基于轎車改型設計的壓潰式發動機罩鉸鏈設計分析

徐林森

（慈溪市亞路車輛配件有限公司，浙江 慈溪 315303）

經過大量調查之后發現，人與車發生碰撞之后，行人的頭部與車輛發動機罩或者是擋風玻璃發生碰撞的可能性很大，導致人們的頭部發生嚴重的損傷，甚至會增加行人死亡的可能性。發動機罩因為需要滿足車輛性能要求，鉸鏈區域高度較大，潰縮空間很小，所以會對人們的頭部帶來不利影響，無法滿足行人保護法規當中的要求。基于此，本文主要對基于轎車改型設計的壓潰式發動機罩鉸鏈設計展開深入探討。

1 概況

人們在出行的過程當中，汽車已經成為首選的交通工具，可以為人們快速出行提供幫助和便捷，并且大幅度提高人們的生活水平。轎車最大的特點就是空間大、通透性能好，可以適應不同工況，所以更多的人對轎車非常關注與重視。汽車行業發展期間，汽車鈑金件焊點開裂問題的出現是駕駛人員最為頭疼的問題，而且當相關工作人員在新產品開發的過程當中，需要對開發的時間、具體的成本、產品的總體質量、用戶的需求等多方面內容進行認真分析、預測，否則就無法確保自己設計出來的產品可以在市場當中在站穩腳跟并獲得更好的發展。在進行產品質量控制的過程當中，還需要對前期的開發進行重視，將隱患從根源上解決，保證產品結構更佳。

發動機罩鉸鏈加強板與發動機罩內板進行結合(焊接在一起)，為發動機罩鉸鏈提供安裝位置，并保證發動機罩鉸鏈有強度。因為發動機罩是在發動機艙處所設置，工作環境非常復雜與惡劣，若發動機罩發生焊點開裂，那么出現銹蝕、漏水問題的可能性就會增大。發動機罩鉸鏈處應力大，呈現力集中，在設計的過程當中，設計工作人員一直在思考，應該運用怎樣的方法，才能夠降低此處應力值。與此同時，這也是發動機罩設計過程當中的一大主要內容。

汽車造型改變設計過程當中，諸多影響因素都會對設計工作帶來不利的影響，例如：為了保持最大通用化率，一些內部零件依舊被使用。若原車型在初始設計時，并沒有對相關法律要求加強理解和認識，也并未進行仔細的思考，那么改型設計空氣必然會出現不足問題，想要呈現出更好的行人保護碰撞效果，難度極大。發動機罩鉸鏈部分傷害值非常高，碰撞要求發動機罩鉸鏈要有一定強度，防止在撞擊的過程當中發生斷裂問題，導致發動機罩對駕駛人員以及其他乘客的生命安全帶來不利的影響。而且為了能夠呈現出更好的發動機罩開啟運行軌跡，發動機罩鉸鏈軸在設置的過程當中，大多的情況之下都會布置在發動機罩的后邊緣外，與外表面距離相近，這樣的設計方法在行人保護試驗當中，頭部試驗單元只是短距離緩沖，若與發動機罩鉸鏈相撞帶來的傷害會加倍[1]。

2 行人保護的發展現狀

汽車成為人們出行過程當中的重要工具，但是不可否認的是，汽車在使用的過程當中會發生各種各樣的交通事故，按照《中華人民共和國道路交通事故統計年報》當中的內容指出：我國道路交通事故傷亡人數、死亡的人數、經濟損失一直處在高位運行。現如今我國汽車產業向著智能化、新能源化的方向發展和前進，汽車安全技術將會面臨更多的挑戰，也會有更多機遇的出現。行人在交通體系中，是弱勢群體，與其他道路使用者相比較，行人面臨傷亡風險的可能性極大。

3 發動機罩鉸鏈的設計要求

由于發動機罩鉸鏈高硬度，會對行人頭部保護效果產生不利影響，所以需要用科學的方法，針對發動機罩鉸鏈進行改進，保證此區域完全滿足法律要求，同時又需要符合車輛的其他要求[2]。

3.1 滿足車輛相關要求

發動機罩鉸鏈需要滿足車輛相關要求：

其一，車輛在行駛的過程當中，如果受到某些因素所帶來的影響發生碰撞問題，發動機罩鉸鏈絕對不可以出現斷裂的情況，因為一旦發生斷裂情況，發動機罩會直接飛入車輛駕駛室的內部，導致車輛駕駛人員以及其他乘客受到非常嚴重的傷害，甚至出現傷亡。

其二，發動機罩開度不要過大。

其三，低速碰撞測試的過程當中，發動機罩在鉸鏈處平移、旋轉等需要達到最小，防止原件被損壞。

其四，發動機罩負責開啟和關閉狀態燈，應該保證發動機罩與附近的元件接觸力不會造成發動機罩鉸鏈塑性變形的問題。

其五，駕駛條件造成加速力和空氣阻力，不可造成發動機罩出現移動情況。

其六，發動機罩處在閉合的狀態之下，應有壓力作用在腳墊點上，使得發動機罩鉸鏈處的縫隙不再出現。因為縫隙的發生，容易增加變形問題出現的可能性。

其七，滿足裝配要求[3]。

3.2 行人保護要求

鉸鏈部分需要保證變形空間更加的充足，垂直高度低，可以吸收更多的能量，對于人的頭部加大保護的力度。通過上面的分析可以看出，發動機罩的改進工作非常的關鍵[4]。

4 發動機罩鉸鏈改進設計

4.1 原始鉸鏈主要結構

通過對圖1 當中的內容進行仔細的分析，發現發動機罩原始鉸鏈雖然滿足車輛相關要求，但是并沒有較為足夠的運行空間，而且硬點主要在發動機蓋的內部垂直剛度很大，沒有辦法滿足行人保護要求[5]。圖1是原始鉸鏈。

圖1 原始鉸鏈

4.2 原始鉸鏈安裝改進

原始鉸鏈主要的轉點設置在發動機罩下面，轉點堅硬程度較大，對于人的頭部會帶來很嚴重的影響。因此，需要將此轉點進行移動，將其設置到發動機罩的外面。但是經過專業工作人員認真分析之后發現，此方法也有一定的缺點，給裝配工作帶來諸多的影響，而且很難保證發動機罩鉸鏈橫向有較高的強度[6]。

4.3 壓潰式發動機罩鉸鏈

壓潰機制的鉸鏈可以將行人碰撞的能量大量吸收，通過對圖2 當中的內容進行仔細的分析，會發現如果人的頭部與發動機罩鉸鏈上方相碰撞，由于已經超過剪切削的斷裂極限，所以使其被壓潰，部件1 與部件2發生塌陷的情況，吸收更多能量。此項方法最明顯的特點就是發動機罩鉸鏈在轉點位于發動機罩下面，而且滿足行人保護要求。但是不可否認的是，它也有一定的缺點，其與原始發動機罩鉸鏈相比較，需要更大的安裝空間，而且因為增加了一些部件，所以造成機構具有復雜性的特點[7]。圖2 是壓潰式鉸鏈。

圖2 壓潰式鉸鏈

5 汽車行人保護技術發展方法

首先，企業在其發展過程當中，需要針對行人的頭部與腿部加大保護的力度，應用被動安全技術與方法，大幅度提高企業車輛行人保護水平。其次，對新技術加大研發的力度，保證技術有著較強的可行性。由專業工作人員進入主動彈起式發動機艙蓋（主動彈起式發動機艙蓋技術由三部分共同組合而成，即：探測與傳感系統控制、控制系統與彈起執行系統）。將行人保護氣囊、自動緊急制動系統等行人保護新技術融入研究過程當中，結合企業產品規劃，投入市場。因為我國道路交通環境特別的復雜，所以企業在發展過程當中，需要對產品應用驗證加強重視，保證產品有著較強的可靠性。再則，系統性通過主被動安全技術集成，提高車輛行人保護的性能。將傳統被動安全技術與成熟主動安全技術融合使用，二者相輔相成，進一步提升汽車行人保護的水平，這也是未來發展的主要方向。企業還需要按照產品的真實情況以及技術的積累，在進行車輛開發時，對自動緊急制動系統、主動彈起式發動機艙蓋等展開結構優化與造型優化。最后，在汽車材料應用上，需要對行人保護性能的影響進行認真的思考，認真分析材料對形成保護性能的影響[8]。

6 發動機罩鉸鏈研究展望分析

現如今各大高校、企業、相關的科研部門都對發動機罩鉸鏈展開深入的研究與分析，在仿真分析、試驗等多個方面取得的成果非常豐碩。隨著科學技術呈現出高速的發展態勢，基于行人保護的發動機罩鉸鏈研究也在不斷完善當中。發動機罩鉸鏈未來研究展望包括以下幾方面的內容。首先，主動被融合的智能化汽車安全提檔升級。基于主動被融合的智能化安全是汽車安全技術主要的方向，融入智能感知、主動控制等專業技術，發動機罩鉸鏈的設計與制作必定更為合理，能減少對行人所帶來的不利影響與傷害。其次，開發與應用有高生物保真度有限元模型，確保仿真模型更加準確，節約更多的成本，并且提供可供試驗、可供參考的方針結果[9]。再次，研發出替代原有發動機罩鉸鏈的新材料，尋找結構強度高、行人保護效能更為平衡的新材料。最后，傳感器技術不斷地發展，主動式發動機機罩鉸鏈作為一種使碰撞對行人頭部造成傷害程度降低的全新技術，將成為發動機罩鉸鏈研究最主要的方向[10]。

7 結語

總之，一旦發生交通事故，行人、非機動車、摩托車駕駛人員受到的傷害是非常大的，因為他們是弱勢群體，甚至有時交通事故會威脅到他們的生命。眾所周知，我國道路是混合性交通，機動車與行人處在同一條道路上面，所以行人與機動車發生碰撞的可能性是非常大的。現有的轎車發動機罩鉸鏈結構剛度很大，潰縮空間偏少，沒有辦法滿足發動機罩鉸鏈區域行人保護頭部重擊性能的要求，通過專業工作人員的認真設計和分析之后，決定延長發動機罩鉸鏈的實際長度，將角度旋轉中心遠離行人頭部容易碰撞的區域，此形式鉸鏈尺寸很大，對總布置提出較高的要求。將壓潰式鉸鏈與原始鉸鏈進行比較，二者之間有較大的差異，前者可以有效降低頭部加速度二次峰值，保護行人與車輛駕駛人員的安全，滿足行 人保護性能要求。