专利名称：汽车车身的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车车身，且特别涉及该车身在发动机罩周边的结构设计，这种 车身结构可在汽车与行人发生碰撞时有效地保护行人头部不受到严重损伤。
背景技术：
作为行人损伤风险的度量标准，特制定了所谓的HIC(头部碰撞标准)。新研发的 汽车要能允许上路，其车身(某项指标)必须低于HIC规定的极限值，而这只有在对车身进 行大量优化的前提下才能实现。特别困难的是，对于发生在支撑点(如发动机罩的铰链或 缓冲器)附近，以及支撑点之间的碰撞，(车身)都要能遵守HIC-极限值。虽然发动机罩 可在支撑点间变形，但也只有当发动机罩处于形变路径末端而无法继续变形时，发生碰撞 的头部才能被明显减速。对发动机罩的柔韧性进行优化的尝试，即，使在远离支撑点的中间 区域及支撑点的周边区域都能满足HIC-极限值，需要很大费用，而且还经常无法实现。
此外，NCAP(新车评价规程)为发动机罩的行人安全检验定义了两种不同的检验 体，即重4. 8千克的成人头颅和重2. 5千克的儿童头颅。而且，发动机罩的某些部位，必须要 能满足HIC针对这两种检验体分别所作的规定。在这些部位，发动机罩要设计得足够软，以 使2. 5千克检验体所允许的加速度值(在碰撞时)不会被超出。但对具有更大碰撞能量的 较重检验体，由于发动机罩的刚度被相应调得比较小，从而决定了它受到的减速力也较小， 并因此需要很大的形变行程。由于通常情况下没有这么大的形变行程可供使用，因此较重 的并且其实更耐抗的检验体将透过发动机罩，与位于发动机罩下方的刚性部件和结构发生 碰撞，并超出允许的极限值。发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于需要有这样的车身结构，即在其发动机罩 的同一部位，能满足针对不同重量的检验体所设的HIC-极限值。
该技术问题通过如下方式得以解决，即对于带有承载结构和发动机罩(铰接于承 载结构上)的汽车车身，用可沿纵向弯折的支柱将发动机罩支撑在承载结构上。在头部碰 撞的初始阶段，支柱可吸收大量的能量；通过压缩变形，支柱产生的阻力显著减小，因此在 这一阶段它基本上无助于实现对HIC-值有很大影响的头部减速。通过碰撞刚开始时剧烈 但极其短暂的减速，避免了因发动机罩碰到安置在其下方的、基本上不可形变的部件(如 缸体)而导致头部突然变为静止状态。
支柱优选自由竖立地布置，以使其在发生碰撞时易于沿侧向引开负荷。
为借助于支柱来对发动机罩的柔韧性产生大面积影响，将支柱适宜地安置在发动 机罩的加固结构(如加强筋、型材、支架或类似物)下方。
在承载结构上，支柱可适宜地在前车轮上方，特别是与跨过车轮罩的纵梁相接合。
支柱可简单实惠地由扁钢(特别是板材)成型，尤其是可通过裁剪和卷曲加工得 到。其它材料，如塑料，也同样在考虑范围之内。这些材料使支柱也可作为挤压型材或压铸件进行加工。
通过这种在受到突加负荷时发生弯折的支柱，尤其可实现初始阶段强烈而随后急 剧减弱的减速过程。
为使支柱在给定的负荷下可靠并可再现地开始变形，特别是对于碰撞发生在发动 机罩不受支柱(安置在发动机罩边缘)直接支撑的中心区域的情况，支柱将适宜地以如下 方式设计，即当支柱处于压缩状态时，其中间区段由发动机罩的中心向外偏移。
支柱优选具有多个沿其纵向延展的板形部件。
为达到支柱的可承载能力与其壁厚(或重量)的良好比例关系，板形部件在横截 面上适宜地相互成一定角度地布置。
若板形部件相互间沿弯折边连接在一起，它们可相互支撑和加固。这里优选采用 一体化连接。在压缩状态下，相互连接的板形部件可通过将弯折边压成扁平状，而对碰撞能 量进行第二次吸收。
其中的两个板形部件优选在一个朝向挡泥板的边缘上与另一个板形部件一体化 连接，而在朝向发动机舱的边缘上则没有连接。挡泥板一侧的边缘通过与另一个部件相连 而得到强化，而无连接的边缘则在受到负荷时可相对容易地发生形变，因此，支柱在受到 负荷时在未连接的边缘上可靠地形变，并由此在支柱的整个宽度上扩展。
板形部件在横截面上有利地形成一个开放轮廓。因此，通常相互间成一定角度布 置的部件可在压缩区域对齐成一条直线。由此，在经过强反作用力的短暂时期(此时部件 将重新定向)后，支柱的形变阻力降至最低。
至少应有一个板形部件在纵截面内弯曲，以使造成部件形变的负荷阈值保持在一 个较低值，并保证在负荷下发生可重复的形变。
在纵截面上弯曲相对较强烈的部件可有利地在其两侧由轻度弯曲的部件作侧翼。 轻度弯曲的部件甚至可以不用弯曲。轻度弯曲的部件可提高支柱的承载能力，而为强弯曲 部件布置侧翼的目的在于，使轻度弯曲的部件的压缩形变具有可重复性，并在此过程中吸 收大小可由结构确定的能量。
至少一个弯曲部件的弯曲部分可通过沿部件纵向的卷折棱中的中断部构成。
在支柱顶端，至少有两个板形部件通过一块端板相连，从而将发动机罩传递的载 荷均勻地分散到部件的横截面上。
在支柱底端，优选一体化地弯折出一块用于固定在所述承载结构上的连接板。
本发明的其它特征和优点可从后续参照相关附图对实施例所作的描述中得出。在 附图中
图1是汽车车身前部的视图，它示出了按本发明的支柱的安装方式；
图2是按本发明第一种设计方案的支柱的视图3是按第二种设计方案的支柱的视图；以及
图4是发生第一次压缩后的支柱。
具体实施方式
图1示出按本发明的汽车车身1前部区域的透视图。发动机罩3以公知的方式通 过铰链与刚性的承载结构相连，其中，铰链确定了一条与发动机罩的后部边缘相邻的翻转 轴线。承载结构通常具有在特定使用场合下相互间无相对运动的车身部件，比如构成内支 架的纵梁和横梁，以及固定在梁上的挡泥板4、车轮罩5、保险杠6等等。
在图1中部分剖开展示的发动机罩3同样以公知的方式包含有一个由板件制成的 外板7和一个隐藏在外板7下方的加固支架8，其中，支架8沿外板7的各边缘延伸并跟随 外板7边缘的走向，支架8还带有在横截面上基本成帽形的支杆，而在其后方和前方分别接 合有铰链和发动机罩锁钩。
透过图1中发动机罩3上所剖开的窗口，可以看到两个支柱9(隐藏在发动机罩3 下方)的其中一个，所述支柱9被安装在两个前车轮罩5上，并且自由竖立地伸展直至直接 连到支架8下侧的下方。在支柱9上端与支架8之间可留出一段足够大的空隙，以避免发 动机罩由于在汽车正常行驶过程中可能出现的振动而与支柱9发生碰撞；还可以考虑在支 柱9上端与支架8之间设置可弹性形变的缓冲层，该缓冲层不会阻碍发动机罩3的闭合，但 当发动机罩3处于闭合状态时，它会同时与支柱9和支架8接触，并由此缓冲发动机罩3的 振动。
取代直接接合发动机罩3的方式，按照本发明的支柱9还可间接地起作用，比如， 可用支柱9支撑位于发动机罩3下方的箱形构件的顶盖(如空气过滤器的顶盖，以及位于 发动机罩3下方的冷却器或类似器件的壳体上的顶盖)，该顶盖紧邻发动机罩3下侧，使得 当发动机罩在与行人发生碰撞而形变时，顶盖与发动机罩发生接触并且同样受挤压。
图2给出了按照本发明第一种设计形式的支柱9的立体图。由单一板材剪切成型 的支柱9基本上可分成三个在其整体高度上延展的部件10、11、12，且这些部件相互间分别 沿垂直方向的折叠-或弯折边13 —体化地连接。两个外部部件10、12沿支柱9的纵向(也 就是基本上垂直地)定向，并在纵剖面图(沿基本上垂直的剖面)内基本上成直线地延伸。 在中间部件11中，冲压有一个沿垂直方向的并在支柱9 一半高度上断开的卷折棱14。卷折 棱14的深度从中断部15起分别向上和向下连续增加，这使部件11在纵截面内具有弯曲的 形状。在部件11的下边缘弯折出一个用于固定在车轮罩5上的连接板16。
出于简化，两侧部件10和12在图2中准确成直线地表示；然而，同样也可以通过 在中间部件11上压印出卷折棱14，而使两侧部件10和12在纵截面内，特别是沿弯折边13 轻微地弯曲。
支柱9上端由两块水平的三角形端板17构成，其中，每块三角形端板都具有两条 分别与中间部件11及外部部件10、12之一相连的棱边。端板17可以与部件10、11和12 在一道工序中通过深冲成型方法制得；也可以考虑采用带有四个沿部件10、11和12上边缘 伸出的三角形连接板的板材毛坯，并且通过将三角形连接板两两弯折、上下重叠翻转并用 比如点焊的方法连接到一起来构成端板17。
相应的三角形端板18以及与之相关联的、用于将支柱9固定到车轮罩5上的连接 板16在支柱9的下端成型。
在图2中支柱9朝向观察者的内凹的一侧在装入状态中如同图1所示朝向发动机舱。
当支柱在碰撞过程中被压缩时，部件11的中间区域将从发动机舱向相邻的挡泥板4偏移。在支柱9与挡泥板4之间留有自由空间，其宽度至少与支柱9的一半高度相当， 以使支柱9可在中断部15所对应的高度处发生弯折，并且使支柱9在该过程中形成的分别 位于中断部15上方和下方的边腿可基本扁平地置于发动机舱3和车轮罩5之间。因此，在 发生碰撞时，发动机罩3的实际形变量可达支柱9的整个高度。
当图2所示的支柱9发生弯折时，与发动机罩3接触的上端板17可自由转动，但 置于车轮罩5上的下端板18则不可。因此在压缩时，可在部件10、11和12内形成与弯折 边13相交的褶皱，而导致褶皱形成的负荷可相当高，并且可根据不同情况发生变化。图3 给出了支柱9的第二种设计形式，在这里，用于(将支柱9)固定到车轮罩5上的连接板16 沿笔直的弯折边19与部件11的下边缘相互连接。在此，卷折棱14的下半部分在支柱9整 体高度的大约四分之一处达到其最大卷折深度，并且其深度在不断靠近弯折边19的过程 中又逐渐减小为零。当支柱9在负荷下弯折时，弯折边19将向上翘起，而不会形成与弯折 边13相交的褶皱。由此产生均勻的、可重复的减速效应。
图4给出了支柱9处于压缩状态时的示意图，且特别对应于支柱9在与2. 5千克 的NCAP检验体发生碰撞后所具有的状态。支柱9在中断部15所对应的高度处发生弯折， 并形成两个分别处于弯折区上方和下方的支脚20、21。在中断部15所对应的高度处，弯折 边13在部件10、11和12间向上翘起，以使部件10、11和12在这里处于一条直线上。
在支柱9的顶端和底端，弯折边13基本上还没有发生形变。以如下方式测定支柱 9和发动机罩3的刚度，即支柱9的直至图4所示形状的形变足够使2. 5千克的检验体进 入静止状态，而在达到这种形变时4. 8千克的检验体仍然具有大量动能。在图4所示的结 构中，支柱9的上支脚20很大程度上由三角形端板17加固，而对于下支脚21则没有相应 的加固手段。在上支脚20的压力作用下，两侧的部件10和12可沿箭头所示方向在上支脚 20的压力下朝两侧及朝下移动，从而下支脚21还可由此被压成扁平状。在此，下支脚21上 的弯折边13将被压平。对弯折边13可选择合适的长度和材料强度，以便在支柱9的压缩 性能被完全用尽之前，通过弯折边的翘曲形变吸收4. 8千克检验体的剩余动能，并使其进 入静止状态。这使得对两种检验体都能满足HIC-极限值要求。
附图标记清单
1车轮罩
3发动机罩
4挡泥板
5车轮罩
6保险杠
7 外板
8 支架
9 支柱
10 部件
11 部件
12 部件
13弯折边
14卷折棱
15中断部 16连接板 17端板 18端板 19弯折边 20支脚 21支脚。
权利要求
1.一种汽车车身，带有一个承载结构(4、5、6)和一个铰接在所述承载结构(4、5、6)上 的发动机罩(3)，其特征在于，所述发动机罩(3)通过至少一个可以沿其纵向压缩的支柱 (9)支承在所述承载结构(4、5、6)上。
2.按照权利要求1所述的车身，其特征在于，所述支柱(9)在前车轮上方与所述承载结 构(4、5、6)接合。
3.按照前述某一项权利要求所述的车身，其特征在于，所述支柱(9)由扁钢成型。
4.按照前述某一项权利要求所述的车身，其特征在于，所述支柱(9)成型用于在受压 时发生折弯。
5.按照前述某一项权利要求所述的车身，其特征在于，当所述支柱(9)处于压缩状态 时，布置在所述发动机罩(3)边缘上的支柱(9)的中间区段(15)从所述发动机罩(3)的中 心区域向外偏移。
6.按照前述某一项权利要求所述的车身，其特征在于，所述支柱(9)包含多个沿该支 柱(9)的纵向延伸的板形部件(10、11、12)。
7.按照前述某一项权利要求所述的车身，其特征在于，所述支柱(9)包含多个在横截 面上相互成一定角度布置的板形部件(10、11、12)。
8.按照权利要求6或7所述的车身，其特征在于，所述板形部件(10、11、12)相互间沿 弯折边(1 连成一体。
9.按照权利要求7所述的车身，其特征在于，两个所述板形部件(10、12)分别具有两个 边缘，其中一个边缘(1 朝向挡泥板，并且所述板形部件(10、1 在其上与另一板形部件 (11)连成一体，另一个边缘朝向发动机舱，所述板形部件(10、1幻在其上无连接。
10.按照权利要求6至9中某一项所述的车身，其特征在于，至少有一个所述板形部件 (11)在纵截面内弯曲。
11.按照权利要求10所述的车身，其特征在于，在纵截面内强烈弯曲的部件(11)在两 侧由轻度弯曲的部件(10、12)作侧翼。
12.按照权利要求10至11中某一项所述的车身，其特征在于，所述至少一个弯曲部件 (11)具有沿纵向定向的、局部中断的卷折棱(14)。
13.按照权利要求12所述的车身，其特征在于，所述卷折棱(14)的中断部(15)设置在 所述支柱(9)的一半高度处。
14.按照权利要求5至13中某一项所述的车身，其特征在于，至少两个所述板形部件 (10、11、12)通过在所述支柱(9)的一顶端的端板(17)相连。
15.按照前述某一项权利要求所述的车身，其特征在于，在所述支柱(9)的底端一体化 地弯折出一块用于固定在所述承载结构上的连接板(16)。
全文摘要
本发明涉及一种汽车车身，在具有一个承载结构(4，5，6)和一个铰接于承载结构(4，5，6)上的发动机罩(3)的汽车车身中，发动机罩(3)通过一根可沿其纵向弯折的支柱(9)支撑在承载结构(4，5，6)上。
文档编号B62D25/10GK102030044SQ20101055229
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者乔基姆·谢弗, 伯恩德·德雷尔, 尤维·施米茨 申请人:通用汽车环球科技运作公司