专利名称：用于汽车的车身的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车的车身，尤其是这种车身在发动机罩周围的构造，这种 构造在与行人相撞时有效地保护头部不会受到严重损伤。
背景技术：
所谓的颅脑损伤标准HIC发展成为评价行人受伤危险的尺度。HIC值由一些在具 有相当于成人头部或儿童头部的质量的测试体以一个给定速度与发动机罩对撞时测得的 减速值算出。为了允许进入道路交通，新开发的汽车车身必须低于预先给定的HIC边界值， 这需要很大的优化费用。传统的汽车发动机罩包括由板料构成的外壳和位于其下的、加固 外壳的骨架。该骨架只是逐点地，尤其通过发动机罩铰链、发动机罩锁等支承在位于其下的 车身支承结构上。因此，碰撞时发动机罩每个部位的变形抗力根据其下方的骨架在碰撞部 位加固发动机罩的有效性和碰撞部位与骨架支承点的距离而变化。每个为了提高发动机罩 在中心区域内的变形抗力而被引入的附加的发动机罩加固件会致使发动机罩在直接由骨 架加固的或靠近支承点的区域内的刚度过大，以此满足HIC的要求。已被证明，为了遵守HIC标准，发动机罩首先应当具有较高的变形抗力，其在变形 之后大大减小。这种变形抗力的减小使得被撞的行人头部在克服了初始抗力之后的减速程 度显著小于在碰撞初始阶段时的减速程度。但减速程度必须一直足够强烈，使得在完全耗 尽发动机罩变形区域并且该罩撞上位于其下的非挠性汽车部件，尤其是发动机缸体之前， 使头部运动完全静止。为了还能够在尽可能高的碰撞速度时防止头部贯穿撞击到不可变形 的部件上，重要的是，尽可能全部耗尽可用的变形区域。由未在先公开的申请DE 10 2009 042062. 2已知一种用于汽车的车身，其中，为 了提高具有骨架和外板的发动机罩的初始变形抗力，在发动机罩的骨架和汽车支承结构之 间设有至少一个可压扁的支架。试验证明，在碰撞到这种发动机罩上时外板首先受损，由此 失去发动机罩的一部分变形区域，并且在外板受损之后才大大加重支架的负载使得该支架 被有效地压扁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，进一步改善这种车身的保护效果。该技术问题通过一种汽车车身解决，其包括支承结构、铰接在该支承结构上的、具 有骨架和外板的发动机罩和至少一个布置在骨架和支承结构之间的可压扁的支架，一个与 支架在发动机罩的一侧相对置的作用面通过一个延伸经过骨架空腔的加固元件与外板连 接。通过该加固元件可以实现，已在撞击的初始阶段大大加重支架的负载，从而不必首先压 缩外板。这样可以将发动机罩可用的变形区域基本上无损耗地用于给碰撞中的行人减速。为了保证支架夹持在作用面上，后者优选至少在两侧被向下延伸的壁包围，该支 架嵌接在各壁之间。为了使罩在较小质量的情况下不易弯曲或能够沿罩边缘有效地传递在碰撞中出现的基本向下指向的力，罩的外板和骨架优选沿基本上垂直的肋条相互连接。作用面优选固定在肋条上，以便利用其刚度。然后，加固元件优选与作用面在发动机侧的边缘连接，以便在碰撞的情况下可以 将力在一方面通过垂直肋条而在另一方面通过加固元件从罩传递到作用面上。为了使支架在受力情况下纵向弯曲，肋条可以设计为在垂直力作用下比加固元件 更易弯曲。加固元件和向下延伸的各壁之一可以形成一个在受负荷时变形的空心肋，并且通 过该空心肋从侧向朝支架挤压，可以更容易地使支架被压扁塌缩。加固元件优选与贴靠在外板上的连接板连接在一起，以便通过该连接板将作用在 外板上的压力导入加固元件中。为了制造加固元件和连接板之间形状稳定的、能负重的连接，至少一个褶皱部可 以分布在加固元件和连接板上，并且桥接在它们之间的折弯区域。根据第一种设计方案，作用面和加固元件可以与骨架构成一体。为了此目的，作用 面和加固元件可以由一个尤其从骨架中自由切削出的舌部成型。可选择地，作用面和加固元件可以插入骨架的开口中。支架可以适宜地作用在前轮上方的支承结构上，尤其是作用在跨越车轮罩的纵梁 上。支架可以简单廉价地由扁钢，尤其是板材成型，尤其是被裁剪并且弯曲。同样可以 考虑其它材料如塑料。这使得支架也可以制造成挤压成形件或压铸成形件。为了将HIC值减至最小，期待的是在碰撞开始时达到急剧的减速，这个减速随着 发动机罩的变形急剧减弱。这尤其可以通过在压扁时纵向弯曲的支架实现。为了使支架在 预先给定的负载中可靠并且可重复地开始弯曲，尤其也在没有被设置在发动机罩边缘的支 架直接支承的发动机罩中心区域发生碰撞的情况下，支架适宜地这样设计，使得在支架被 压扁的状态下，支架的中间区段偏移离开发动机罩的中心。支架优选包括多个沿支架纵向延伸的板状元件。若这些板状元件互成角度地设置 并且沿折边连接，这些板状元件可以通过倚靠的支撑来相互加固。各板状元件优选相互间 一体地连接。通过折边被压平，相互连接的各板状元件可以在折弯状态下第二次吸收能量。
本发明其它特点和优点参照附图由下列对各实施形式的说明中得出。在附图中图1是按本发明的汽车车身的前部视图；图2是在图1的汽车车身中使用的发动机罩支架的视图；图3是剖切图1中汽车发动机罩的侧边缘区域的示意剖面图；图4是按本发明第二种设计方案的与图3相似的剖面图；图5是支架和在发动机罩侧与支架相对置的作用面的立体图；以及图6是按一种变型方案的与图5相似的视图。
具体实施例方式图1示出按本发明汽车车身1的前部区域的立体视图。按已知的方法通过确定与 发动机罩后边缘相邻的翻转轴线的铰链，将发动机罩3与刚性的支承结构连接。支承结构 一般包括在按规定使用时彼此不可移动的车身部件，例如构成内部车架的横梁和纵梁、固 定在其上的挡泥板4、车轮罩5、保险杠6等。图1中部分剖切示出的发动机罩3以同样本身已知的方式包括由板材构成的外板 7和隐藏在该外板7下方的骨架8，该骨架包括至少沿外板的边缘延伸的支撑和可能在图中 不可见的、与发动机罩3交错的支撑。该骨架8以本身已知的方式如外板7—样由板材成 型并且被裁剪。在图1的图示中，在发动机罩3中剖切出一个可看见部分外板7和骨架8的剖面的 开口。骨架的沿发动机罩3侧边缘延伸的纵向支撑具有在该图中用虚线表示的走向，并且 与外板7在其外边缘上连接以及以距外板边缘几厘米的距离与该边缘基本上平行地连接。 该支撑的宽度明显大于其高度。在发动机罩3的开口中，可见隐藏在发动机罩3之下的两个支架9中之一，两个支 架9相互镜面对称地安装在两个前车轮罩5上，并且自由竖立地延伸到紧邻分别在各车轮 罩5上方延伸的骨架8的支撑的下侧。在支架9的上端和骨架8之间可以设有一个足以使 正常行驶中可能出现的发动机罩3的振动不会致使撞击到支架9上的空气缝隙；也可以考 虑，在支架9的上端和骨架8之间设置一个可弹性变形的减震层，该减震层虽然不会阻碍发 动机罩3闭合，但在罩3闭合后接触支架9和骨架8并由此减弱罩3的振动。图2示出支架9的立体视图。由板料裁剪的一体式成型的支架9可以基本上分成 三个在其整个高度上延伸的元件10、11、12，它们分别沿折边或弯边13相互连接在一起。两 个外部元件10、12沿支架9的纵向，亦即，基本上垂直地指向并且在纵剖面中沿基本上垂直 的剖面基本上直线地延伸。将一垂直定向的、在支架9 一半高度上中断的褶皱14冲压到中 间元件11中。褶皱14的深度从中断部15向上和向下连续增大。这使得元件11在纵剖面 中获得拱曲的形状。褶皱14在中断部15下方延伸的部分大约在支架9高度的四分之一处 达到最大的深度；从此处向下，褶皱14的深度又接近零，使得元件11在其下边缘处经过直 线的折痕线19过渡到固定在车轮罩5上的水平连接板16中。为了简化起见，侧面元件10、12在图2中准确沿直线地示出。但是通过在中间元件11 中冲压褶皱14，这两个侧面元件10,12也可以同样地，尤其沿折边13在纵剖面中轻微拱曲。支架9的上端由两个水平的三角形端面板17构成，其分别具有一个与中间元件11 连接的棱边和一个与外部元件10、12连接的棱边。端面板17可以通过深冲与元件10、11、 12 —起在一道工序中成型；也可以考虑，支架9由带有四个沿元件10、11、12的上边缘伸出 的三角形连接板的板状毛坯制成并且通过这些连接板两两折弯、彼此翻折并且例如通过点 焊相互连接而构成端面板17。如图1可知，在图2中支架9面向观察者的凹陷侧在安装状态中面向发动机舱。如 果支架9在碰撞中被压扁，元件11的中间区域在中断部15的高度上从发动机舱朝相邻的 挡泥板4的方向移位。在支架9和挡泥板4之间保留有一个自由空间，其宽度至少相当于 支架9高度的一半，因此，当支架9在中断部15的高度上折弯时，此处在中断部15上方和 下方形成的支架9的支脚可以基本上扁平地位于发动机罩3和车轮罩5之间。这样在碰撞时发动机罩3实际上就可以下沉经过支架9的整个高度。将支架9放置在骨架8的下方是必要的，以便利用骨架8的刚度，并且可以将可能 远离支架9作用在外板7上的撞击力导入支架9中。为了确保不首先使骨架8塌缩，而是 随着撞击的开始就立刻将作用力导入支架9中，并且使支架折弯，根据本发明的一种实施 方案，骨架8在对置于支架9的作用面20的高度具有在图3中示出的横截面。图3的剖面 沿汽车的横向基本上垂直地延伸。发动机罩3的外板7在其侧面边缘处在构成向内敞开的 U形型材区段18和基本上垂直的边缘条21的情况下向下折弯。骨架8的纵向支撑包括一 个几乎水平的基板22，在其外缘处一个向下折弯的条形凸缘23与边缘条21固定连接。一 个通过基本上水平的条形凸缘25支承外板7的、基本上垂直的壁M与基板22面向发动机 的内边缘连接。在支架9的高度上，从基板22中自由裁剪并且切出一个连接板，该连接板的宽度 沿汽车纵向略微大于支架9的宽度。由此得到的基板22的开口用沈表示。与外部凸缘23 连接在一起的连接板是弯曲的，以便在其与发动机罩3边缘相邻的区域内形成水平的作用 面20、与之邻接地朝向发动机形成一个向下指向的肋27，还与之相连地形成一个倾斜的壁 观，该倾斜的壁通过一个在凸缘25和外板7的边缘之间作用的凸缘四支承外板7。在碰撞 中骨架8的壁M通过使基板22向下弯曲可以较容易地塌陷，并且外板7的U形型材区段 19也很容易弯曲，而壁观从撞击开始就将撞击力基本上未减弱地传递到支架9上，也就是 说尤其传递到其面向发动机的侧面上。如图2可见，该面向发动机的侧面是空心的并且比 具有折边13的外侧更容易弯曲。因此，连接板的这种结构使得支架9在过载时可靠地向外 折弯。图3的实施形式从制造技术上来说相当经济并且从材料耗费上来说也非常节省， 因为作用面20和壁观不必使用附加的材料而可由骨架8本身构成。然而这种方式的缺点 是，不能够与骨架8的刚度无关地提高壁观的刚度。只当整个骨架8设计具有较高的壁厚 时，才可以在壁观和作用面20的区域内实现加固。然而这既从材料耗费出发也从汽车重 量和与之关联的燃料消耗的角度来看都是不被期望的。因此，根据图4中示出的改进方案， 在支架9的高度上在骨架8的基板22中切开一开口 30，该开口延伸至靠近外部凸缘23的 根部处。由比骨架8厚的扁钢形成的桥接件31插入开口 30中。该桥接件31还包括一个 与支架9相对置的水平作用面20、一个向下指向的肋27和与之连接的斜向上升高的、通过 凸缘四支承外板7的壁28。桥接件31外部的凸缘32与凸缘23和外板7的边缘条21固 定连接。图5是按第一种实施形式的支架9和桥接件31示意性立体视图。作用面20在其 下侧轻微凹陷，以便稳定地夹持支架9。多个大尺寸的褶皱部33，此处两个褶皱部与壁观 和凸缘四支架之间的折痕线34相交，这样就使得桥接件31的这个区域极其坚固。这种坚 固性确保，在撞击到作用面20面向发动机的、与肋27相邻的边缘上时，在支架9上作用的 压力比碰撞到作用面20的与凸缘32相邻的外边缘上时作用的压力更大。因此，桥接件31 只能非常有限地屈从于撞击力，也就是说，首先通过肋27向外地朝支架9的方向弯曲。与 作用面20的内边缘和外边缘之间不均勻的载荷分布一样地，这种作用在支架9上的侧压力 有利于使支架9向外纵向弯曲。图6的桥接件与图5的桥接件的区别基本上只在于两个从作用面20中沿行驶方向向前或向后伸出的连接板35。该连接板35设计用于在开口 30之前或之后固定在基板 22上。该连接板也用于加固桥接件31和将撞击力迅速并且未减弱地传递到支架9上。
在支架9承载时，元件10、11、12在中断部15的高度上沿一直线定向，之后这些元 件也沿该直线纵向弯曲。相反，在各种情况下在支架9的上部和下部区域内，至多有较小 的、迫使元件10、11、12沿折边13分开的力起作用。支架9和罩3的强度这样设置，使得 在相当于儿童头部的NACP(欧洲新车评估计划)测试体碰撞时支架9在中断部15的高度 上纵向弯曲，而元件10、11、12在支架9的上端部和下端部基本上保持其彼此原本的定向。 相反，相当于成人头部的NACP测试体的碰撞释放了这么多的能量，使得支架9不仅纵向弯 曲，而且附加地将元件10、12在弯折区域的上方和下方这样有力地彼此压到一起，使得元 件10、12至少在支架的下部区域内彼此展开，并且扁平地位于车轮罩5上。在设计支架时， 可以考虑为上述测试体预先规定的质量或碰撞速度的变化(这些变化可能随着NCAP测试 条件的更新而发生)，例如对于儿童头部测试体从2. 5千克过渡到3. 5千克并且对于成人头 部测试体从4. 8千克过渡到4. 5千克。支架两个阶段的压扁使得支架9可以与测试体精确 的质量或其碰撞速度是多少无关地这样设计，使得发动机罩3 —方面足够“软”，从而满足 较轻测试体的HIC标准，另一方面该发动机罩可以吸收足够多的能量，从而阻止较重测试 体击穿至发动机缸上。附图标记清单
1汽车车身
3发动机罩
4挡泥板
5车轮罩
6保险杠
7外板
8骨架
9支架
10元件
11元件
12元件
13折边
14褶皱
15中断部
16连接板
17端面板
isuBSMgg
19折痕线
20作用面
21边缘条
22基板
M凸缘
7
挝壁
25凸缘
洸开口
27肋条
沘壁
四凸缘
30开口
31桥接部件
32外凸缘
33褶皱部
34折痕线
35连接板
权利要求
1.一种汽车车身，其包括支承结构0、5、6)、铰接在该支承结构0、5、6)上的、具有骨 架(8)和外板(7)的发动机罩( 和至少一个布置在该发动机罩(3)的骨架(8)和所述支 承结构(4、5、6)之间的可压扁的支架(9)，其特征在于，一个与所述支架(9)在所述罩(3) 的一侧相对置的作用面00)通过一延伸经过所述骨架(8)的空腔的加固元件08)与所述 外板(7)连接。
2.如权利要求1所述的车身，其特征在于，所述作用面OO)至少在两侧被向下延伸的 壁(27 ；23 ；32)包围，所述支架(9)嵌接在所述壁(27 ；23 ；32)之间。
3.如权利要求1或2所述的车身，其特征在于，所述外板(7)和所述骨架(8)沿基本上 垂直的肋(21、23)相互连接并且所述作用面OO)与所述肋(21、23)连接。
4.如权利要求3所述的车身，其特征在于，所述加固元件08)与所述作用面OO)在发 动机侧的边缘连接。
5.如权利要求2和4所述的车身，其特征在于，所述加固元件08)和所述向下延伸的 壁之一形成一空心肋(XT)。
6.如前述权利要求中任一项所述的车身，其特征在于，所述加固元件08)与一贴靠在 所述外板(7)上的连接板09)连接在一起。
7.如权利要求6所述的车身，其特征在于，至少一个褶皱部(33)桥接在所述加固元件 (28)和所述连接板(29)之间的折弯区域(34)。
8.如前述权利要求中任一项所述的车身，其特征在于，所述作用面OO)和所述加固元 件08)与所述骨架(8)构成一体。
9.如权利要求8所述的车身，其特征在于，所述作用面OO)和所述加固元件08)由一 个从所述骨架(8)中自由切削出的舌部成型。
10.如权利要求1至7之一所述的车身，其特征在于，所述作用面OO)和所述加固元件 (28)插入所述骨架(8)的开口(30)。
11.如前述权利要求中任一项所述的车身，其特征在于，所述支架(9)在前轮上方作用 在所述支承结构G、5、6)上。
12.如前述权利要求中任一项所述的车身，其特征在于，所述支架(9)由扁钢成型。
13.如前述权利要求中任一项所述的车身，其特征在于，在所述支架(9)被压扁的状态 下，设置在所述发动机罩(3)边缘上的支架(9)的中间区段(15)偏移离开所述发动机罩 (3)的中心。
14.如前述权利要求中任一项所述的车身，其特征在于，所述支架(9)包括多个在横截 面上互成角度布置的板状元件(10、11、12)。
15.如权利要求14所述的车身，其特征在于，所述板状元件(10、11、12)相互间沿折边 (13) 一体地连接。
全文摘要
本发明涉及一种汽车车身，其包括支承结构(4、5、6)、铰接在该支承结构(4、5、6)上的、具有骨架(8)和外板(7)的发动机罩(3)和至少一个布置在发动机罩(3)的所述骨架(8)和所述支承结构(4、5、6)之间的可压扁的支架(9)。一个在所述罩(3)侧与所述支架(9)相对置的作用面(20)通过一延伸经过所述骨架(8)的空腔的加固元件(28)与所述外板(7)连接。
文档编号B62D25/10GK102092358SQ201010570938
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月14日
发明者乌维·施米茨, 乔基姆·谢弗, 伯恩德·德雷尔 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司