(车头发生正面碰撞)时，在冲击作用力下，前舱盖2会在正碰诱导折弯槽24b处发生弯折，即前舱盖2会向上拱起，从而起到吸能作用，减少对驾驶人员的伤害。前舱盖内板24的后端还设有横向延伸的密封平台248，以便与车体结构及附件3安装后，保证前舱室(安装发动机、电机的舱室)的密封性。
请继续结合图5，并参考图6-7，图6为图2中非金属前舱盖2的插销247处局部剖视图；图7-1为图6中A-A向剖视图；图7-2为7-1中侧移一定距离后的剖视图。
本实施例中，前舱盖内板24的后部两侧设有插接到车体结构及附件3的插销247，该插销247具有能够插入车体结构及附件3的楔形插头。车体结构及附件3可以设置车体卡座31，楔形插头与车体卡座31配合，从而实现自定位和限位，此种连接方式能够实现反复开启和关闭，便于操作。
此外，如图7-1、7-2所示，插销247的竖直断面呈Z型，当该区域受到撞击时，插销247能够发生拔脱和折断的失效模式，从而获得较大的运动空间，比如行人头部撞击到该区域时，可减小头部加速度，减少头部伤害。
针对上述实施例，前舱盖外板21可以注塑成型，注塑材料可包括聚丙烯、三元乙丙橡胶、滑石粉。该材质制成的前舱盖外板21具有超过100％的断后伸长率，塑性高，在头碰接触面上能够形成友好的面面接触保护，避免锐边等结构缺陷导致的头部外伤。前舱盖内板24的材质可包括长玻纤增强尼龙(PA6+LGF30)，该材质可提供所需的强度和刚度，且有利于造型，从而与前舱盖内板24扣合后形成注入发泡填充物23的空腔。
上述实施例中提供的前舱盖2包括发泡填充物23，发泡填充物23具有压溃吸能的作用，则在车辆的前舱盖2和行人发生碰撞时，可以减少对行人的伤害。对行人伤害的程度可采用HIC(Head Injury Criterion头部伤害准则，定义于GB/T24550中)表征，如下：
头部伤害(HIC)为加速度在某一段时间内(t1-t2)的积分和这段时间长度的关系。
再结合图1理解，按照GB/T24550《汽车对行人的碰撞保护》的试验要求，当头锤碰撞器1和前舱盖外板21接触时，前舱盖外板21发生凹陷挤压内部的发泡填充物23，发泡填充物23发生永久塑性形变吸收碰撞能量，头锤碰撞器1中心采集到的加速度信号从接触开始迅速提升到一定水平，然后在该水平内持续一段时间，加速度波形表现平稳，吸能空间利用率高，避免了前段不吸能后段加速度峰值急剧增加导致的HIC大，伤害风险高的问题。
HIC的高低受到加速度波形的直接影响，如图8所示，图8为本发明所提供的非金属前舱盖2与普通前舱盖2在实验过程中，头部伤害与加速度波形相关性的对比原理图。
添加发泡填充的可压溃吸能式非金属前舱盖2对比其他普通的非金属前舱盖，加速度波形有一个持续较长时间的吸能平台，可持续稳定压溃，头部伤害(HIC)水平较低，HIC＝635，表现为图8中实线曲线，而虚线则是选定的其他类型前舱盖2在进行图1实验时的加速度和时间的曲线，表现为不稳定的压溃，具有较高的峰值，HIC达到1793。
总体而言，本实施例中的前舱盖2，在行人头部碰撞工况中，前舱盖外板21由包括聚丙烯、三元乙丙橡胶、滑石粉的材料注塑成型，具备韧性大的特性，可保持接触面结构的完整性，避免产生可能造成头部外伤的毛刺、锐边、尖棱等缺陷；前舱盖内板24采用长玻纤增强尼龙，弹塑性兼备，和前舱盖外板21配合形成空腔，起到支撑作用，负责保持前舱盖2的结构刚度和强度；且空腔中填充的发泡填充物23的密度可调，则可保证压溃吸能的强度可调，从而负责发生稳定可控的压溃变形，吸收碰撞能量，降低头部减速度，减小头部碰撞伤害，从而达到保护行人的目的。
该前舱盖2的结构简单，成型工艺简洁，安装方便。采用非金属材料，密度小，重量轻，相对传统金属前舱盖减重达40％。并且可增强局部的抗凹性能，另外发泡填充物23的填充能有效的隔绝前舱内的噪声，可取代传统前舱盖的隔音棉，提高车辆的NVH性。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，包括非金属制成的前舱盖外板(21)和前舱盖内板(24)，所述前舱盖外板(21)和所述前舱盖内板(24)扣合固定，且二者之间形成有空腔，所述空腔内填充有发泡填充物(23)。
2.如权利要求1所述的可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，所述前舱盖外板(21)和所述前舱盖内板(24)通过粘胶(22)粘接固定，或通过针刺热熔焊固定。
3.如权利要求2所述的可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，所述前舱盖外板(21)和所述前舱盖内板(24)通过定位销(212)预定位，且所述前舱盖内板(24)设有多个向所述空腔注入发泡填充物(23)的发泡浇注口(24a)。
4.如权利要求2所述的可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，所述前舱盖外板(21)和所述前舱盖内板(24)的四周通过粘胶(22)粘接；且，所述前舱盖外板(21)和所述前舱盖内板(24)，一者的四周以内的中部，设有至少一个突出的中部粘胶平台(246)，通过所述中部粘胶平台(246)与另一者对应的位置粘接，所述发泡填充物(23)环绕所述中部粘胶平台(246)。
5.如权利要求4所述的可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，沿横向设有多个所述中部粘胶平台(246)，相邻所述中部粘胶平台(246)之间形成沿纵向延伸的沟槽，所述沟槽布置有纵筋和多个横筋，所述发泡填充物(23)填充于所述沟槽内。
6.如权利要求1所述的可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，所述前舱盖内板(24)的后部两侧设有插接到车体的插销(247)，所述插销(247)具有能够插入车体结构及附件的楔形插头，和/或，所述插销(247)的竖向断面为Z形。
7.如权利要求1所述的可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，所述前舱盖内板(24)底部的两侧设有正碰诱导折弯槽(24b)，和/或，所述前舱盖内板(24)的前部设有预埋螺母(242)，以与车体结构及附件(3)连接。
8.如权利要求1-7任一项所述的可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，所述前舱盖外板(21)注塑成型，注塑材料包括聚丙烯、三元乙丙橡胶、滑石粉。
9.如权利要求1-7任一项所述的可压溃吸能式非金属前舱盖，其特征在于，所述发泡填充物(23)包括发泡聚丙烯，和/或，所述前舱盖内板(24)的材质包括长玻纤增强尼龙。
10.车辆，包括车体结构及附件(3)，以及与车体结构及附件(3)连接的前舱盖(2)，其特征在于，所述前舱盖(2)为权利要求1-9任一项所述的可压溃吸能式非金属前舱盖。
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