SUV发动机罩锁布置

马晏强 丁盛 俞燕

摘 要：文章以发动机罩锁为研究对象，阐述了其工作原理，并介绍了结合其结构、相关法规、人机工程、成本等因素的影响下对SUV发动机罩锁布置的具体方法。希望通过文章的分析和研究，可以为相关人士提供一定的参考和借鉴。

关键词：发动机罩锁；布置；人机工程；行人保护

中图分类号：U464 文献标志码：A 文章编号：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

发动机罩锁是发动机罩的锁止机构，其功能是保证发动机罩的顺利开关，合理的布置有利于整车外观造型意图实现，发舱总布置空间优化，操作舒适性提升，提高顾客满意度，满足相关法规要求。尤其近年来对行人保护的重视，要求更高的碰撞安全星级，发动机罩锁的优化布置显得更为突出。本文就SUV发动机罩锁的安装及结构选择，空间布置，人机工程，GB/T24550法规和C-NCAP星级的要求等进行初步研究。

2 行人保护法规要求

2.1 GB/T24550

规定头型试验区域由前缘基准线、WAD1000线、左右侧基准线、后基准线、WAD2100线构成，如图1。车辆正常行驶状态，柔性线一端与地面基准线接触，垂直的落在保险杠前表面的下面，另一端与车辆前部结构接触，距离为1000mm的接触点所形成的几何轨迹为WAD1000线，画线过程如图2。

图1

图2

规定至少一半儿童试验区域，HIC≤1000；三分之二以上儿童头型和成人头型合计试验区域，HIC≤1000；剩余区域，HIC≤1700。若只有儿童头型试验区域，则三分之区域，HIC≤1000；剩余区域，HIC≤1700。

2.2 C-NCAP星级要求

行人保護得分在整车星级评价占比15%，共计15分，其中头型试验项占12分，4星要求头型试验项得分50%以上，5星要求头型试验项得分65%以上；若要发动机罩锁局部区域不失分或者少失分，发动机罩锁的布置位置十分重要。

3 发动机罩锁的种类及优缺点

发动机罩锁工作原理：锁止方式，一般包括一道锁止机构和二道锁止机构，当一道锁止机构失效时，二道锁止机构发挥作用，防止发动机罩自动打开阻挡驾驶员视野造成安全事故。开启方式，一般为通过拉丝开启一道锁止机构，通过手柄开启二道锁止机构。

常见的发动机罩锁有以下几种形式：（1）分体式发动机罩锁，如图3；（2）传统式发动机罩锁，如图4；（3）双拉式发动机罩锁，如图5。

传统式发动机罩锁有横拨和上拨两个开启方向，分体式发动机罩锁开启方向为上拨，双拉式发动机罩锁结构与另两种差别较大，无手柄结构，拉丝第一次拉动时，锁止机构旋转至半锁状态，拉丝第二次拉动时，锁止机构旋转至全开状态，完成发动机罩锁开启过程。

优缺点对比，如表1。

4 发动机罩锁布置

4.1 锁体的选择

为了降低模具开发成本，锁体的主体结构一般选用目前正在使用的锁体或者供应商已有锁体，开启方向和安装方向（正装和反装）需重新设计。

4.2 空间位置

锁扣与二道锁止机构一般为硬点，在锁体布置的时候，需要尽可能把硬点布置在行人保护碰撞区域以外，因SUV底盘较高，WAD1000线的位置比较靠近发动机罩前沿，一般情况而言，锁体均会在碰撞区域以内，为了降低HIC值，获取更高得分，首先考虑按照碰撞方向锁扣和锁体尽量远离发动机罩外板，一般要求此距离L0≥72mm，Y=0处断面如图6。

为防止干涉问题，锁体与运动件间距A≥10mm，锁体非安装面部分与周边静止零部件间距B≥5mm。

4.3 啮合角选择

啮合角为发动机罩锁全锁止时，ZX平面内锁扣啮合方向与其旋转中心和啮合点连线的夹角，如图7。

啮合角θ最佳选择为90度，此时锁体与锁扣法相切入，锁止能力及耐久性最好；受发动机罩内板冲压方向、局部空间等因素的影响，啮合角可调整为80度～100度。

4.4 拉丝的布置

拉丝走向一般由离驾驶室一侧较近的拉丝固定结构出发，经前挡模块或者T型梁、大灯、轮包、前围板到驾驶室操作位置结束；为防止拉丝晃动，卡扣安装点间距L2一般为300mm以内；考虑拉丝传动效率，拉丝弯曲半径R≥50mm；拉丝还需要设计防盗结构；如图8。

拉丝最大开启行程为S，锁体开启行程为L1，S≥L1+5mm。

4.5 装配性

用工具校核锁的安装空间是否满足要求。M6的套筒的尺寸是Φ15mm，M8的套筒尺寸是Φ22mm，要求螺栓打紧时，工具不与周边件干涉。

4.6 人机工程要求

因需要手操作发动机罩开启，需考虑人体模型手部尺寸，如表2；一般按照95百分位进行设计。

开启手柄操作通道宽度满足95%男性食指近位指节宽度，W≥21mm，开启手柄通道长度满足95%女性食指长度，L3≤60mm，发动机罩开启过程中，锁扣与二道锁止机构相切时，手柄处断面如图9。

4.7 弹起高度校核

发动机罩锁解锁时，发动机罩弹起高度要求，H≥15mm，否则出现以下两个隐患：

（1）发动机启停功能触点开关失效。

（2）行车中发动机罩一道锁止失效时，驾驶员不能及时发现，特别是高速行驶中发动机罩锁止失效掀起后阻挡驾驶员视野，会引发安全事故。

锁舌弹起力计算：

力学模型如图10。

G为发动机罩重力，G=mg；

F为锁舌弹力；

L4为重力力臂；

L5sinθ为锁舌弹力力臂。

根据力矩平衡得出以下公式：

根据已有数据：

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

重心GXYZ（-443，0，740），

铰链轴线：x=85z=831，

计算得出L4=528mm，L5=892mm；

带入公式（1）

F=87.2N

弹簧刚度K值计算（以传统式锁为例）：

锁体内部结构如图11。

力学模型如图12。

O为锁舌旋转中心；

L6为反向F力臂；

H为锁舌弹起高度；

L7为锁舌旋转中心到锁舌上弹簧固定点距离；

L8为锁舌开启时弹簧两固定点距离；

L9为锁舌旋转中心到底板上弹簧固定点距离；

L10为发动机罩关闭时弹簧两固定点距离；

F0为锁舌开启时弹簧力值；

L11为弹簧自然状态两固定點的距离；

L8-L11为锁舌开启时弹簧伸长量；

α为L7和L9的夹角；β为锁舌旋转角度；

γ为锁舌开启时L8与L9的夹角；

L7sinγ为锁舌开启时弹簧力力臂。

根据力矩平衡和几何关系得出以下公式：

根据已有锁体测量有以下数据：

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。安全系数一般取1.3，K值大于等于10N/mm，最终对实车发动机罩弹起高度测量为19mm，满足设计要求。

5 结束语

本文通过对发动机罩锁体结构和工作原理的分析，结合力矩平衡原理、几何尺寸关系、车辆使用工况完成以下工作：

（1）根据安全碰撞对行人保护法规进行了简要介绍。

（2）根据锁体结构对不同锁体做了简要对比。

（3）通过锁体选择、空间位置布置、啮合角度、拉丝布置、装配性、人机工程要求，对SUV发动机罩锁的布置方法进行了详细说明。

（4）通过力矩平衡计算，对发动机罩弹起高度、弹簧刚度取值计算进行了详细说明。

参考文献：

[1]GB/T24550-2009.汽车对行人的碰撞保护[Z].

[2]C-NCAP-2018.中国新车评价规程[Z].

[3]江淮汽车公司.QJQ5514-引擎盖锁技术条件[Z].合肥：江淮汽车公司，2016.

[4]陈家瑞.汽车构造：下册[M].北京：机械工业出版社，2009.

[5]任金东.汽车人机工程学[M].北京：北京大学出版社，2010.