CN113184056B - 一种外板内向凹陷的新型发动机罩 - Google Patents

一种外板内向凹陷的新型发动机罩 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种外板内向凹陷的新型发动机罩，包括：内板，其为框架结构；以及外板，其包括板体、延伸部和凹陷部；其中，所述延伸部弯折设置在所述板体的两端，且所述延伸部与所述内板相连接，所述凹陷部设置在所述板体上的头部撞击区域；填充层，其一侧与所述凹陷部相匹配，另一侧与所述板体形成同一平面。本发明具有减轻碰撞伤害、提高发动机罩轻量化的特点。

Description

一种外板内向凹陷的新型发动机罩
技术领域
本发明涉及发动机零部件技术领域，更具体的是，本发明涉及一种外板内向凹陷的新型发动机罩。
背景技术
近年，汽车事故的行人保护越发受到重视，行人保护性能正作为汽车用发动机罩的等级的指标逐渐被关注。一方面，汽车由于发动机的高输出化，发动机逐渐大型化，并且，由于多功能化使得发动机室内的部件也逐渐增加，因此，行人保护所需的发动机罩下的空间也变小。
一般来说，行驶中的轿车与行人发生碰撞时，由于惯性作用，行人上半身会往车身方向绕转，导致行人头部与发动机罩相撞。由于发动机罩下面存在许多硬点(如减震塔、发动机、前挡风玻璃下边框等)，行人头部与硬点相撞后产生巨大的加速度，容易造成头部损伤。
现有技术中，对于行人保护的汽车用发动机罩的改造主要包括两方面，一方面是通过对汽车用发动机罩的本体结构进行改造：一种是通过在外板和内板之间设置隔着空间部的截面结构，另一种是通过在内板上设置深度不同的多个凹坑进行空间部的扩充；另一方面是通过对汽车用发动机罩上添加结构进行改造：发动机罩后端能在车辆与行人发生碰撞时自动打开并提升到预定高度，而在正常行驶情况下，发动机罩则处于关闭状态。
但是，对汽车用发动机罩的本体结构进行改造只是对于发动机罩的内部进行改造，外部结构没有改变，致使碰撞保护没有提高，而弹起式发动机罩主要分为火药式和机械式，火药式弹起装置不能重复利用，成本高。而传统的机械式弹起装置又存在不能控制弹起加速的问题。
因此，为兼顾轻便的设计和行人保护性能，能用小的空间有效地吸收碰撞能量的汽车用发动机罩的开发尤为重要。
发明内容
本发明的目的是设计开发了一种外板内向凹陷的新型发动机罩，通过向内凹陷的外板与填充层相结合，使撞击时减小头部损伤的同时减小头部冲击可能对发动机罩造成的变形。
本发明提供的技术方案为：
一种外板内向凹陷的新型发动机罩，包括：
内板，其为框架结构；以及
外板，其包括板体、延伸部和凹陷部；
其中，所述延伸部弯折设置在所述板体的两端，且所述延伸部与所述内板相连接，所述凹陷部设置在所述板体上的头部撞击区域；
填充层，其一侧与所述凹陷部相匹配，另一侧与所述板体形成同一平面。
优选的是，所述内板的边缘设置有凹槽，且所述外板能够将所述凹槽密封。
优选的是，还包括：
多个胶粘点，其间隔设置在所述凹槽上，用于固定所述凹槽和延伸部。
优选的是，还包括：
两个铰链孔，其对称设置在靠近所述内板后端的所述凹槽内，用于与车辆连接。
优选的是，还包括：
锁闩孔，其设置在靠近所述车辆前端的所述凹槽内。
优选的是，还包括：
第一加强板，其设置在所述凹槽内；
锁钩板，其固定在所述第一加强板上，且所述锁钩板与所述锁闩孔相对设置，用于固定锁闩；
第二加强板，其设置在外板上，且所述第二加强板设置在所述外板和内板之间。
优选的是，所述外板的厚度为0.5mm～0.8mm，所述内板的厚度为0.5mm～0.8mm。
优选的是，所述凹陷部的弧底曲线方程为：
z＝x2-240x+50；
式中，z为通过前轮心指向上方，x为平行于地面指向车辆前方；
所述凹陷部的端部曲线方程为：
z＝x2-200x+5；
式中，z为通过前轮心指向上方，x为平行于地面指向车辆前方。
优选的是，所述填充层的另一侧为塑料材质，所述填充层的其余部分均为聚氨酯材料。
优选的是，所述凹陷部的高度为6mm～50mm。
本发明所述的有益效果：
(1)、本发明设计开发的一种外板内向凹陷的新型发动机罩，中部凹陷的外板结合填充层能够在碰撞过程中有效吸能，有效减轻和避免保护行人头部与发动机罩碰撞的安全；内凹陷的外板有较好的结构振动特性，与聚氨酯材料一起，在保证振动性能的前提下能有效实现发动机罩的轻量化设计。
(2)、本发明设计开发的外板内向凹陷的新型发动机罩，内板只保留传统内板的边框，而不具有传统内板的肋条，此种内板为凹陷的外板保留了空间，并且承受外板传递的力，起到一定的支撑作用，并且保证了发动机罩的整体刚度。
(3)、本发明设计开发的一种外板内向凹陷的新型发动机罩，填充层外表面与传统的发动机罩外形一致，填充层的上表面为塑料或者其它具有一定的硬度的轻质材质，以保证发动机罩表层具有一定的耐压性，同时，填充物内部为聚氨酯材料又能防止碰撞损伤。
附图说明
图1为本发明所述外板内向凹陷的新型发动机罩的整体俯视结构示意图。
图2为本发明所述外板内向凹陷的新型发动机罩的整体仰视结构示意图。
图3为本发明所述外板内向凹陷的新型发动机罩的整体轴测结构示意图。
图4为本发明所述外板内向凹陷的新型发动机罩的侧视结构示意图。
图5为本发明所述外板内向凹陷的新型发动机罩的***结构示意图。
图6为本发明所述内板的俯视结构示意图。
图7为本发明所述内板的装配俯视结构示意图。
图8为本发明所述第一加强板的装配结构示意图。
图9为本发明所述外板的俯视结构示意图。
图10为本发明所述外板的侧视结构示意图。
图11为本发明所述外板的轴测结构示意图。
图12为本发明所述凹陷部的结构示意图。
图13为本发明所述填充层的结构示意图。
图14为本发明所述填充层的剖面结构示意图。
图15为本发明所述原有发动机罩与撞击行人头部仿真碰撞点位置示意图。
图16为本发明所述外板内向凹陷的新型发动机罩与撞击行人头部仿真碰撞点位置示意图。
图17为本发明所述原有发动机罩发生撞击后的仿真行人头部加速度曲线图。
图18为本发明所述外板内向凹陷的新型发动机罩发生撞击后的仿真行人头部加速度曲线图。
具体实施方式
下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明提供的一种外板内向凹陷的新型发动机罩，具体包括从上到下依次设置的填充层130、外板110和内板120，所述外板110具有向内设置的凹陷，所述内板120起支撑作用，所述填充层130设置在所述外板110上的凹陷处，形成新型发动机罩。
其中，如图5、图6所示，所述内板120不同于传统内板，只保留内板的边框，而不具有传统内板的肋条，此种内板120为向内凹陷的外板110保留了空间，并且承受外板110传递的力，起到一定的支撑作用，并且保证了发动机罩的整体刚度，内板120中间的边缘沿着外板110方向向上拉起，并保留一定的宽度形成凹槽121，在所述凹槽121的边缘设置有多个间隔设置的胶粘点123，用于将所述外板110固定在所述凹槽121上，使得所述凹槽121密封；在靠近所述内板的后端位置所述凹槽121内对称设置有两个铰链孔122，用螺栓与铰链进行连接，用于所述内板120与车辆连接；在所述凹槽121内还设置有锁闩孔128，其设置在靠近所述车辆前端的位置，通过胶粘的方式与锁闩进行连接。
如图7、图8所示，所述凹槽121内设置有第一加强板127，用于加强所述凹槽121的强度，提高支撑度；在所述第一加强板127上可拆卸的设置有锁钩板126，且所述锁钩板126与所述锁闩孔128相对设置，用于固定锁闩；所述凹槽121中还设置有第二加强板125，所述第二加强板125对应所述锁钩板126设置在外板110上，用于加强发动机罩刚度。
图9、图10、图11所示，所述外板110包括：板体112、延伸部111和凹陷部113，所述板体112与所述车辆整体形状相吻合，且所述板体112与原有的发动机罩形状相同，所述延伸部111弯折设置在所述板体112的两端，且所述延伸部111与所述凹槽121的边缘相连接，所述凹陷部113设置在所述板体112上的头部撞击区域，所述头部撞击区域在包络线WAD1000-WAD1500之间，且所述凹陷部113为圆弧形过渡的向内凹陷(向内板120方向)。
在本实施例中，所述内板120的厚度和外板110的厚度均为0.5mm～0.8mm。
如图12所示，所述凹陷部113的弧底(弧度最大的位置)A的曲线方程为：
z＝x2-240x+50；
式中，z为通过前轮心指向上方，x为平行于地面指向车辆前方；
所述凹陷部113的端部(弧度最小的位置)B的曲线方程为：
z＝x2-200x+5；
式中，z为通过前轮心指向上方，x为平行于地面指向车辆前方。
如图13、图14所示，所述填充层130的一侧与所述凹陷部113相匹配通过胶粘连接，另一侧与所述板体112形成同一平面，与车辆的前部造型相适应，即新型发动机罩整体看来形状与其他发动机罩并无太大区别，只是中间部分换成了聚氨酯材料，具有很好的吸能效果，能够很好的减轻行人头部伤害，并且由于聚氨酯材料具有较小密度，本结构可以大幅降低发动机罩的重量，以达到轻量化的目的。
在本实施例中，所述填充层130的中间部分最厚，过渡到边缘部分最薄，所述填充层130的另一侧(即填充层130的上表面)为塑料材质或者其它具有一定的硬度的轻质材质，以保证发动机罩表层具有一定的耐压性，所述填充层130的其余部分均为聚氨酯材料、泡沫铝或PVC泡沫。
在本实施例中，所述凹陷部113的高度为6mm～50mm。
在另一种实施例中，所述凹陷部113的最低位置与发动机罩下结构的距离为50mm～60mm。
发生车辆撞击行人的交通事故时，行人头部与发动机罩相撞，内凹后填充聚氨酯材料的发动机罩中部由于聚氨酯材料的存在，减轻了头部冲击，通过选择不同密度的填充物就可以获得不同吸能特性的发动机罩，在同一发动机罩的不同区域填充不同密度的聚氨酯材料，就可以获得最优的吸能特性的发动机罩。
如图15、图16所示，能够看出当车辆与行人发动碰撞时，对于使用原有发动机罩的车辆，碰撞点直接在原有的发动机罩上；而使用本发明所述的新型发动机罩的车辆，碰撞点在新型发动机罩的填充层处，如图17、图18所示，为碰撞发生后碰撞时间(冲击时间)t(s)与行人头部加速度Av(g)的对应关系，通过HIC值的公式：
Figure BDA0003121500930000061
式中，t1为冲击过程的起始时间，t2为冲击过程的结束时间，Av为行人头部冲击加速度；
由上述公式能够结合仿真分析，在同一点处，选取0-15ms，原有发动机罩的HIC值为1500，而在同一位置处新型发动机罩的HIC值为989，本发明所述的新型发动机罩能够很好的保护行人减轻头部伤害，大大降低了行人的头部伤害。
本发明设计开发的一种外板内向凹陷的新型发动机罩，由于发动机罩外板的内凹陷，头部碰撞聚氨酯材料的能量由凹向内的外板拉力承担，可以承受较大的冲击力而不发生过大变形，有效的避免发动机罩大变形而接触发动机舱内的凸出物的情况发生，同时填充层在碰撞过程中有效吸能，有效减轻和避免保护行人头部与发动机罩碰撞的危险；内凹陷的结具有较好的结构振动特性，与聚氨酯材料一起，在保证振动性能的前提下能有效实现发动机罩的轻量化设计。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种外板内向凹陷的新型发动机罩，其特征在于，包括：
内板，其为框架结构；以及
外板，其包括板体、延伸部和凹陷部；
其中，所述延伸部弯折设置在所述板体的两端，且所述延伸部与所述内板相连接，所述凹陷部设置在所述板体上的头部撞击区域；
所述凹陷部的弧底曲线方程为：
z＝x2-240x+50；
式中，z为通过前轮心指向上方，x为平行于地面指向车辆前方；
所述凹陷部的端部曲线方程为：
z＝x2-200x+5；
式中，z为通过前轮心指向上方，x为平行于地面指向车辆前方；
所述凹陷部的高度为6mm～50mm；
填充层，其一侧与所述凹陷部相匹配，另一侧与所述板体形成同一平面。
2.如权利要求1所述的外板内向凹陷的新型发动机罩，其特征在于，所述内板的边缘设置有凹槽，且所述外板能够将所述凹槽密封。
3.如权利要求2所述的外板内向凹陷的新型发动机罩，其特征在于，还包括：
多个胶粘点，其间隔设置在所述凹槽上，用于固定所述凹槽和延伸部。
4.如权利要求3所述的外板内向凹陷的新型发动机罩，其特征在于，还包括：
两个铰链孔，其对称设置在靠近所述内板后端的所述凹槽内，用于与车辆连接。
5.如权利要求4所述的外板内向凹陷的新型发动机罩，其特征在于，还包括：
锁闩孔，其设置在靠近所述车辆前端的所述凹槽内。
6.如权利要求5所述的外板内向凹陷的新型发动机罩，其特征在于，还包括：
第一加强板，其设置在所述凹槽内；
锁钩板，其固定在所述第一加强板上，且所述锁钩板与所述锁闩孔相对设置，用于固定锁闩；
第二加强板，其设置在外板上，且所述第二加强板设置在所述外板和内板之间。
7.如权利要求6所述的外板内向凹陷的新型发动机罩，其特征在于，所述外板的厚度为0.5mm～0.8mm，所述内板的厚度为0.5mm～0.8mm。
8.如权利要求7所述的外板内向凹陷的新型发动机罩，其特征在于，所述填充层的另一侧为塑料材质，所述填充层的其余部分均为聚氨酯材料。
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