兼顾刚性及主动行人保护的汽车前罩

技术领域

本发明涉及汽车车身结构，具体涉及一种兼顾刚性及主动行人保护的汽车前罩。

背景技术

汽车前罩又被称作汽车发动机罩，用于对发动机舱进行遮罩，当发生汽车碰撞行人事故时，易出现行人头部撞击汽车前罩导致行人头部损伤的情况。在现有技术中，通常是将汽车前罩设计成具有溃缩支撑件的结构，在行人头部撞击后溃缩件能够溃缩吸能，降低对行人的伤害，但是这种结构是以降低汽车前罩的刚性作为代价，前罩外板不具备较高强度的支撑，在汽车高速行驶或手掌按压或者开关汽车前罩时，容易变形和异响，客户抱怨对对品牌造成损失，当发生高空抛物或山体落石冲击汽车前罩时，无法保证发动机舱的安全。此外，CNCAP对行人保护要求越来越严格，2025年CNCAP将会要求行人保护必须满足要求才能通过法规。

CN110077356A公开了一种主动保护行人的方法、装置、系统、存储器及终端公开了一种主动保护行人的方法，所述方法用于控制点火装置起爆，所述点火装置用于弹起发动机盖；所述方法包括：获取摄像头采集到的前方图像；获取雷达采集到的障碍物与车辆的碰撞距离；判断所述前方图像中是否存在行人，以及判断所述碰撞距离是否小于第一阈值；若所述前方图像中存在行人，且所述碰撞距离小于所述第一阈值，则向所述点火装置发送预起爆指令，以使所述点火装置进行起爆准备。采用该发明，具有识别是否需要起爆，避免不必要的浪费；以及更快地起爆，从而更好的保护行人的优点。毋庸置疑，上述专利文献公开的技术方案是所属技术领域的一种有益的尝试，然而该发明的起爆装置无法循环利用，起爆一次就需要重新更换前罩，维修成本高，而且若系统的阈值设置的较低，很容易误触发，造成不避免的维修费用，如果阈值设置的较高，又无法起到行人保护，因此对系统的设定要求较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种兼顾刚性及主动行人保护的汽车前罩，能够兼顾保证前罩外板刚性以及主动行人保护，触发主动行人保护功能后能够再次复原为正常使用状态，能够反复使用，从而能够降低售后成本，同时还能够应用于多种车型，通用性高。

本发明中的一种兼顾刚性及主动行人保护的汽车前罩，包括前罩内板以及设置在所述前罩内板的上侧的前罩外板，所述前罩内板与所述前罩外板之间具有空腔，所述空腔内设置有多个可变刚度支撑机构；多个所述可变刚度支撑机构均包括弹性支撑件、齿条以及锁止组件；所述弹性支撑件的下端与所述前罩内板连接，所述齿条的上下两端分别与所述前罩外板以及弹性支撑件连接；所述锁止组件包括安装支架、齿轮棘轮复合体、棘爪以及驱动组件，所述安装支架与所述前罩内板连接，所述齿轮棘轮复合体以能够转动的方式设置在所述安装支架上，所述齿轮棘轮复合体包括用于与所述齿条配合的齿轮部以及用于与所述棘爪配合的棘轮部，所述棘轮部与齿轮部以能够同步转动的方式连接；所述驱动组件能够带动所述棘爪靠近或者远离所述棘轮部；当所述棘爪与所述棘轮部啮合时，所述齿条能够向上运动并且无法向下移动；当所述棘爪与所述棘轮部分离时，所述齿条能够沿上下方向移动。

进一步，还包括碰撞传感器以及控制器，所述碰撞传感器、控制器以及驱动组件依次信号连接。

进一步，所述驱动组件包括电源、开关、电磁铁、杠杆、衔铁、支撑杆以及复位元件；所述棘爪设置于所述杠杆的靠近所述棘轮部一端，所述衔铁设置于所述杠杆的远离所述棘轮部一端，所述杠杆的中部以能够转动的方式与所述支撑杆连接，所述电磁铁设置在所述衔铁的下侧；当所述开关闭合，所述电源向所述电磁铁供电，所述电磁铁吸附所述衔铁，使所述杠杆带动所述棘爪远离所述棘轮部，以使所述棘爪与所述棘轮部分离；当所述开关断开，所述电磁铁断电，所述复位元件使所述杠杆带动所述棘爪靠近所述棘轮部，以使所述棘爪与所述棘轮部啮合。

进一步，所述复位元件为拉簧，所述拉簧设置在所述棘爪与支撑杆之间，所述拉簧的上端与所述杠杆连接，所述拉簧的下端位置固定，所述拉簧具有收缩的运动趋势，以使所述杠杆具有带动所述棘爪靠近所述棘轮部移动的运动趋势。

进一步，所述锁止组件还包括安装框，所述支撑杆、所述拉簧的下端以及所述电磁铁均与所述安装框固定连接。

进一步，多个所述可变刚度支撑机构均还包括导向安装件，所述导向安装件上设置有滑槽以及安装腔，所述齿条包括滑动部、支撑部以及齿形部，所述滑动部与所述滑槽滑动配合，所述支撑部的上端与所述前罩外板连接，所述支撑部的下端与所述弹性支撑件的上端连接，所述弹性支撑件位于所安装腔内，所述齿形部外露于所述导向安装件。

进一步，所述棘轮部与齿轮部连接为一个整体，并且所述棘轮部与齿轮部的转动中心轴共线。

进一步，多个所述可变刚度支撑机构以阵列分布形式间隔设置在所述空腔内。

进一步，还包括与所述前罩内板连接的前罩铰链。

进一步，所述齿条的上端面通过结构胶与所述前罩外板连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明在正常情况下，可变刚度支撑机构能够为前罩外板提供较高强度的支撑，保证前罩外板的刚度，在汽车高速行驶或手掌按压或者开关汽车前罩时，防止前罩外板发生变形和异响，当发生高空抛物或山体落石冲击汽车前罩时，能够保证发动机舱的安全；本发明在碰撞传感器检测到即将与行人发生碰撞时，能够缓冲吸能，提供主动行人保护功能；

2、本发明兼顾保证前罩外板刚性以及主动行人保护，触发主动行人保护功能后能够再次复原为正常使用状态，能够反复使用，并不是一次性的，能够降低售后成本；

3、本发明的可变刚度支撑机构能够单独模块化生产，应用于多种车型，通用性高，并且能够根据汽车造型灵活布置可变刚度支撑机构的位置，对于前罩内板和前罩外板的结构没有过多限制，减少车型设计难度以及缩短开发周期，减少研发成本。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图（此时为汽车正常行驶状态）；

图2为本发明的结构示意图（此时提供主动行人保护功能）；

图3为本发明的结构示意图；

图4为图3 隐藏前罩外板后的结构示意图；

图5为图4的局部放大示意图；

图6为本发明的可变刚度支撑机构的结构示意图；

图7为本发明的可变刚度支撑机构的截面示意图；

图8为本发明的齿条的结构示意图；

图9为本发明的齿轮棘轮复合体的结构示意图；

图10为本发明的导向安装件的结构示意图；

图11为本发明的弹性支撑件的结构示意图；

图12为本发明的电磁铁的结构示意图；

图13为本发明的棘爪与驱动组件的部分结构连接的结构示意图。

附图中标记如下：

1-前罩内板；

2-可变刚度支撑机构，21-弹性支撑件，22-齿条，221-滑动部，222-支撑部，223-齿形部，23-安装支架，24-齿轮棘轮复合体，241-齿轮部，242-棘轮部，25-棘爪，261-电源，262-开关，263-电磁铁，264-杠杆，265-衔铁，266-支撑杆，267-复位元件，268-安装框，27-导向安装件，271-滑槽，272-安装腔，28-结构胶；

3-前罩外板；4-碰撞传感器；5-控制器；6-前罩铰链。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作详细说明。

如图1-图13所示，本实施例中的一种兼顾刚性及主动行人保护的汽车前罩，包括前罩内板1以及设置在所述前罩内板1的上侧的前罩外板3，所述前罩内板1与所述前罩外板3之间具有空腔，所述空腔内设置有多个可变刚度支撑机构2；多个所述可变刚度支撑机构2均包括弹性支撑件21、齿条22以及锁止组件；所述弹性支撑件21的下端与所述前罩内板1连接，所述齿条22的上下两端分别与所述前罩外板3以及弹性支撑件21连接；所述锁止组件包括安装支架23、齿轮棘轮复合体24、棘爪25以及驱动组件，所述安装支架23与所述前罩内板1连接，所述齿轮棘轮复合体24以能够转动的方式设置在所述安装支架23上，所述齿轮棘轮复合体24包括用于与所述齿条22配合的齿轮部241以及用于与所述棘爪25配合的棘轮部242，所述棘轮部242与齿轮部241以能够同步转动的方式连接；所述驱动组件能够带动所述棘爪25靠近或者远离所述棘轮部242；当所述棘爪25与所述棘轮部242啮合时，所述齿条22能够向上运动并且无法向下移动；当所述棘爪25与所述棘轮部242分离时，所述齿条22能够沿上下方向移动。

本实施例中，还包括碰撞传感器4以及控制器5，所述碰撞传感器4、控制器5以及驱动组件依次信号连接。

本实施例中，所述驱动组件包括电源261、开关262、电磁铁263、杠杆264、衔铁265、支撑杆266以及复位元件267；所述棘爪25设置于所述杠杆264的靠近所述棘轮部242一端，所述衔铁265设置于所述杠杆264的远离所述棘轮部242一端，所述杠杆264的中部以能够转动的方式与所述支撑杆266连接，所述电磁铁263设置在所述衔铁265的下侧；当所述开关262闭合，所述电源261向所述电磁铁263供电，所述电磁铁263吸附所述衔铁265，使所述杠杆264带动所述棘爪25远离所述棘轮部242，以使所述棘爪25与所述棘轮部242分离；当所述开关262断开，所述电磁铁263断电，所述复位元件267使所述杠杆264带动所述棘爪25靠近所述棘轮部242，以使所述棘爪25与所述棘轮部242啮合。

本实施例中，所述复位元件267为拉簧，所述拉簧设置在所述棘爪25与支撑杆266之间，所述拉簧的上端与所述杠杆264连接，所述拉簧的下端位置固定，所述拉簧具有收缩的运动趋势，以使所述杠杆264具有带动所述棘爪25靠近所述棘轮部242移动的运动趋势。

弹性支撑件21可以为弹簧，电磁铁263可以为铁芯外缠绕电磁线圈的结构，棘爪25可以为杠杆264做成一个整体。

在正常情况下，复位元件267使棘爪25与棘轮部242啮合，棘轮部242只能顺时针转动而不能逆时针转动，由于棘轮部242与齿轮部241是同步转动的，因此齿轮部241也是只能顺时针转动而不能逆时针转动，同时由于齿条22与齿轮部241啮合，齿条22向下运动会带动齿轮部241逆时针转动，齿轮向上运动会带动齿轮部241顺时针转动，齿轮部241不能逆时针转动会使齿条22无法向下运动，此时可变刚度支撑机构2能够为前罩外板3提供较高强度的支撑，保证前罩外板3的刚度，在汽车高速行驶或手掌按压或者开关262汽车前罩时，防止前罩外板3发生变形和异响，当发生高空抛物或山体落石冲击汽车前罩时，能够保证发动机舱的安全。

当碰撞传感器4检测到即将与行人发生碰撞时，控制器5使开关262关闭，电源261向所述电磁铁263供电，电磁铁263吸附衔铁265，使杠杆264带动棘爪25远离所述棘轮部242，从而使棘爪25与棘轮部242分离，此时棘轮部242和齿轮部241能够自由转动，齿条22也就能够自由上下移动，当行人撞击前罩外板3时，前罩外板3带动齿条22向下移动，使弹性支撑件21压缩，从而实现缓冲吸能，提供主动行人保护功能；当行人保护结构后，行人离开前罩外板3后，弹性支撑件21恢复形状，齿条22向上移动回到初始位置，此时电源261停止供电，棘爪25与棘轮部242保持啮合。

综上所述，本实施例中的汽车前罩兼顾保证前罩外板3刚性以及主动行人保护，触发主动行人保护功能后能够再次复原为正常使用状态，能够反复使用，并不是一次性的，能够降低售后成本，同时可变刚度支撑机构2能够单独模块化生产，应用于多种车型，通用性高，并且能够根据汽车造型灵活布置可变刚度支撑机构2的位置，对于前罩内板1和前罩外板3的结构没有过多限制，减少车型设计难度以及缩短开发周期，减少研发成本。

安装支架23、齿轮棘轮复合体24、棘爪25、杠杆264、支撑杆266等结构均可以采用塑料材质，降低重量，有利于汽车轻量化。

本实施例中，所述锁止组件还包括安装框268，所述支撑杆266、所述拉簧的下端以及所述电磁铁263均与所述安装框268固定连接。安装框268为支撑杆266、拉簧以及电磁铁263提供安装位置，进一步提高模块化和集成化，便于模块化生产后进行安装。

本实施例中，多个所述可变刚度支撑机构2均还包括导向安装件27，所述导向安装件27上设置有滑槽271以及安装腔272，所述齿条22包括滑动部221、支撑部222以及齿形部223，所述滑动部221与所述滑槽271滑动配合，所述支撑部222的上端与所述前罩外板3连接，所述支撑部222的下端与所述弹性支撑件21的上端连接，所述弹性支撑件21位于所安装腔272内，所述齿形部223外露于所述导向安装件27。导向安装件27的滑槽271与齿条22的滑动部221配合，能够保证齿条22按照设计要求的轨迹沿上下方向运动，并且能够防止齿条22脱出；导向安装件27的安装腔272能够为弹性支撑件21提供安装位置，防止弹性支撑件21脱出。

本实施例中，所述棘轮部242与齿轮部241连接为一个整体，并且所述棘轮部242与齿轮部241的转动中心轴共线。

本实施例中，多个所述可变刚度支撑机构2以阵列分布形式间隔设置在所述空腔内。

本实施例中，还包括与所述前罩内板1连接的前罩铰链6，前罩内板1通过前罩铰链6与车体连接。

本实施例中，所述齿条22的上端面通过结构胶28与所述前罩外板3连接，结构胶28能够保证连接强度，同时这种连接分方式能够降低齿条22的上端面与前罩外板3的形面匹配要求，从而能够降低对前罩外板3的造型限制，进一步提高可变刚度支撑机构2的通用性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。