一种大尺寸副仪表板的后固定支架的制作方法

本申请涉及车身设计技术领域，具体涉及一种大尺寸副仪表板的后固定支架。

背景技术：

目前，在车身设计的过程中，需要防止后排乘客头部撞击至副仪表板而造成伤害。具体地，国标gb11552乘用车内部凸出物的设计要求指出，当车辆发生碰撞时，后排乘客在系好安全带的情况下，头部能够撞击到副仪表板时，则要求副仪表板有溃缩吸能的功能，防止后排乘客的头部在撞击过程中受到比较严重的伤害。在实际试验过程中，使用一个直径165mm、重量6.8kg的球体模拟人体头部，以24.1km/h的速度撞击副仪表板头碰区域，要求球体的减速度大于72g的时间不能超过3ms。为了满足上述要求，承担主要吸能功能的副仪表板的后固定支架刚性不能设计的太强；但是如果后固定支架刚性不足，会导致副仪表板的整体模态过低，车辆在行驶过程中容易共振异响。这两个性能要求是矛盾的，设计时需要平衡好这两个性能指标。尤其对于现在越来越流行的suv，驾驶员的坐姿比一般的轿车坐姿要高出不少，这就导致副仪表板的尺寸大，其高度、重量也比普通轿车要高，在模态要求一定的情况下，副仪表板后固定支架的刚性需要比普通轿车的刚性要强很多，这样更加容易导致后排头碰吸能指标无法达标。

相关技术中，常见的副仪表板的后固定支架分为两种，一种采用动态豁免方案，另一种采用刚性支架方案。其中，动态豁免方案如图1所示，第一后固定支架1a呈凸形壳体状，第一后固定支架1a的刚性设计的足够强，不考虑头碰吸能要求，通过动态豁免试验，证明在车辆发生碰撞时，后排乘客的头部不会碰到副仪表板。刚性支架方案如图2和图3所示，第二后固定支架10a通过四个安装孔2a安装固定于车身地板，通过两个z向安装点和两个y向安装点与副仪表板进行连接。

但是，动态豁免方案的成本高，动态豁免试验需要做滑车试验来模拟真实的碰撞，证明后排假人在系了安全带的情况，车辆在不同角度的碰撞中，后排假人的头碰不会接触到副仪表板。由于需要考虑不同的碰撞角度，以及后排座椅上坐的不同尺寸(5％分位、50％分位和95％分位)的高度假人，所以需要做很多轮的滑车碰撞试验，试验成本极高。而刚性支架方案，第二后固定支架10a的两个z向安装点和两个y向安装点所在的结构相互独立，对模态和头碰性能交互影响，导致结构设计优化很难同时满足模态和头碰两项性能，头碰性能强时，模态往往过低，头碰性能弱时，模态往往过高；想要找到刚好同时满足模态和头碰性能的平衡点非常困难，尤其对于大尺寸的副仪表板，可能该平衡点根本不存在。

因此，本领域的技术人员亟待设计一种在头碰时溃缩性能好，但是在保证模态时刚性也好的后固定支架结构。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种大尺寸副仪表板的后固定支架，既能满足头碰时的溃缩性能要求，又能满足模态性能要求。

为达到以上目的，采取的技术方案是：一种大尺寸副仪表板的后固定支架，包括：下基座，其呈正方体框架，且其底部固定于车身地板；上支架，其包含安装板、转折板和悬臂板，所述安装板安装于下基座的侧面；所述悬臂板位于下基座上方，且在自然状态下保持水平，所述转折板过渡连接于安装板和悬臂之间，且转折板和悬臂板的内壁之间呈钝角；所述悬臂板的两侧均向下延伸出第一翻边；两个所述第一翻边在相同位置开设侧向安装孔，且悬臂板上开设两个底部安装孔，两个侧向安装孔和两个底部安装孔用于安装副仪表板。

本申请的副仪表板的四个固定点均在悬臂板上，当在后固定支架上安装副仪表板并发生头碰意外时，悬臂板的两侧(悬臂板非连接端的两侧)受力相同，转折板发生弹性变形的弯折，吸收碰撞能量。在车辆颠簸行驶的过程中，后固定支架的悬臂板的两侧受到作用力，且两侧的作用力刚好方向相反，一侧向下变形，另一侧就向上变形，通过联动，不会在扭转力下轻易的发生变形，可以抵消变形量，大大提高模态。

在上述技术方案的基础上，所述转折板两侧向下延伸第二翻边，且第二翻边顶端与第一翻边的尾端通过螺钉固定连接。

在上述技术方案的基础上，所述第二翻边在自然状态下的顶端面和底端面均处于水平状态；且第一翻边的底端面与下基座的顶面之间设置一段间隔。

在上述技术方案的基础上，所述下基座包含两个相对设置的支撑面板，两个支撑面板之间的两个侧面和一个顶面均镂空。

在上述技术方案的基础上，所述支撑面板的侧端面和顶端面均设置翻边，侧端面的翻边所在平面垂直于支撑面板所在平面，顶端面的翻边所在平面水平；所述安装板固定安装于支撑面板的侧端面的翻边。

在上述技术方案的基础上，所述下基座还包含底面板，所述底面板设置两个u形凸部，每个u形凸部通过两个螺钉固定于车身地板。

在上述技术方案的基础上，所述支撑面板还设置减重孔，所述减重孔成矩形。

在上述技术方案的基础上，所述转折板和悬臂板均设置加强筋，所述加强筋为向内凹陷的条状结构。

在上述技术方案的基础上，所述安装板所在平面与转折板所在平面的夹角为150°。

在上述技术方案的基础上，所述上支架和下基座均采用dc03钢板；所述上支架的钢板厚度为1.5mm，所述下基座的钢板厚度为2mm。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

1、本申请的后固定支架，用于安装固定副仪表板，副仪表板的四个固定点(两个侧向安装孔和两个底部安装孔)均在悬臂板上，当在后固定支架上安装副仪表板并发生头碰意外时，悬臂板受压，悬臂板的两侧(悬臂板非连接端的两侧)受力相同，转折板发生弹性变形的弯折，吸收碰撞能量；在车辆颠簸行驶的过程中，后固定支架的悬臂板的两侧受到作用力，且两侧的作用力刚好方向相反，一侧向下变形，另一侧就向上变形，通过联动，不会在扭转力下轻易的发生变形，可以抵消变形量，大大提高模态；

相对于传统的动态豁免方案，本申请的后固定支架使得车辆无须做多轮滑车碰撞试验，节省了动态豁免试验的费用，大大降低了车身设计的成本；相对于刚性支架方案，模态和头碰性能不再交互影响，不再需要花大量的时间去寻找合适且可能不存在的平衡点，降低了设计难度；本申请的后固定支架巧妙之处在于将副仪表板的两个侧向安装孔和两个底部安装孔均设计在悬臂板上，振动时，悬臂板一侧向下变形，另一侧向上变形，通过联动，可以抵消变形量，大大提高模态；但是在发生头碰意外撞击时，受到的单向冲击力可以比较容易使得转折板和悬臂板发生弯折变形，进行吸能；本申请的后固定支架既能满足头碰时的溃缩性能要求，又能满足模态性能要求。

2、本申请的后固定支架，转折板两侧设置第二翻边，且第二翻边顶端与第一翻边的尾端通过螺钉固定连接；进一步提升了转折板的刚度，但却不影响其弹性变形能力，增加了模态，抵抗扭力作用的能力更强，但却没有过渡增加其本身的刚度；相对于现有的刚性支架方案，本申请的后固定支架的设计难度低。

3、本申请的后固定支架，正方体框架的下基座包含两个相对设置的支撑面板，两个支撑面板之间的两个侧面和一个顶面均镂空；该设计可以减轻重量，降低后固定支架的制造成本。

4、本申请的后固定支架，提供了一种能同时满足头碰时的溃缩性能和振动时的模态性能要求的结构方案，重点解决了大尺寸副仪表板的头碰和模态性能达成问题，可运用于不同尺寸的副仪表板固定，实现了副仪表板的固定结构通用化；另外，本申请的后固定支架，副仪表板的四个固定点(两个侧向安装孔和两个底部安装孔)均在悬臂板上，有效减低了头碰和模态两项性能的交互影响，结构更简洁轻量化，更易实现各车型通用化。

5、本申请的后固定支架，预留一段间隔的卡溃间隔a，头碰过程中极易被压溃，悬臂板有足够的压溃空间提供给头碰过程吸能，降低头碰的峰值加速度。本申请的后固定支架，模态性能主要通过下基座刚度以及上支架的横向(即y向刚度)的加强来保证，其中上支架的加强筋和第二翻边的结构设计为加强y向刚度服务；同时，正方体框架的下基座，其两块支撑面板的周向均设置翻边，进一步增强了y向的刚性，对模态性能提升有极大的贡献。

6、本申请的后固定支架，副仪表板的一阶模态的振动通常是左右方向，通过cae(computeraidedengineering)模拟，可以发现副仪表板的后固定支架一边向上变形，另一边向下变形，方向永远相反，本发明方案就是巧妙的利用这个特点，在保证溃缩性能的同时，设计出了本申请的后固定支架，扭转刚性较强，即模态较高。

7、本申请的后固定支架，在设计过程中可以减少cae模拟周期，以往的结构方案需要经过非常多次的cae计算和优化，还不一定能够同时满足头碰性能和模态性能要求，而本申请的后固定支架的结构原理出发，头碰性能好，模态高，基本不需要做优化就可以满足要求；同时，本申请的后固定支架后期调整简单方便，如果需要继续提高性能，比如继续提高模态，只需要加强上支架的扭转刚性，而这个调整基本不影响头碰性能；相对于传统的刚性支架法，这两个性能指标是矛盾的，是互相影响的，优化的时候找平衡点的难度高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的动态豁免法的后固定支架示意图；

图2为现有的刚性支架法的后固定支架安装副仪表板的示意图；

图3为图2的后固定支架放大图；

图4为本申请实施例提供的后固定支架的示意图；

图5为本申请实施例提供的上支架的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的下基座的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的后固定支架显示u形凸部的示意图；

图8为本申请实施例提供的后固定支架的侧视图；

图9为本申请实施例提供的后固定支架的受力简图；

图10为本申请实施例提供的后固定支架安装于大尺寸副仪表板的简要示意图。

附图标记：1a、第一后固定支架；10a、第二后固定支架；2a、安装孔；3a、z向安装点；4a、y向安装点；1、上支架；2、下基座；11、底部安装孔；13、侧向安装孔；15、悬臂板；151、第一翻边；16、加强筋；17、安装板；18、转折板；19、第二翻边；22、支撑面板；23、u形凸部；24、减重孔；111、安装孔。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图4和图5所示，本申请公开了一种大尺寸副仪表板的后固定支架的实施例，后固定支架包含下基座2和上支架1，下基座2呈正方体框架，正方体框架的下基座2的底部固定于车身地板，其用于固定大尺寸副仪表板。上支架1包含安装板17、转折板18和悬臂板15，安装板17安装于下基座2的侧面；在自然状态下(即后固定支架不受外力的情况下)，悬臂板15在自然状态下保持水平。悬臂板15位于下基座2上方，转折板18过渡连接于安装板17和悬臂板15之间。转折板18和悬臂板15的内壁之间呈钝角(见图8的角度b)。悬臂板15的两侧均向下延伸出第一翻边151，两个第一翻边151在相同位置开设侧向安装孔13，且悬臂板15上开设两个底部安装孔11，两个侧向安装孔13和两个底部安装孔11用于安装固定副仪表板。

本申请的副仪表板的四个固定点均在悬臂板15上，当在后固定支架上安装副仪表板并发生头碰意外时，悬臂板15的两侧(悬臂板15非连接端的两侧)受力相同，转折板18发生弹性变形的弯折，吸收碰撞能量。在车辆颠簸行驶的过程中，后固定支架的悬臂板15的两侧受到作用力，且两侧的作用力刚好方向相反，一侧向下变形，另一侧就向上变形，通过联动，不会在扭转力下轻易的发生变形，可以抵消变形量，大大提高模态。

相对于传统的动态豁免方案，本申请的后固定支架使得车辆无须做多轮滑车碰撞试验，大大降低了车身设计的成本；相对于刚性支架方案，模态和头碰性能交互影响，常常需要花大量的时间去寻找合适的平衡点，设计难度大。本申请的后固定支架巧妙之处在于将副仪表板的四个固定点均设计在悬臂板15上，一侧向下变形，另一侧向上变形，通过联动，可以抵消变形量，大大提高模态；但是在发生头碰意外撞击时，受到的单向冲击力可以比较容易使得转折板18和悬臂板15发生弯折变形，进行吸能。

本申请的后固定支架，头碰性能要求后固定支架刚性弱，而模态性能要求刚性强，这是一个矛盾的要求，以往的设计都是寻找平衡点，例如传统的刚性支架方案。本申请的后固定支架，巧妙之处在于将副仪表板的四个固定点(两个侧向安装孔13和两个底部安装孔11)设计在一个悬臂板15上，一侧向下变形，另一侧向上变形，通过联动，可以抵消变形量，大大提高模态，但是在受到单向冲击力时，可以比较容易的发生变形，进行吸能。

在一个实施例中，转折板18两侧向下延伸第二翻边19，且第二翻边19顶端与第一翻边151的尾端通过螺钉固定连接。本申请的第二翻边19进一步提升了转折板的模态，抵抗扭力作用的能力更强。具体地，转折板18两侧与悬臂板15的两侧相同。

在一个实施例中，第二翻边19在自然状态下的顶端面和底端面均处于水平状态。如图9所示，第一翻边151的底端面与下基座2的顶面之间设置一段间隔。该间隔的设置，能够使得后固定支架在面对头碰意外时，快速发生溃缩变形，进行吸能，并且在溃缩变形之后，第二翻边19的底端面抵持于下基座2的顶面，快速恢复至静态，防止后固定支架被进一步破坏。

如图6所示，正方体框架的下基座2包含两个相对设置的支撑面板22，两个支撑面板22之间的两个侧面和一个顶面均镂空。具体地，下基座2具有六个面，仅存在底面和两个支撑面板22，其余两个侧面和顶面均镂空，该设计可以减轻重量，降低后固定支架的制造成本。

在一个实施例中，支撑面板22的侧端面和顶端面均设置翻边，侧端面的翻边所在平面垂直于支撑面板22所在平面，顶端面的翻边所在平面水平。安装板17固定安装于支撑面板22的侧端面的翻边。

在一个实施例中，安装板17焊接固定于支撑面板22的侧端面的翻边。如图4所示，在另一个实施例中，安装板17上设置安装孔，通过螺钉穿过安装孔111，固定于支撑面板22侧端面的翻边。

如图6和图7所示，下基座2还包含底面板，底面板设置两个u形凸部23，每个u形凸部23通过两个螺钉固定于车身地板。

优选地，支撑面板22还设置减重孔24，减重孔24成矩形。

在一个实施例中，安装板17所在平面与转折板18所在平面的夹角为150°。150°的夹角便于头碰时溃缩吸能。

在一个实施例中，转折板18和悬臂板15均设置加强筋16。加强筋16为向内凹陷的条状结构。加强筋的设置进一步强化了转折板18和悬臂板15。

在一个实施例中，上支架1和下基座2均采用dc03钢板；上支架1的钢板厚度为1.5mm，下基座2的钢板厚度为2mm。

如图8所示，优选地，经过大量的试验后，第一翻边151的底端面与下基座2的顶面之间的间隔a的大于等于3mm。大于等于3mm的间隔a能够在发生头碰意外时，溃缩吸能，并在压缩后，悬臂板15的底端面抵持至支撑面板22顶端面的翻边，快速恢复静止。

如图9所示，后固定支架在发生头碰意外时(见情形一)，后固定支架的悬臂板15被下压，转折板18发生弹性变形，溃缩吸能，防止后排乘客的头部被撞伤。在车辆颠簸行驶时，后固定支架受到扭力的情形多为情形二，少数情况下为情形三，情形二的后固定支架的悬臂板15的两侧受到作用力，且两侧的作用力刚好方向相反，一侧向下变形，另一侧就向上变形，通过联动，不会在扭转力下轻易的发生变形，可以抵消变形量，大大提高模态；情形三的后固定支架的安装板与下基座2固定，能够承受较大的水平侧向力。

后固定支架安装于大尺寸副仪表板的安装位置如图10所示，当发生头碰意外时，后固定支架能充分发挥其性能，进行溃缩吸能。

本申请的后固定支架，提供了一种能同时满足头碰时的溃缩性能和振动时的模态性能要求的结构方案，重点解决了大尺寸副仪表板的头碰和模态性能达成问题，可运用于不同尺寸的副仪表板固定，实现了副仪表板的固定结构通用化；另外，本申请的后固定支架，采用悬臂式连杆设计理念，副仪表板的四个固定点(两个侧向安装孔13和两个底部安装孔11)均集中在悬臂板15及其第一翻边151上，有效减低了头碰和模态两项性能的交互影响，结构更简洁轻量化，更易实现各车型通用化。

进一步地，本申请的后固定支架，预留3mm卡溃间隔a，头碰过程中极易被压溃，悬臂板15有足够的压溃空间提供给头碰过程吸能，降低头碰的3ms峰值加速度。本申请的后固定支架，模态性能主要通过下基座2刚度以及上支架1的横向(即y向刚度，即从一个支撑面板到另一个支撑面板的方向)的加强来保证，其中上支架1的加强筋16和第二翻边19的结构设计为加强y向刚度服务；同时，正方体框架的下基座2，其两块支撑面板22的周向均设置翻边，进一步增强了y向的刚性，对模态性能提升有极大的贡献。

在实际应用的过程中，副仪表板的一阶模态的振动通常是左右方向，通过cae(computeraidedengineering)模拟，可以发现副仪表板的后固定支架一边向上变形，另一边向下变形，方向永远相反，见图9中情形二，本发明方案就是巧妙的利用这个特点，在保证溃缩性能的同时，设计出了本申请的后固定支架，扭转刚性较强，即模态较高。

本申请的后固定支架，可以系统性地解决副仪表板，后排乘客头碰吸能差和模态偏低的问题。设计标准中，要求后排乘客的头碰性能指标63g～72g，且一阶模态＞30hz，满足绝大部分车型的性能要求，可以在所有车型上批量应用。

本申请的后固定支架，在设计过程中可以减少cae模拟周期，以往的结构方案需要经过非常多次的cae计算和优化，还不一定能够同时满足头碰性能和模态性能要求，而本申请的后固定支架的结构原理出发，头碰性能好，模态高，基本不需要做优化就可以满足要求。

如果需要继续提高性能，比如继续提高模态，只需要加强上支架的扭转刚性，而这个调整基本不影响头碰性能。而以往的结构方案，这两个性能指标是矛盾的，是互相影响的，优化的时候其实是在找平衡点。

本申请的后固定支架，结构设计模块化，可以推广运用于各大项目中，节省开发周期，提高产品力。本申请的后固定支架，副仪表板在后支架上的四个固定点在同一个支架上，当受到向下的撞击力时，可以比较容易的发生变形，吸收碰撞能量，当受到扭转力时，由于扭转刚性较好，不会在扭转力下轻易的发生变形。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。