伏腾飞　鲍翔　邓瑜

【摘  要】汽车与行人碰撞过程中的行人保护问题一直是汽车安全技术发展的一个重要课题。根据国内外行人保护法规要求及行人保护技术的研究现状，以汽车被动安全性为研究对象，介绍了保险杠行人保护技术、发动机罩行人保护技术、行人保护气囊及其他行人保护技术。随着技术的不断进步，我国将越来越重视行人安全保护技术。本文探讨的是发动机罩行人保护技术。

【关键词】行人保护;发动机罩行人保护技术;行人保护铰链

行人保护技术研究现状：

目前行人保护技术在国内属于刚起步阶段，其应用车型较少，汽车普遍率不高，在国内车辆和行人碰撞事故中，行人小腿处伤害较高，致残率居高不下，其头部撞击引擎盖和挡风玻璃上致死率很高，面对当前的严峻形势，行人保护技术在国内应用普及势在必行。

目前行人保护技术主要分为，行人保护气囊和行人保护铰链，其中铰链是固定在引擎盖两端，和举升器、线束、控制系统、传感器组成举升系统，用以保护行人安全，本文主说明的是行人保护中的铰链。

发动机罩抬升技术：

当车辆失控或行人蹿出发生行人车辆撞击导致伤亡，其中撞击过程中先是车辆前端撞击行人小腿处，导致行人身体倾斜其头部撞击在引擎盖上，由于引擎盖下方和发动机之间间隙较小，头部撞击时引擎盖发生变形和发动机硬接触，导致头部伤害增加，其致死率最高。

为了更好的保护行人，引擎盖两端的铰链采用主动式铰链，在和行人发生碰撞的瞬间，通过汽车前端传感器把信号传递给ECU控制器，ECU来控制器发出信号，使举升器举升一定高度，使主动式多连杆铰链发生机构运动，通过主动式铰链系统最终引擎盖抬升一定高度，这样行人头部在碰撞引擎盖上后，有足够的变形量，使头部撞击能够有效的缓冲，从而减少头部伤害，达到保护行人的效果，其中引擎盖在铰链的作用下抬升高度对假人损伤值参考下表。

从此表可以得出，要使HIC值<1000（注：以上参数基于某主机厂轿车仿真分析得出，仅供参考）。

1、儿童区域溃缩空间至少为75mm;

2、成人区域溃缩空间至少为85mm;

铰链技术简介：

行人保护发动机罩顶起依据驱动方式可分为：气囊驱动、弹簧驱动、气体发生器驱动、火药驱动、马达驱动、高压气体驱动、其他，其中气囊式优点是稳定缓震，缺点是成本太高，国内技术不太成熟;弹簧式优点是价格便宜，结构简单，缺点是体积较大速度慢;火药式优点弹起速度最快，缺点是价格高，对机构强度要求高;马达式优点是顶起时稳定，缺点是布置困难，边界条件要求高;高压气体式优点是可以重复利用，缺点是速度不够。

依据弹升装置机构方式区分：二连杆、四连杆、四连杆曲柄滑块式、多连杆、其他方式，其中两连杆式优点是结构简单成本低，缺点是支撑性不足;四连杆和四连杆曲柄滑块式优点是结构简单，易于加工，客户接受程度高;多连杆式优点是力平衡较佳，缺点是结构复杂成本高。通过市场调研，目前市场上主要驱动方式为气体发生器驱动，弹升装置为铰链形式本研究主要谈以上两点。

铰链形式有5连杆、4连杆以及多连杆形式（参考图一），其中4连杆居多。其做动行程范围在50-100mm不等，铰链上采用橡胶套进行机构间的缓冲，进行噪音消除。机构自锁结构通过挂钩卷簧自锁（图一前两张图），还有铆钉铆接自锁三连杆结构（图一第三张图）。发动机罩弹起后支撑功能可分为多连杆机构支撑（图一第一张），背部棘轮弹簧支撑（图一第三张）不具备支撑功能（图一第二张），其单个重量在1kg左右。

铰链结构力计算：铰链旋转轴承受力（发动机罩顶起时铰链旋转轴承受力）

1）铰链处没有头型冲击时

发动机罩质量m一般在15kg左右，假设发罩的中心在发罩总长度的1/3～2/3之间，按照上述公式计算F2=mgxS1/（S1+S2）=50N ～100N。

（2）铰链处有头型冲击时

冲量定理 F冲t=m头v    m=4.5kg    v=40km/h=11.11m/s

t=0.01s         带入公式F=5000N  F=F+F/2

所以F约为5025N ～5050N

举升力计算：F推

假设     发罩质量       m=15kg

发罩的长度     l=0.98m

发罩抬升高度   h=0.08m

抬升时间       t=0.03s

发动机罩在弹起时，其运动轨迹是绕定轴转动，所以其转动惯量为：

Jz=1/3*m*l=0.33*15*0.98=4.75kgm2

Jz*ω=（Fl-Gl/2）*t

动能定理：

Fh-Gh/2=0.5* Jz* ω

综上，F=2Jh/tl+G/2=955N（hook脫开的举升力）

要保证挂钩脱开后到30ms这段时间发生器动作的力值曲线的值大于955N。

铰链布置时考量因素：

1、发动机罩在举升过程中，要通过运动模拟校核发动机罩前端和汽车前格栅是否干涉。

2、发动机罩在举升过程中，要通过运动模拟校核发动机罩前端锁扣在X方向上是否有空间干涉，一般左右预留10mm间隙。

3、通过运动模拟在满足系统要求高度的前提下，铰链结构要求具有限位结构。

4、如发动机罩存在液压支撑杆还要校核液压撑的位置，模拟其运动轨迹，防止其阻碍发动机罩抬升运动。

结论：

行人保护铰链抬升技术的应用可以有效的减少行人的伤害程度。分析了铰链机构的几种形式及几种形式的优缺点，以及发动机罩在头部冲击时铰链承受力的基本算法，对现在市场上一般配备举升铰链的车型分析，总结了铰链举升力值的算法，为铰链设计提供了参考性建议。