CN113374364A - 一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构及设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构及设计方法，包括锁扣可压溃基板、锁扣本体和锁扣可旋转卡扣，所述锁扣可压溃基板与机盖内板前端焊接固定，锁扣可旋转卡扣与机盖内板后端焊接固定，所述锁扣本体一端与锁扣可压溃基板相连，另一端与锁扣可旋转卡扣相连构成所述发动机盖锁扣结构；所述锁扣可压溃基板在靠近底部位置设有弱化槽，所述锁扣可旋转卡扣上设置有第二卡扣安装孔，第二卡扣安装孔与锁扣本体连接处设置弱化孔。本发明利用弱化槽与弱化孔的变形、旋转吸能，降低冲击加速度，可以有效降低行人在受到汽车机盖撞击时头部的损伤程度，整体结构简单，锁扣可压溃基板与锁扣可旋转卡扣采用钣金冲压工艺一体成型，制作成本低。

Description

一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构及设计方法
技术领域
本发明专利涉及汽车发动机盖锁扣结构设计技术领域，具体是一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构及其设计方法。
背景技术
随着现在汽车产销逐渐增多，汽车与行人或非机动车驾驶员的碰撞事故频发，厂商与消费者对于行人保护要求愈发苛刻。目前C-NCAP已于2018年引入行人保护测试规范，且中华人民共和国国家标准GB/T 24550《汽车对行人的碰撞保护》目前在修订中将成为强制标准，海外法规如欧洲ECE127、国际标准GTR以及海外各NCAP均早已引入行人保护评估。如今厂商在新车开发阶段越来越重视行人保护开发，但受限于产品结构约束，机盖锁扣区域可变形空间有限，机盖锁扣附近行人保护头部损伤指标居高不下。头型伤害指标如下文所述计算获得，与加速度-时间历程相关，从力学原理上增加变形位移降低接触力来减小加速度，因此增加变形空间可以有效降低头型伤害指标。传统机盖锁扣为截面呈圆形的实心U型结构，为确保机盖的锁止可靠性，通常设计的强度极高，无法变形。
注：头部伤害指标Head injury criterion(HIC)
使用下述公式计算加速度-时间历程的结果：
Figure BDA0003108068500000011
上式中：a--头型测量出的合成加速度，以g为单位；
t1、t2--冲击过程中的两个时刻，表示记录开始与记录结束两个时刻之间的某一段时间间隔，在该时间间隔内HIC取最大值(t2–t1≦15ms)。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种新型可压溃的锁扣结构，在碰撞事故发生时，发动机机盖锁扣结构能够变形吸能，降低头型损伤，同时给出该锁扣结构的设计方法，通过CAE仿真试验对所设计的锁扣结构可压溃基板进行验证，以确保其性能满足设计要求。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，包括锁扣可压溃基板、锁扣本体和锁扣可旋转卡扣，所述锁扣可压溃基板与机盖内板前端焊接固定，所述锁扣可旋转卡扣与机盖内板后端焊接固定，所述锁扣本体一端与锁扣可压溃基板相连，另一端与锁扣可旋转卡扣相连构成所述发动机盖锁扣结构。
所述锁扣可压溃基板顶部翻边与所述机盖内板前端焊接固定，底部设置有锁扣第一安装孔与锁扣本体连接，所述锁扣可压溃基板靠近底部位置设有可溃缩基板弱化槽。
所述锁扣可旋转卡扣设置有锁扣第二安装孔，所述锁扣第二安装孔与锁扣本体连接处设置有锁扣旋转卡扣弱化孔。
所述锁扣本体为“L”型锁扣，两端分别通过锁扣第一安装孔、锁扣第二安装孔与锁扣可压溃基板和锁扣可旋转卡扣连接。
所述锁扣可压溃基板与锁扣可旋转卡扣采用钣金冲压工艺一体成型；所述锁扣本体为内部中空的圆杆结构。
所述可溃缩基板弱化槽形状为跑道形；所述锁扣旋转卡扣弱化孔孔径略大于锁扣本体圆杆直径。
一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构设计方法，根据行人保护头型HIC值确定锁扣平均压溃力要求，通过可压溃式锁扣结构的形状、厚度和材料，采用锁扣静压强度分析替代行人保护分析来设计可压溃式锁扣结构，具体方法如下：
S1.设定锁扣区域行人保护头型HIC值目标；
S2.根据设定的HIC值通过经验公式HIC＝0.015a^2.5求得平均加速度a，进而得到平均压溃力F＝am，其中儿童头型m＝3.5kg，成人头型m＝4.5kg；从而获得锁扣平均压溃力f＝F×∝，∝为修正系数；
S3.将可压溃基板(1)的厚度、材料以及弱化槽的长宽尺寸作为设计变量输入到步骤S4中的CAE仿真试验中；
S4.对锁扣进行静压强度分析
采用CAE仿真方法进行试验，将锁扣固定在固定基座上，与刚性加载平板一起约束锁扣的可压溃基板和旋转卡口板与机盖内板焊接的翻边，控制刚性加载平板以准静态匀速向下移动，得出CAE锁扣静压强度分析下的平均加载力；
S5.判断步骤S4中得到的CAE锁扣静压强度分析下的平均加载力是否满足步骤S2中对锁扣平均压溃力的要求；如果满足要求，则进入下一步骤，如果不满足要求，则返回步骤3重新设定可压溃基板的各设计变量；
S6.将步骤5确认的锁扣可压溃基板设计变量值输出至整车行人保护试验中，验证其HIC值；
S7.判断步骤S6中获取的HIC值是否满足步骤S1中的设定要求；如果满足要求，
则设计完成，如果不满足要求，则返回步骤2对修正系数∝进行调整。
有益效果：
1、本发明通过在锁扣可压溃基板上布置弱化槽，当受到自上而下的冲击力时，该基板可以压溃吸能，增大变形量，减小头型加速度，降低头型伤害指标；
2、本发明通过在锁扣可旋转卡扣上布置弱化孔，使得锁扣本体可以绕锁扣可旋转卡扣进行旋转，进一步降低冲击加速度，可有效减少撞击对行人头部的损伤；
3、本发明结构简单，各部件通过钣金冲压工艺一体成型，制作成本低；
4、本发明提出了一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构设计方法，利用CAE仿真试验对可压溃基板的各项设计参数进行验证，使设计制造出的锁扣结构能够在满足压溃力要求的情况下，符合HIC头部伤害指标，为其他类型的发动机盖锁扣结构设计提供了设计思路。
附图说明
图1为本发明一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构示意图；
图2为本发明一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构可压溃基板示意图；
图3为本发明一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构俯视图；
图4为本发明一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构装配图；
图5为本发明一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣设计方法流程图；
图6为本发明一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣静压强度分析加载示意图；
图中：1、锁扣可压溃基板；2、锁扣本体；3、锁扣可旋转卡扣；4、可溃缩基板弱化槽；5、锁扣第一安装孔；6、锁扣旋转卡扣弱化孔；7、锁扣第二安装孔；8、机盖锁锁舌；9、刚性加载平板；10、固定基座。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例：参见图1-6。
如图1所示，一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，包括锁扣可压溃基板1、锁扣本体2和锁扣可旋转卡扣3，所述锁扣可压溃基板1与机盖内板前端焊接固定，所述锁扣可旋转卡扣3与机盖内板后端焊接固定，所述锁扣本体2一端与锁扣可压溃基板1相连，另一端与锁扣可旋转卡扣3相连构成所述发动机盖锁扣结构。
如图2所示，所述锁扣可压溃基板1顶部翻边与所述机盖内板前端焊接固定，底部设置有锁扣第一安装孔5与锁扣本体2连接，所述锁扣可压溃基板1靠近底部位置设有可溃缩基板弱化槽4，所述可溃缩基板弱化槽4形状为跑道形。
如图3所示，所述锁扣可旋转卡扣3设置有锁扣第二安装孔7，所述锁扣第二安装孔7与锁扣本体2连接处设置有锁扣旋转卡扣弱化孔6，所述锁扣旋转卡扣弱化孔6孔径略大于锁扣本体2圆杆直径，“L”型锁扣可以绕锁扣旋转卡扣弱化孔6旋转。
如图4所示，锁扣被机盖锁锁舌8约束，受到冲击载荷时，锁扣绕机盖锁锁舌8在车辆纵向平面旋转。
本发明一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构的工作原理如下：
锁扣本体2下端圆杆被机盖锁舌8固定住，当头型冲击器撞击锁扣位置，因锁扣可旋转卡扣3在与“L”型锁扣本体2连接处设计有可溃缩基板弱化槽4，当其头型作用于机盖的冲击载荷达到某一设定值，锁扣可压溃基板1出现失稳开始溃缩变形，同时，在锁扣可旋转卡扣3与锁扣本体2连接处设计有锁扣旋转卡扣弱化孔6，在冲击时，锁扣本体2可以一定程度的绕锁扣可旋转卡扣3旋转，进一步降低冲击加速度，本发明专利锁扣结构利用可溃缩基板弱化槽4与锁扣旋转卡扣弱化孔6的变形、旋转吸能，降低冲击加速度，可以有效降低行人在受到汽车机盖撞击时头部的损伤程度，整体结构简单，锁扣可压溃基板1与锁扣可旋转卡扣3采用钣金冲压工艺一体成型，制作成本低。
如图5所示，一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构设计方法，根据行人保护头型HIC值确定锁扣平均压溃力要求，通过可压溃式锁扣结构的形状、厚度和材料，采用锁扣静压强度分析替代行人保护分析来设计可压溃式锁扣结构，具体方法如下：
S1.设定锁扣区域行人保护头型HIC值目标；
S2.根据设定的HIC值通过经验公式HIC＝0.015a2.5求得平均加速度a，进而得到平均压溃力F＝am，其中儿童头型m＝3.5kg，成人头型m＝4.5kg；从而获得锁扣平均压溃力f＝F×∝，∝为修正系数；
S3.将可压溃基板1的厚度、材料以及弱化槽的长宽尺寸作为设计变量输入到步骤S4中的CAE仿真实验中；
S4.对锁扣进行静压强度分析
如图6所示，采用CAE仿真方法进行实验，将锁扣固定在固定基座10上，与刚性加载平板9一起约束锁扣的可压溃基板1和旋转卡口板3与机盖内板焊接的翻边，控制刚性加载平板9以准静态匀速向下移动，得出CAE锁扣静压强度分析下的平均加载力；
S5.判断步骤S4中得到的CAE锁扣静压强度分析下的平均加载力是否满足步骤S2中对锁扣平均压溃力的要求；如果满足要求，则进入下一步骤，如果不满足要求，则返回步骤3重新设定可压溃基板1的各设计变量；
S6.将步骤5确认的锁扣可压溃基板1设计值输出至整车行人保护试验中，验证其HIC值；
S7.判断步骤S6中获取的HIC值是否满足步骤S1中的设定要求；如果满足要求，则设计完成，如果不满足要求，则返回步骤2对修正系数∝进行调整。
以上所述仅为本发明专利的优选实施例，并非因此限制本发明专利的专利范围，凡是利用本发明专利说明书及附图内容所作的等效结构或等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明专利的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，包括锁扣可压溃基板(1)、锁扣本体(2)和锁扣可旋转卡扣(3)，其特征在于，所述锁扣可压溃基板(1)与机盖内板前端焊接固定，所述锁扣可旋转卡扣(3)与机盖内板后端焊接固定，所述锁扣本体(2)一端与锁扣可压溃基板(1)相连，另一端与锁扣可旋转卡扣(3)相连构成所述发动机盖锁扣结构。
2.根据权利要求1所述的一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，其特征在于，所述锁扣可压溃基板(1)顶部翻边与所述机盖内板前端焊接固定，底部设置有锁扣第一安装孔(5)与锁扣本体(2)连接，所述锁扣可压溃基板(1)靠近底部位置设有可溃缩基板弱化槽(4)。
3.根据权利要求1所述的一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，其特征在于，所述锁扣可旋转卡扣(3)设置有锁扣第二安装孔(7)，所述锁扣第二安装孔(7)与锁扣本体(2)连接处设置有锁扣旋转卡扣弱化孔(6)。
4.根据权利要求1所述的一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，其特征在于，所述锁扣本体(2)为“L”型锁扣，两端分别通过锁扣第一安装孔(6)、锁扣第二安装孔(7)与锁扣可压溃基板(1)和锁扣可旋转卡扣(3)连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，其特征在于，所述锁扣可压溃基板(1)与锁扣可旋转卡扣(3)采用钣金冲压工艺一体成型。
6.根据权利要求1所述的一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，其特征在于，所述锁扣本体(2)为内部中空的圆杆结构。
7.根据权利要求2所述的一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，其特征在于，所述可溃缩基板弱化槽(4)形状为跑道形。
8.根据权利要求3所述的一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构，其特征在于，所述锁扣旋转卡扣弱化孔(6)孔径略大于锁扣本体(2)圆杆直径。
9.一种新型可压溃吸能式发动机盖锁扣结构设计方法，其特征在于，根据行人保护头型HIC值确定锁扣平均压溃力要求，通过可压溃式锁扣结构的形状、厚度和材料，采用锁扣静压强度分析替代行人保护分析来设计可压溃式锁扣结构，具体方法如下：
S1.设定锁扣区域行人保护头型HIC值目标；
S2.根据设定的HIC值通过经验公式HIC＝0.015a2.5求得平均加速度a，进而得到平均压溃力F＝am，其中儿童头型m＝3.5kg，成人头型m＝4.5kg；从而获得锁扣平均压溃力f＝F×∝，∝为修正系数；
S3.将可压溃基板(1)的厚度、材料以及弱化槽的长宽尺寸作为设计变量输入到步骤S4中的CAE仿真试验中；
S4.对锁扣进行静压强度分析
采用CAE仿真方法进行试验，将锁扣固定在固定基座(10)上，与刚性加载平板(9)一起约束锁扣的可压溃基板(1)和旋转卡口板(3)与机盖内板焊接的翻边，控制刚性加载平板(9)以准静态匀速向下移动，得出CAE锁扣静压强度分析下的平均加载力；
S5.判断步骤S4中得到的CAE锁扣静压强度分析下的平均加载力是否满足步骤S2中对锁扣平均压溃力的要求；如果满足要求，则进入下一步骤，如果不满足要求，则返回步骤3重新设定可压溃基板(1)的各设计变量；
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