具有行人保護的車身前圍附接的儀表板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是具有行人保護的車身前圍附接的儀表板。道路車輛具有由金屬板車身前圍(cowl)支承的儀表板基板。車身前圍(cowl)配置為由車輛防火墻支承。緊固件接合儀表板基板和車身前圍(cowl)，車身前圍(cowl)包含在預(yù)定的位置機械地附加到儀表板基板或車身前圍(cowl)中的一個的磁性部件。該磁性部件與儀表板基板或車身前圍(cowl)中的另一個的實質(zhì)上水平的磁性表面附接。該磁性部件響應(yīng)于施加在車身前圍(cowl)上的大于預(yù)定的力的碰撞力與磁性表面垂直地分離。另外，磁性部件于磁性表面的磁性附接阻止低于預(yù)定的力的情況下的分離。這樣，吱吱聲和嘎嘎聲性能對行人保護的沖突要求就容易地滿足了。
【專利說明】具有行人保護的車身前圍附接的儀表板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及道路車輛中儀表板與車身前圍(cowl)的安裝。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車、卡車和其它道路車輛中的前端結(jié)構(gòu)的典型部分——其位于乘客艙和發(fā)動機艙之間的接口處——包含設(shè)置在防火墻頂上的金屬板車身前圍(cowl)——其支承擋風(fēng)玻璃和儀表板基板的前、上部分。該儀表板基板承載各種元件，諸如駕駛員儀表設(shè)備(driverinstrumentat1n)、氣候控制組件、娛樂組件、置物箱和安全氣囊裝置。除了由車身前圍
(cowl)支承在其頂部、前端外，儀表板基板也由其它車身結(jié)構(gòu)-比如橫梁(cross-car
beam)——支承在其中間和底部部分。
[0003]設(shè)計車輛的重要考慮是噪聲、震動和粗糙度(NVH)的控制。為了幫助保持良好的NVH性能，在儀表板基板和車身前圍(cowl)之間的鋼制附接支架(steel attachmentbracket)充當(dāng)隔離物，以便儀表板基板可以彎曲而不用與車身前圍(cowl)發(fā)生明顯的相互作用。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計鋼制支架，可以為每個特定的車輛模型達到目標(biāo)NVH水平。總體上，剛度必須要高以便達到高的NVH性能。
[0004]然而，從實現(xiàn)想要的行人保護的立場來看，非常堅硬的支架可能是不合需要的。在車輛和行人之間的意外碰撞中，在車輛外部的較硬表面會導(dǎo)致不期望的高加速度作用于碰撞的行人。更柔軟的(即柔性的)結(jié)構(gòu)傾向于通過減少撞擊器歷經(jīng)的反作用力來產(chǎn)生較小的傷害。
[0005]響應(yīng)于對引擎蓋或擋風(fēng)玻璃的碰撞，車身前圍(cowl)向下偏斜是有利的。在車身前圍(cowl)和儀表板基板之間的過度堅硬的連接導(dǎo)致儀表板減弱車身前圍(cowl)向下偏斜的能力。需要很大的作用力來確定實現(xiàn)NVH和行人保護的沖突需求的鋼制支架的結(jié)構(gòu)。這樣，使用鋼制支架的已知附接系統(tǒng)導(dǎo)致在設(shè)計過程中的大的無效率，其在為很多車輛模型程序設(shè)計車輛的機構(gòu)中尤其嚴峻。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本發(fā)明的一個方面中，提供用于道路車輛的裝置，其包含由車身前圍(cowl)支承的儀表板基板。該車身前圍(cowl)配置為由車輛的防火墻支承并且其由金屬板組成。緊固件接合儀表板基板和車身前圍(cowl)，緊固件包含在預(yù)定的位置機械地附加到儀表板基板或車身前圍(cowl)中的一個的磁性部件。該磁性部件與儀表板基板或車身前圍(cowl)中的另一個的實質(zhì)上水平的磁性表面附接。響應(yīng)于施加在車身前圍(cowl)上的大于預(yù)定的力的碰撞力，該磁性部件與磁性表面垂直地分離。另外，磁性部件與磁性表面的磁性附接阻止在低于預(yù)定的力的情況下的分離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是車輛車身前端的透視圖。
[0008]圖2是圖1的車輛車身前端的頂視圖。
[0009]圖3是展示現(xiàn)有技術(shù)儀表板與車身前圍(cowl)的緊固的透視圖。
[0010]圖4是展示以本發(fā)明的方式緊固的儀表板、支架和車身前圍(cowl)的透視圖。
[0011]圖5是展示附接到圖4的儀表板的支架的底部視透視圖。
[0012]圖6是更詳盡地展示本發(fā)明的可選實施例的側(cè)視剖視圖。
[0013]圖7是圖6的視圖的橫向的側(cè)面視剖視圖。
[0014]圖8和9說明在緊固件上的垂直力的施加和在行人碰撞期間的緊固件的分離。

【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明在鋼制支架和車體前圍(cowl)金屬板之間放置磁鐵(代替鋼制螺栓)以便完成附接。該磁鐵最好是在遠離儀表板基板的一端緊固到鋼制支架上，然后保持對車體前圍(cowl)金屬板的夾持力。
[0016]這個附接系統(tǒng)更容易實現(xiàn)要在這個接口處完成的工程目標(biāo)。接合點可以是足夠堅硬的以保持高的NVH性能，而仍然是足夠柔性的以滿足行人保護(Pedpro)需求。這雙重目標(biāo)可以通過相應(yīng)地調(diào)整和設(shè)計磁鐵的力來實現(xiàn)。在典型的NVH條件下，所觀察到的在磁鐵上的力處于低水平并且本質(zhì)上是線性的。在Pedpix)事件中，磁鐵所經(jīng)受的力較高且是非線性的。例如，在特定車輛的典型的NVH條件中，磁鐵可以經(jīng)受只有大約50N的力。在Pedpro事件過程中，對于這個假想的車輛，力的量級可以在大約750N。在這種情況下，磁性附接將設(shè)計為經(jīng)受750N的力的水平，在這之后，它將通過分離破壞支架和前圍(cowl)金屬板之間的接觸。在分離后該磁鐵依然保持緊固到鋼制支架。相較于用于根據(jù)具體情況確定合適的支架設(shè)計的現(xiàn)有技術(shù)努力，物理試驗和虛擬仿真可以容易地用于以最少的時間和努力確定不同車輛模型/設(shè)計的磁鐵力的準(zhǔn)確的量級。
[0017]現(xiàn)在參照圖1和2，車輛車身結(jié)構(gòu)10包括右、左側(cè)金屬板面板11和12。在側(cè)面板11和12之間延伸是防火墻13和車身前圍(cowl) 14。擋風(fēng)玻璃15由側(cè)面板11和12以及車身前圍(cowl) 14支承。車身前圍(cowl) 14通過焊接或通過例如比如螺栓這樣的機械緊固件附接到防火墻13和側(cè)面板11和12上。
[0018]在典型的結(jié)構(gòu)中，儀表板基板設(shè)計為保持各種內(nèi)部附件并包括覆蓋在車身前圍(cowl)上的頂部部分。該覆蓋的部分連接到車身前圍(cowl)并且由車身前圍(cowl)支承以提供具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性的乘客艙。由于基板到前圍(cowl)連接的接近，接口處的NVH性能變得重要。
[0019]圖3展示使用配置為用螺栓安裝到儀表板基板21和車身前圍(cowl)22上的支架20的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。支架20由鋼形成(例如通過沖壓)并且具有一對包含各自的螺栓孔的接腳(foot) 23和24——用于由螺栓安裝到儀表板基板21上。一對臂(arm) 25和26延伸到具有用于將支架20附接到車身前圍(cowl) 22的螺栓孔的安裝板27上。為了達到NVH性能的必要剛度的量和pedpro性能的足夠柔性的量(amount of compliance),需要極大的努力來配置支架20上的各種功能部件的形狀和厚度。
[0020]圖4展示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的改進的裝置，其用于通過緊固件30將儀表板基板31的上部的、前向邊緣緊固到車身前圍(cowl)32上。緊固件30是帶有一對接腳(foot) 33和34的支架，適合于機械地附加(例如用螺栓安裝)到儀表板基板31上。一對臂(arm) 35和36通過機械附接(例如通過螺栓安裝或粘合劑)延伸到承載磁性部件38的安裝板37上。車身前圍(cowl) 32由磁力可透過的金屬板組成。車身前圍(cowl)32可以典型地磁力地可透過的穿過其完整范圍，但是如果它在至少水平磁性表面——在此處磁性部件38接觸到車身前圍(cowl) 32——是磁力地可透過的，則這是足夠的。
[0021 ] 在供選擇的實施例中，磁性部件可以替代地放置在支架和儀表板基板的可磁化的部分之間(即支架機械地附加到車身前圍(COW)上)。在其它的實施例中，支架可以去掉，并且磁性部件機械地直接附接到儀表板基板(然而，在這樣的情況下，磁性部件和其所附接到的儀表板基板結(jié)構(gòu)必須能夠提供足夠的剛度來獲得想要的NVH性能)。
[0022]圖5是底部、透視圖。展示了磁性部件38，其接近在車身前圍(cowl)32上的、用于接收磁性部件38的水平磁性表面40。設(shè)置磁性部件38和磁性表面40以響應(yīng)于大于預(yù)定的力的、施加在車身前圍(cowl)32上的碰撞力，允許垂直分離。該預(yù)定的力足夠克服當(dāng)磁性部件38與磁性表面40接觸時產(chǎn)生的磁吸引力。當(dāng)施加到車身前圍(cowl)或儀表板基板的垂直的力低于預(yù)定的力時，那么磁吸引力阻止垂直分離。
[0023]在圖6和7中更詳盡地展示了本發(fā)明的另一實施例。儀表板41具有由一對螺栓43和44附接的鋼制支架42。支架42的安裝板45通過螺栓47和48附加到磁性部件46上。磁性部件46優(yōu)選地由具有沿著其底部的水平面50的永久磁體組成。磁性部件46最好是帶有垂直端面(side surface) 51和52的盒狀。磁性部件46設(shè)計帶有磁力量級-
其提供針對在適合與磁鐵面50相配合的水平磁性表面55上的車身前圍(cowl)金屬板部件54的想要的保持力。為了在車身前圍54上的想要的位置上適當(dāng)?shù)卣{(diào)整磁性部件46，可以在車身前圍54上提供塑料導(dǎo)引部件56。在導(dǎo)引部件56的每一側(cè)面上，放置直立的隔墻(barrier wall)以約束磁性部件46的橫向運動。
[0024]為了減少任何潛在的吱吱聲和嘎嘎聲或任何其它的NVH相關(guān)的，引導(dǎo)體56也可以包括設(shè)置在磁性部件50和水平磁性表面55之間的襯套部分60。襯套部分60是足夠薄的以避免磁力的任何實質(zhì)的減少，但是足夠厚以提供由磁性部件46的橫向運動造成的噪音的緩沖和減少。導(dǎo)引部件56可以通過諸如粘合劑或機械緊固件這樣的任何方便的方法附接到車身前圍(cowl) 54上。
[0025]圖8和9展示本發(fā)明的另一實施例，其中連接到儀表板基板的鋼制支架65承載磁性部件66。車身前圍(cowl)67承載導(dǎo)引部件68——其可以成形為帶有正方形的或矩形的中心孔的環(huán)形。導(dǎo)引部件68提供用于約束磁性部件66沿著車身前圍(cowl)67的橫向運動的外部隔墻(barrier wall)70。為了減少吱吱聲和嘎嘎聲，磁性部件66可以承載塑料襯套或可以用彈性材料涂覆。
[0026]圖8和9說明響應(yīng)于傳遞到車身前圍(cowl) 67的垂直碰撞力71的緊固件的分離(例如，作為與撞擊器的撞擊的結(jié)果)。當(dāng)垂直碰撞力具有大于預(yù)定的力的量級時，那么分離通過車身前圍(cowl)67的向下運動發(fā)生——如圖9中箭頭72所示。該分離限制了可以賦予撞擊器的加速。
[0027]根據(jù)放置磁性緊固件的預(yù)定的位置和由永久磁鐵的力量生成的磁性夾持力以及在永久磁鐵和其所保持到的磁力可透過的表面之間的分離，本發(fā)明達到響應(yīng)于獲得極好的NVH性能的同時確保當(dāng)碰撞發(fā)生時想要的行人保護性能的非碰撞力的剛度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于道路車輛的裝置，其特征在于，包含: 儀表板基板； 車身前圍，其配置為由車輛的防火墻支承并且支承儀表板基板，其中車身前圍由金屬板組成；以及 接合儀表板基板和車身前圍的緊固件，其包含在預(yù)定的位置機械地附加到儀表板基板或車身前圍中的一個的磁性部件，以便磁性部件與儀表板基板或車身前圍中的另一個的實質(zhì)上水平的磁性表面附接，其中磁性部件響應(yīng)于施加在車身前圍的、大于預(yù)定的力的碰撞力與磁性表面垂直地分離，并且其中磁性部件與磁性表面的磁性附接防止低于預(yù)定的力的情況下的分離。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進一步包含: 從儀表板基板向下延伸的鋼制支架； 其中，磁性部件用螺栓安裝到鋼制支架上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進一步包含: 鄰近水平磁性表面的水平止動器以防止磁性部件相對于水平磁性表面的水平運動。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，水平止動器由附接到車身前圍的塑料隔墻組成。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進一步包含設(shè)置在磁性部件和水平磁性表面之間的襯套以減少吱吱聲和嘎嘎聲。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，襯套由附接到磁性部件或水平磁性表面中的一個的塑料薄片組成。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，進一步包含鄰近水平磁性表面的水平止動器以防止磁性部件相對于水平磁性表面的水平運動，其中水平止動器整體上形成有襯套。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，磁性部件由附加到儀表板基板的永久磁鐵組成，其中車身前圍由金屬板組成，并且其中磁性表面由車身前圍的磁性可穿透的部分組成。
9.一種車輛，其特征在于，包含: 儀表板基板； 金屬板車身前圍；以及 包含磁性部件的緊固件，磁性部件機械地附接到基板和前圍中的一個，并且磁力地附接到基板和前圍中的另一個的實質(zhì)上水平的表面以只響應(yīng)于大于預(yù)定的力和對水平運動的約束的垂直碰撞力垂直地分離。
【文檔編號】B62D25/14GK104443057SQ201410473072
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】斯林尼瓦茲·庫奇巴特拉, 杰弗里·P·韋勃, 理查德·L·勞特森 申請人:福特全球技術(shù)公司