SUV發動機罩鎖布置

馬晏強 丁盛 俞燕

摘 要：文章以發動機罩鎖為研究對象，闡述了其工作原理，并介紹了結合其結構、相關法規、人機工程、成本等因素的影響下對SUV發動機罩鎖布置的具體方法。希望通過文章的分析和研究，可以為相關人士提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：發動機罩鎖；布置；人機工程；行人保護

中圖分類號：U464 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0079-04

Abstract： This paper takes the engine hood lock as the research object， expounds its working principle， and introduces the concrete method of the SUV hood lock arrangement under the influence of its structure， relevant regulations， ergonomics， cost and other factors， in the hope that through the analysis and research of the article， we can provide some reference for relevant people in the trade.

Keywords： engine hood lock； layout； ergonomics； pedestrian protection

1 概述

發動機罩鎖是發動機罩的鎖止機構，其功能是保證發動機罩的順利開關，合理的布置有利于整車外觀造型意圖實現，發艙總布置空間優化，操作舒適性提升，提高顧客滿意度，滿足相關法規要求。尤其近年來對行人保護的重視，要求更高的碰撞安全星級，發動機罩鎖的優化布置顯得更為突出。本文就SUV發動機罩鎖的安裝及結構選擇，空間布置，人機工程，GB/T24550法規和C-NCAP星級的要求等進行初步研究。

2 行人保護法規要求

2.1 GB/T24550

規定頭型試驗區域由前緣基準線、WAD1000線、左右側基準線、后基準線、WAD2100線構成，如圖1。車輛正常行駛狀態，柔性線一端與地面基準線接觸，垂直的落在保險杠前表面的下面，另一端與車輛前部結構接觸，距離為1000mm的接觸點所形成的幾何軌跡為WAD1000線，畫線過程如圖2。

圖1

圖2

規定至少一半兒童試驗區域，HIC≤1000；三分之二以上兒童頭型和成人頭型合計試驗區域，HIC≤1000；剩余區域，HIC≤1700。若只有兒童頭型試驗區域，則三分之區域，HIC≤1000；剩余區域，HIC≤1700。

2.2 C-NCAP星級要求

行人保護得分在整車星級評價占比15%，共計15分，其中頭型試驗項占12分，4星要求頭型試驗項得分50%以上，5星要求頭型試驗項得分65%以上；若要發動機罩鎖局部區域不失分或者少失分，發動機罩鎖的布置位置十分重要。

3 發動機罩鎖的種類及優缺點

發動機罩鎖工作原理：鎖止方式，一般包括一道鎖止機構和二道鎖止機構，當一道鎖止機構失效時，二道鎖止機構發揮作用，防止發動機罩自動打開阻擋駕駛員視野造成安全事故。開啟方式，一般為通過拉絲開啟一道鎖止機構，通過手柄開啟二道鎖止機構。

常見的發動機罩鎖有以下幾種形式：（1）分體式發動機罩鎖，如圖3；（2）傳統式發動機罩鎖，如圖4；（3）雙拉式發動機罩鎖，如圖5。

傳統式發動機罩鎖有橫撥和上撥兩個開啟方向，分體式發動機罩鎖開啟方向為上撥，雙拉式發動機罩鎖結構與另兩種差別較大，無手柄結構，拉絲第一次拉動時，鎖止機構旋轉至半鎖狀態，拉絲第二次拉動時，鎖止機構旋轉至全開狀態，完成發動機罩鎖開啟過程。

優缺點對比，如表1。

4 發動機罩鎖布置

4.1 鎖體的選擇

為了降低模具開發成本，鎖體的主體結構一般選用目前正在使用的鎖體或者供應商已有鎖體，開啟方向和安裝方向（正裝和反裝）需重新設計。

4.2 空間位置

鎖扣與二道鎖止機構一般為硬點，在鎖體布置的時候，需要盡可能把硬點布置在行人保護碰撞區域以外，因SUV底盤較高，WAD1000線的位置比較靠近發動機罩前沿，一般情況而言，鎖體均會在碰撞區域以內，為了降低HIC值，獲取更高得分，首先考慮按照碰撞方向鎖扣和鎖體盡量遠離發動機罩外板，一般要求此距離L0≥72mm，Y=0處斷面如圖6。

為防止干涉問題，鎖體與運動件間距A≥10mm，鎖體非安裝面部分與周邊靜止零部件間距B≥5mm。

4.3 嚙合角選擇

嚙合角為發動機罩鎖全鎖止時，ZX平面內鎖扣嚙合方向與其旋轉中心和嚙合點連線的夾角，如圖7。

嚙合角θ最佳選擇為90度，此時鎖體與鎖扣法相切入，鎖止能力及耐久性最好；受發動機罩內板沖壓方向、局部空間等因素的影響，嚙合角可調整為80度～100度。

4.4 拉絲的布置

拉絲走向一般由離駕駛室一側較近的拉絲固定結構出發，經前擋模塊或者T型梁、大燈、輪包、前圍板到駕駛室操作位置結束；為防止拉絲晃動，卡扣安裝點間距L2一般為300mm以內；考慮拉絲傳動效率，拉絲彎曲半徑R≥50mm；拉絲還需要設計防盜結構；如圖8。

拉絲最大開啟行程為S，鎖體開啟行程為L1，S≥L1+5mm。

4.5 裝配性

用工具校核鎖的安裝空間是否滿足要求。M6的套筒的尺寸是Φ15mm，M8的套筒尺寸是Φ22mm，要求螺栓打緊時，工具不與周邊件干涉。

4.6 人機工程要求

因需要手操作發動機罩開啟，需考慮人體模型手部尺寸，如表2；一般按照95百分位進行設計。

開啟手柄操作通道寬度滿足95%男性食指近位指節寬度，W≥21mm，開啟手柄通道長度滿足95%女性食指長度，L3≤60mm，發動機罩開啟過程中，鎖扣與二道鎖止機構相切時，手柄處斷面如圖9。

4.7 彈起高度校核

發動機罩鎖解鎖時，發動機罩彈起高度要求，H≥15mm，否則出現以下兩個隱患：

（1）發動機啟停功能觸點開關失效。

（2）行車中發動機罩一道鎖止失效時，駕駛員不能及時發現，特別是高速行駛中發動機罩鎖止失效掀起后阻擋駕駛員視野，會引發安全事故。

鎖舌彈起力計算：

力學模型如圖10。

G為發動機罩重力，G=mg；

F為鎖舌彈力；

L4為重力力臂；

L5sinθ為鎖舌彈力力臂。

根據力矩平衡得出以下公式：

根據已有數據：

m=15kg，g=9.8m/s2，θ=86°，嚙合點FXYZ（764，0，557）

重心GXYZ（-443，0，740），

鉸鏈軸線：x=85z=831，

計算得出L4=528mm，L5=892mm；

帶入公式（1）

F=87.2N

彈簧剛度K值計算（以傳統式鎖為例）：

鎖體內部結構如圖11。

力學模型如圖12。

O為鎖舌旋轉中心；

L6為反向F力臂；

H為鎖舌彈起高度；

L7為鎖舌旋轉中心到鎖舌上彈簧固定點距離；

L8為鎖舌開啟時彈簧兩固定點距離；

L9為鎖舌旋轉中心到底板上彈簧固定點距離；

L10為發動機罩關閉時彈簧兩固定點距離；

F0為鎖舌開啟時彈簧力值；

L11為彈簧自然狀態兩固定點的距離；

L8-L11為鎖舌開啟時彈簧伸長量；

α為L7和L9的夾角；β為鎖舌旋轉角度；

γ為鎖舌開啟時L8與L9的夾角；

L7sinγ為鎖舌開啟時彈簧力力臂。

根據力矩平衡和幾何關系得出以下公式：

根據已有鎖體測量有以下數據：

L6=20mm，L7=23.2mm，L9=64.53mm，L10=73.85mm，H=15mm，L11=50mm；

代入公式（2），α=104.54°；

代入公式（3），β=36.87°；

代入公式（4），L8=59.8mm；

代入公式（5），sinγ=0.998；

代入公式（6），F=75.3N；

代入公式（7），K=7.7N/mm。安全系數一般取1.3，K值大于等于10N/mm，最終對實車發動機罩彈起高度測量為19mm，滿足設計要求。

5 結束語

本文通過對發動機罩鎖體結構和工作原理的分析，結合力矩平衡原理、幾何尺寸關系、車輛使用工況完成以下工作：

（1）根據安全碰撞對行人保護法規進行了簡要介紹。

（2）根據鎖體結構對不同鎖體做了簡要對比。

（3）通過鎖體選擇、空間位置布置、嚙合角度、拉絲布置、裝配性、人機工程要求，對SUV發動機罩鎖的布置方法進行了詳細說明。

（4）通過力矩平衡計算，對發動機罩彈起高度、彈簧剛度取值計算進行了詳細說明。

參考文獻：

[1]GB/T24550-2009.汽車對行人的碰撞保護[Z].

[2]C-NCAP-2018.中國新車評價規程[Z].

[3]江淮汽車公司.QJQ5514-引擎蓋鎖技術條件[Z].合肥：江淮汽車公司，2016.

[4]陳家瑞.汽車構造：下冊[M].北京：機械工業出版社，2009.

[5]任金東.汽車人機工程學[M].北京：北京大學出版社，2010.