一种可用于发动机罩的主动式铰链及其发动机罩的制作方法

1.本发明涉及一种发动机罩及其铰链，更具体地说，涉及一种可用于发动机罩的主动式铰链及其发动机罩。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，汽车销量逐渐上升，客户对发动机罩开启和关闭的便利性要求也越来越高。此外，在汽车-行人碰撞中，发动机罩盖是造成行人头部伤害的主要来源，是消费者购车非常关注的位置，而发动机罩铰链作为硬点，更是严重影响了行人保护。
3.现有技术对于汽车发动机罩开启和关闭也采用了多种方式。在第1种方式中，现有技术采用了气弹簧，直接对发动机罩进行顶升；在第2种方式中，现有技术采用了长顶杆、短支撑杆、u型弹簧等一系列部件，对发动机罩的后部进行顶升；在第3种方式中，现有技术采用了基座、支撑组件、活动组件、气缸等部件，将基座固定在汽车框架上、将活动组件固定在汽车的发动机罩上，从而采用气缸对发动机罩进行顶升。目前车型上发动机罩铰链及发动机罩撑杆相互为独立零件，发动机罩撑杆多为机械撑杆，开启方式需要手动开启最大，再从最大位置使其关闭，使得发动机罩行人保护和开闭便利性很差，影响消费者的安全性及使用感受。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种可用于发动机罩的主动式铰链及其发动机罩，至少解决发动机罩开启、关闭不便，并且影响行人保护的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可用于发动机罩的主动式铰链，包括固定座、旋转臂和伸缩支撑件。其中，固定座包括第一端和第二端，固定座固定连接在汽车框架上；旋转臂包括第一端和第二端，旋转臂的第一端与固定座的第一端铰接并形成旋转轴线，使得旋转臂能绕旋转轴线相对固定座旋转。主动式铰链还包括旋转臂支架和激振器。旋转臂支架包括翻边、连接边和延伸端，旋转臂支架的翻边固定连接至发动机罩，旋转臂支架的连接边连接至旋转臂的第二端；伸缩支撑件包括第一端和第二端，伸缩支撑件的第一端可活动地与旋转臂支架的延伸端相连接，伸缩支撑件的第二端可活动地与固定座的第二端相连接；激振器设置于旋转臂支架的翻边的下方，在收到碰撞信号时对旋转臂支架的翻边形成向上的推力。
6.作为本发明的一种实施方式，固定座为长条形部件，固定座长度方向的一部分边缘沿固定座的一侧翻折，形成固定座的内部区域，固定座的中间位置通过固定部件与汽车框架的横梁固定连接，使得汽车框架的横梁嵌套在固定座的内部区域中。固定座的第一端位于固定座长度方向的末端，固定座的第二端位于固定座长度方向的中间区域。
7.作为本发明的一种实施方式，旋转臂为长条形部件，旋转臂长度方向的一侧边缘沿旋转臂的一侧翻折，形成用以支撑旋转臂支架的翻边的支撑沿。旋转臂的第一端位于旋
转臂长度方向的一个末端，旋转臂的第二端位于旋转臂长度方向的另一个末端。旋转臂大致呈s字形，使得伸缩支撑件位于固定座和旋转臂的中间位置。
8.作为本发明的一种实施方式，旋转臂支架的连接边与旋转臂的第一端通过第一销轴固定连接，且所述旋转壁支架的连接边还包括活动槽。旋转臂设置第二销轴，第二销轴穿过活动槽，并且可以沿活动槽移动。
9.作为本发明的一种实施方式，所述连接边的一侧设置回弹钩，所述回弹钩对第二销轴施加一个朝向翻边的力。
10.作为本发明的一种实施方式，伸缩支撑件包括气弹簧、第一球头销和第二球头销，气弹簧的两端分别连接第一球头销和第二球头销；第一球头销作为伸缩支撑件的第一端与旋转臂支架的延伸端铆接，第二球头销作为伸缩支撑件的第二端与固定座的第二端铆接。
11.作为本发明的一种实施方式，激振器为伸缩杆，且激振器通过固定件与固定座连接；在收到碰撞信号时，激振器的一端向上伸出并对旋转臂支架进行顶升，使得旋转臂支架带动发动机罩的后端向上抬升一定高度。
12.作为本发明的一种实施方式，固定座从水平方向连接到汽车发动机框架的水平横梁上，且靠近汽车a柱的位置。并且，翻边固定在发动机罩下表面且靠近汽车a柱的位置，使得伸缩支撑件将发动机罩的前端向上翘起。
13.为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：一种发动机罩，该发动机罩包括本发明的上述主动式铰链。
14.在上述技术方案中，本发明的主动式铰链结构简单、重量轻，其结构能够增大发动机罩及前舱的布置空间。此外，本发明的主动式铰链有更好的人机交互体验，手动开启和关闭发动机罩一定高度后，可自动开启和关闭发动机罩。此外，采用本发明主动式铰链的发动机罩还能减小对行人的伤害值，有效地保护行人。
附图说明
15.图1是本发明的主动式铰链在关闭状态的第一视图；图2是本发明的主动式铰链在关闭状态的第二视图；图3是本发明的主动式铰链在主动弹起状态的第一视图；图4是本发明的主动式铰链在主动弹起状态的第二视图；图5是本发明的主动式铰链在开启状态的视图；图6是本发明的发动机罩在关闭状态的第一视图；图7是本发明的发动机罩在关闭状态的第二视图；图8是本发明的发动机罩在主动弹起状态的第一视图；图9是本发明的发动机罩在主动弹起状态的第二视图；图10是本发明的发动机罩在开启状态的第一视图；图11是本发明的发动机罩在开启状态的第二视图。
具体实施方式
16.下面结合附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进一步作清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例用来作为解释本发明技术方案之用，并非意味着已经穷举了本发
明所有的实施方式。
17.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
18.参照图1-图5，本发明首先公开一种可用于发动机罩的主动式铰链，其主要包括固定座1、旋转臂2、旋转臂支架3、伸缩支撑件4、激振器5等部件。图1和图2表示了主动式铰链的关闭状态，图3和图4表示了主动式铰链的主动弹起状态，而图5表示了主动式铰链的开启状态。
19.参照图1和图2，固定座1为长条形部件，其沿长度方向具有第一端11和第二端12。如图1所示，固定座1的第一端11位于固定座1长度方向的末端，固定座1的第二端12位于固定座1长度方向的中间区域。固定座1的中央位置开有两个固定孔13，通过在这两个固定孔13中加入固定件（例如螺栓等，未在图中示出），使得固定座1固定连接在汽车框架上。
20.作为本发明的一种优选实施方式，固定座1长度方向的一部分边缘可以沿固定座1的一侧翻折，形成固定座1的内部区域。如图1所示，固定座1沿长度方向的上沿和靠近第一端位置的下沿均朝向远离其他部件的方向翻折，如此在固定座1的一侧形成了固定座1的内部区域。类似的，固定座1与内部区域相对的一侧为外部区域。固定座1的中间位置通过固定部件与汽车框架的横梁固定连接，使得汽车框架的横梁嵌套在固定座1的内部区域中。
21.继续参照图1和图2，旋转臂2为长条形部件，其沿长度方向具有第一端21和第二端22。如图2所示，旋转臂2的第一端21位于旋转臂2长度方向的一个末端，旋转臂2的第二端22位于旋转臂2长度方向的另一个末端。如图2所示，旋转臂2沿长度方向的上沿沿旋转臂2的一侧翻折，形成用以支撑旋转臂支架3的翻边31的支撑沿23。
22.作为本发明的一种优选实施方式，旋转臂2长度方向的一侧边缘沿旋转臂2的一侧翻折，形成旋转臂2的内部区域。类似的，旋转臂2与内部区域相对的一侧为外部区域。通过图1和图2的对比可见，旋转臂2的外部区域与固定座1的外部区域相对，并且旋转臂2的内部区域与固定座1的内部区域相背。旋转臂2沿长度方向的下沿的一部分、靠近旋转臂2第一端的位置24同样沿旋转臂2的一侧翻折，形成了上述的内部区域。本领域的技术人员可以理解，这样翻折所形成内部区域的结构，能够增强旋转臂2的刚性和抗扭曲的程度。
23.通过图1和图2可见，固定座1和旋转臂2通过销轴14连接，使得旋转臂2的第一端21与固定座1的第一端11铰接并形成旋转轴线a，从而旋转臂2能绕旋转轴线a相对固定座1旋转，如图3-图5所示。本领域的技术人员可以理解，销轴连接只是固定座1和旋转臂2的众多连接方式之一，在本发明的其他实施例中，固定座1和旋转臂2还可以通过其他合理的方式进行连接，实现固定座1和旋转臂2之间的相对旋转运动。
24.通过图1、图2可以看出，主动式铰链处于关闭状态下时，固定座1和旋转臂2互相平行且处于相接近的水平面上。通过图3、图4可以看出，在旋转臂2绕旋转轴线a相对于固定座1进行旋转，主要在于旋转臂2的第二端向上抬起并远离固定座1的第二端。
25.继续参照图1和图2，旋转臂支架3包括翻边31、连接边32和延伸端33，旋转臂支架3的翻边31用来固定连接至发动机罩6，连接边32用来固定连接至旋转臂2，尤其是连接至旋转臂2的第二端22，而延伸端33则沿着旋转臂2的长度方向向前延伸至旋转臂2之外。在如图1和图2所示的关闭状态，翻边31紧贴并倚靠在旋转臂2的支撑沿23的上表面，而在图3和图4
所示的主动弹起状态下，旋转臂支架3向上升起，从而使得旋转臂支架3的翻边31与旋转臂2的支撑沿23互相脱离。此外在图5所示的开启状态下，旋转臂支架3的翻边31同样紧贴并倚靠在旋转臂2的支撑沿23的上表面。
26.作为本发明的一种优选实施方式，如图1和图2所示，旋转臂支架3大体上呈一个折角部件的形状，折角的两个边分别是翻边31和连接边32，翻边31和连接边32在最末端的交汇处，位于连接边32的部分为延伸端33。如图1所示，翻边31上开有两个固定孔36，翻边31通过在固定孔36中加固定件（例如螺栓等，未在图中示出），以此将旋转臂支架3固定到发动机罩6的下表面。如图2所示，旋转臂支架3的连接边32的内侧与旋转臂2的第二端通过销轴26连接，而图3所示的旋转臂支架3的连接边32还包括活动槽34，活动槽34是一个在竖直方向上下延伸的通孔。旋转臂2上设有销轴25，销轴25穿过活动槽34并连接到旋转臂2的外侧，从而使得销轴25可以沿活动槽34上下移动。
27.继续参照图1和图2，伸缩支撑件4包括第一端和第二端，伸缩支撑件4的第一端可活动地与旋转臂支架3的延伸端33相连接，伸缩支撑件4的第二端可活动地与固定座1的第二端12相连接。
28.作为本发明的一种优选实施方式，如图3所示，伸缩支撑件4包括气弹簧41、第一球头销42和第二球头销43。气弹簧41的两端分别连接第一球头销42和第二球头销43。第一球头销42作为伸缩支撑件4的第一端与旋转臂支架3的延伸端33铆接，第二球头销43作为伸缩支撑件4的第二端与固定座1的第二端12铆接。伸缩支撑件4采用气弹簧41可以使得用户在手动开启和关闭发动机罩一定高度后，发动机罩可以由于气弹簧41的伸缩而实现自动开启和关闭发动机罩。本领域的技术人员可以理解，上述铆接的方式只是本发明众多实施方式的一种，在本发明的其他实施例中，第一球头销42和第二球头销43可以通过其他方式分别与旋转臂支架3的延伸端33和固定座1的第二端12相连接，并且实现相互之间的可活动。
29.继续参照图1和图2，激振器5设置于旋转臂支架3的翻边31的下方，在收到碰撞信号时对旋转臂支架3的翻边31形成向上的推力。旋转臂支架3受到向上的推力之后，又进一步使得发动机罩6向上抬升一定的距离，从而起到保护行人的作用。
30.作为本发明的一种优选实施方式，激振器5为伸缩杆，且激振器5可以通过固定件（未在图中示出）与固定座1连接，也可以另外单独设置而不与固定座1相连接。如图4所示，在收到碰撞信号时，激振器5的一端51向上伸出并对旋转臂支架3进行顶升，尤其是对翻边31的下表面进行顶升，使得旋转臂支架3带动发动机罩6的后端向上抬升一定高度。
31.作为本发明的一种实施方式，如图3和图4所示，激振器5对旋转臂支架3进行顶升的位置位于翻边31下表面的中间位置或者远离延伸端33的另一端。优选地，激振器5顶升的位置靠近活动槽34的位置。本领域的技术人员可以理解，激振器5对旋转臂支架3进行顶升的位置是可变的，在翻边31下表面的多个合理位置均可以设置激振器5，这些位置均可以实现激振器5对于旋转臂支架3顶升的效果。
32.作为本发明的一种实施方式，激振器5的动作以收到碰撞信号为触发条件。在车辆正常使用时，碰撞信号不会发出，因此激振器5在正常情况下不会对旋转臂支架3进行顶升。而当车辆发生碰撞、尤其是碰撞位置位于车头时，此时位于车辆车头的相应传感器会发出碰撞信号，以表示车辆的车头位置受到了碰撞。与此同时，激振器5会接收到传感器发出的碰撞信号，从而立即快速相应该碰撞信号，对旋转臂支架3进行顶升。
33.由图1-图4可见，主动式铰链在主动弹起的状态下，固定座1由于固定在汽车框架的横梁上，因此固定座1仍然保持在原位。此时，旋转臂2的第一端21绕固定座1的第一端11进行旋转，旋转臂2的第二端22向上抬起并远离固定座1的第二端12。同时，由于激振器5对旋转臂支架3的中间位置或者后部位置进行了顶升，旋转臂支架3绕旋转臂2第二端22的销轴26进行一定程度的旋转，从而旋转臂支架3不再紧贴并依靠在旋转臂2上，即如图4所示的旋转臂支架3的翻边31相比与旋转臂2的支撑沿23顶升了一定的距离。如图3和图4所示，此时固定座1和旋转臂支架3保持了相对接近平行的位置，而旋转臂2作为连接固定座1和旋转臂支架3之间的部件则呈现倾斜的状态。
34.如图3所示，旋转臂支架3的连接边32的外侧还设有回弹钩35，回弹钩35能够对销轴25施加一个朝向旋转臂支架3的翻边31的力。由于销轴25是固定在旋转臂2上的，回弹钩35对销轴25施加一个朝向旋转臂支架3的翻边31的力，相当于使得翻边31受到一个朝向旋转臂2的力，使得销轴25始终保持在活动槽34的顶端，这样能够保证在没有激振器5施加外力时，旋转臂支架3能够始终保持与旋转臂2的紧贴。另一方面，当激振器5对翻边31施加向上的力时，该力大于回弹钩35的力，使得翻边31向上移动且回弹钩35向下移动。一旦激振器5的力撤走，翻边31在回弹钩35的力的影响下朝向旋转臂2运动，最终使得旋转臂支架3能够紧贴并倚靠在旋转臂2上。
35.作为本发明的一种实施方式，综合图1、图2、图3和图4可见，旋转臂2沿长度方向大致呈s字形，旋转臂2的第一端21、即s形的一端由于和固定座1的第一端11互相铰接而紧贴，旋转臂2的第二端22、即s形的另一端则由于s形的形状而远离固定座1，使得旋转臂2的第二端和固定座1的第二端之间产生一定的距离。如此一来，连接在旋转臂2第二端的旋转臂支架3也与固定座1之间具有一定的距离。伸缩支撑件4则设置在这段距离中，使得伸缩支撑件4位于固定座1和旋转臂2的中间位置。本领域的技术人员可以理解，本发明将气弹簧41安装集成在固定座1和旋转臂2的中间位置，同时省去为气弹簧41安装加强板，如此可以减轻整个主动式铰链的重量。
36.由此可见，主动式铰链无论是关闭状态、主动弹起状态还是开启状态，固定座1、旋转臂2、旋转臂支架3、伸缩支撑件4、激振器5这几个部件在水平方向上的空间位置顺序依次分别是固定座1、伸缩支撑件4、旋转臂支架3、旋转臂2、激振器5。考虑到固定座1是固定在车辆框架的横梁上，因此当主动式铰链布置在车辆的发动机仓内部时，其由外向内的各个部件的次序同上。
37.由图1、图2和图5可见，主动式铰链在开启的状态下，固定座1由于固定在汽车框架的横梁上，因此固定座1仍然保持在原位。此时，旋转臂2的第一端绕固定座1的第一端进行旋转，旋转臂2的第二端向上抬起并远离固定座1的第二端。然而，由于没有激振器5对旋转臂支架3进行顶升，并且伸缩支撑件4对旋转臂支架3施加的力位于其延伸端33，因此旋转臂支架3仍然紧贴并倚靠在旋转臂2上，并且旋转臂2的第二端、或者说旋转臂支架3的延伸端33与固定座1的距离不断增大，直到伸缩支撑件4（气弹簧41）处于最大伸展位置。
38.在开启状态下，伸缩支撑件4、或者说气弹簧41伸展开，从而对旋转臂支架3的延伸端33提供一个向上的力，使得旋转臂支架3带动旋转臂2向上运动，而旋转臂2相对于固定座1的第一端旋转。另一方面，由于伸缩支撑件4提供的力位于旋转支撑臂的延伸端33，因此这个力不会对回弹钩35产生影响，以此能使得旋转臂支架3保持紧贴并倚靠在旋转臂2上的状
态。由图5可见，伸缩支撑件4伸展的状态下，旋转臂2打开，使得主动式铰链“开启”，从而发动机罩6也相应地打开。
39.参照图6-图11，本发明进一步公开一种发动机罩，该发动机罩采用了本发明上述的主动式铰链。对应于主动式铰链的关闭状态、主动弹起状态、开启状态，发动机罩也具有关闭状态、主动弹起状态、开启状态。图6、图7表示了发动机罩的关闭状态，图8、图9表示了发动机罩的主动弹起状态，图10、图11表示了发动机罩的开启状态。
40.参照图6和图7，主动式铰链的固定座1从水平方向连接到汽车发动机框架的水平横梁上，且靠近汽车a柱的位置。旋转臂2用以提供对旋转臂支架3的支撑，旋转臂支架3的翻边31固定在发动机罩6下表面且靠近汽车a柱的位置。如图6和图7所示，发动机罩6在关闭状态下，激振器5并未对旋转臂支架3进行顶升，并且伸缩支撑件4也处于关闭状态，此时，发动机罩6处于贴合车体的关闭位置，如图7所示。
41.结合参考图1-图4以及图6和图7，固定座1的内部区域位于固定座1的侧面，并且该内部区域用来与车辆框架的横梁相固定.由此可见，固定座1是从侧面固定到车辆框架的横梁上，而并非是安装在车辆框架的上表面。如此一来，整个主动式铰链就可以设置在发动机罩6下方的发动机舱内，并且位于发动机舱的后部，即靠近驾驶室的位置。通常，由于发动机舱的后部一般会具有一些空间，因此主动式铰链这样的设置能够增大发动机罩及前舱的布置空间。
42.基于上述原因，与现有技术不同的是，本发明的上述结构无需将伸缩支撑件4折叠在某些部件内，本发明的上述结构可以采用一个较大尺寸的伸缩支撑件4（或者说较大尺寸的气弹簧41），而不是如很多现有技术那样采用很小尺寸的气弹簧。另一方面，本发明主动式铰链的上述结构也无需采用非常紧凑的布置，因此其结构简单、制造成本低，并且在加工制作与安装上具有更加方便、快捷的优势。
43.参照图8和图9，发动机罩6在主动弹起状态下，激振器5对旋转臂支架3进行了顶升，使得发动机罩6相应地进行抬升。图8和图9所示的发动机罩6的前端为靠近车头的一端，后端为靠近汽车a柱的一端。通过图8和图9可见，由于旋转臂支架3固定在发动机罩6靠近汽车a柱的后端，因此在主动弹起状态下，发动机罩6的后端向上抬升，而前端的位置基本保持不变。因此，发动机罩6的主动弹起状态使得其形成了前低后高的姿态，如图9所示。
44.当车辆发生碰撞时，由于行人的头部具有与发动机罩6发生碰撞的风险，此时主动式铰链的旋转臂支架3上升一定高度，使得发动机罩6也相应抬升一定的高度，如此在车辆发生碰撞时能够增大碰撞缓冲空间，减少碰撞伤害值。
45.参照图10和图11，发动机罩6在开启状态下，伸缩支撑件4处于伸展状态，此时伸缩支撑件4对旋转臂支架3的延伸端33提供了向上的力，从而使得旋转臂支架3带动旋转臂2向上运动，从而使得主动式铰链“开启”。在此状态下，发动机罩6的前端向上翘起。
46.发动机罩6在车辆使用过程中是一个是不是需要开启的部件。在操作过程中，当发动机罩6开启或关闭达到平衡点时，本发明可通过气弹簧41自动开启到最大位置或完全关闭状态，从而起到省力的作用，提升用户体验。
47.与现有技术的一个不同点在于，在主动式铰链的主动弹起状态下，本发明通过激振器5使得旋转臂支架3向上顶升，从而使得发动机罩6的后端向上抬升，通过这种方式来保护行人。在此过程中，翻边31通过激振器5向上顶升，而此时伸缩支撑件4并没有向上伸出，
因此只有翻边31向上运动。由此可见，在主动弹起状态下，发动机罩6的前端仍然与关闭状态的位置一致，即保持原位，而发动机罩6的后端向上抬升，使得发动机罩6形成前低后高的姿态，这样当与行人发生碰撞时，发动机罩6这种前低后高的姿态能够更好地保护行人。
48.另一方面，由于主动弹起状态并不是通过伸缩支撑件4、即气弹簧41的张开来顶升发动机罩6的，而是代之采用激振器5。由于激振器5的响应速度可以明显比传动的液压部件、气弹簧41或类似部件的响应速度快，因此采用激振器5对翻边31进行顶升可以使得发动机罩6的抬升速度更快。这种更快的速度更有利于保护行人，因为在发生碰撞时，如果要让发动机罩6起到保护行人的作用，那么发动机罩6调整其姿态的速度必须要快，否则失去了保护行人的时间窗口。
49.与现有技术的另一个不同点在于，本发明的主动式铰链及其发动机罩6可以在关闭状态、主动弹起状态、开启状态之间进行切换，而不需要额外的部件或另外进行维修。通过图1-图11可见，本发明的主动式铰链及其发动机罩6无论处在主动弹起状态还是开启状态，均可以通过简单下压的方式复位到最初的关闭状态，而不需要通过额外的维修或配置。
50.例如，当主动式铰链处于图3、图4所示的主动弹起状态，或者当发动机罩6处于图8、图9所示的主动弹起状态时，可以通过下压旋转臂支架3或者发动机罩6后端的方式，使得激振器5的伸缩杆回缩并复位，如此可以使得主动式铰链或者发动机罩6恢复到关闭状态。另一方面，当主动式铰链处于图5所示的开启状态，或者发动机罩6处于图10、图11所示的开启状态时，可以通过下压旋转臂支架3或者发动机罩6前端的方式，使得伸缩支撑件4回收并复位，如此可以使得主动式铰链或者发动机罩6恢复到关闭状态。
51.由此可见，本发明的主动式铰链及其发动机罩并非采用“破坏式”的方式进入任意一种状态，尤其是并未采用“破坏式”的方式进入主动弹起状态，而是通过主动式铰链如前所述的特定结构来实现以“非破坏式”的方式在各个状态之间进行切换。
52.综上所述，本发明的主动式铰链及采用该主动式铰链的发动机罩具有以下有益效果：1.能够减小对行人的伤害值，有效地保护行人；2.结构简单，制造成本低；3.增大发动机罩及前舱布置空间；4.重量轻；5.人机交互体验好，手动开启和关闭发动机罩一定高度后，可自动开启和关闭发动机罩。
53.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。