保险杠的发展及应用

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 保险杠的发展及应用 赵刘军 (广州市公路工程公司 , 广东 广州 　510075) 摘 　要 : 吸能保险杠系统在汽车低速碰撞中起着至关重要的作用。文中列举了现今汽车吸能 保险杠的类型 ,分别说明了各类型保险杠的结构、工作原理、对汽车和行人的保护作用及在汽车上 的应用状况 ,探讨了未来保险杠的发展方向。 关键词 : 汽车 ; 吸能保险杠 ; 车身 ; 低速碰撞 中图分类号 :U491. 6 　　　　　　　文献标识码 :A 　　　　　　　文章编号 :1671 - 2668 (2009) 04 - 0016 - 02 　　保险杠系统是汽车车身的一个重要组成部分 , 其作用主要有四个方面 : ①当汽车与其他车辆或障 碍物发生低速碰撞 (通常小于 10 km/ h) 时 ,保护翼 子板、散热器、发动机罩和灯具等部件 ; ②当汽车与 行人发生碰撞时 ,最大限度地保护行人 ; ③满足车 身空气动力性的要求 ; ④装饰和美化车身。从汽车 被动安全性的角度出发 ,前两点作用都很重要。由 于保险杠系统在“低速碰撞”和“行人保护”这两方面 起着决定性的作用 ,因此 ,汽车保险杠系统的研究在 世界各大汽车公司得以全面进行。 1 　保险杠系统的主要形式 常见的汽车保险杠系统通常由外盖板、内衬、横 杠、支架等部分组成 , 其中内衬和支架都可作为缓 冲吸能元件。按保险杠的功能 ,可分为非吸能式和 吸能式。非吸能式保险杠由于没有内衬 ,支架也基 本不吸能 ,所以缓冲吸能能力较差。这种保险杠具 有攻击性 ,不符合碰撞中的共存性原则 ,不能发挥保 险杠的基本保护功能 ,尤其不能满足对行人的保护 , 不能使用。然而我国市场上的部分轻型客车、货车 上使用的就是非吸能式保险杠 ,这其实是汽车安全 性能的一个重大隐患 ,国家应该出台相应的法律法 规限制非吸能式保险杠的使用。这也说明吸能式保 险杠在我国具有广泛的应用前景。本文主要探讨吸 能式保险杠的原理、应用状况及发展趋势。 2 　吸能式保险杠的分类及吸能原理 吸能式保险杠按缓冲吸能的方式不同 ,可大致 分为三类 : 1) 自身吸能式保险杠。又称填充型或塑料保 险杠 ,主要是在杠内填充泡沫塑料、蜂窝结构等具有 吸能功能的材料。 2) 液压吸能式保险杠。又称阻尼型 ,这种保险 杠在横杠与车体之间加装油压或气压阻尼元件 ,利 用油或气压的阻尼作用缓冲吸能。 3) 带气腔式保险杠。其气腔主要形式多为气 囊式 ,原理与液压吸能一致 ,只是结构截然不同。 2 . 1 　自身吸能式保险杠 目前 ,自身吸能式保险杠多采用塑料为原料研 制 ,又称塑料保险杠 ,是目前使用最为广泛的一种保 险杠。这种保险杠由外盖板、缓冲材料和横杠等三 部分组成 (见图 1) 。其中 ,外盖板和缓冲材料用塑 料制成 ,横梁用厚度为 1. 5 mm 左右的冷轧薄板冲 压而成 U 形槽。外盖板和缓冲材料附着在横梁上 , 横杠与支架纵梁之间用螺丝连接 ,可以随时拆卸下 来。这种保险杠上使用的塑料大多为聚脂系和聚丙 烯系两种材料 ,采用注射成型法制成。 图 1 　自身吸能式保险杠的结构 国外有的采用聚碳脂系塑料 ,掺入合金成分 ,采 用合金注射成型的方法 ,这样加工出来的保险杠不 但具有高强度的刚性 ,还具有可以焊接的优点 ,而且 涂装性能好 ,且符合碰撞过程中的共存性原则 ,目前 在轿车上被大量采用。 2 . 2 　液压吸能式保险杠 液压吸能式保险杠 (见图 2) 利用液体和气体自 61 　 　　　　公　路　与 　汽　运　　　 　　Hi ghw ays & A utomoti ve A p plications 　　　　　　 第 4 期2009 年 7 月 　 © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 生的阻尼来达到缓冲吸能的目的。这种保险杠的液 压缓冲器通常作为保险杠的支架 ,当汽车与障碍物 发生碰撞时 ,冲击力通过横杠内侧加强件传到活动 活塞上 ,活动活塞推动液压油通过节流孔压向活塞 右腔 ,推动活塞向左移动 ,并使气体受到压缩。利用 液压油的节流力吸收能量 ,效率可高达 80 % ,工作 特性比较稳定。撞击后靠气体产生复原动力 ,使保 险杠复位。这种保险杠还可以和自身吸能式保险杠 融合使用 ,即把横杠用聚脂系和聚丙烯系注塑成型 , 在横杠和加强梁之间加上吸能块 ,从而增强缓冲吸 能能力。但这种保险杠造价较高 ,通常只使用在高 档轿车上。 图 2 　液压吸能式保险杠的结构 2 . 3 　带气腔式保险杠 这种类型保险杠 (见图 3) 与自身吸能式保险杠 的区别在于其使用气腔代替吸能块 ,气腔通常作为 内衬安装在外盖板和横杠之间。碰撞发生时 ,气腔 被压缩 ,进而影响其外面包裹部件的变形方式 ,从而 改善吸能效果。相关文献指出 ,通过合理设计气腔 个数和气压并保证包裹气腔部件的强度 ,这种保险 杠与自身吸能式保险杠相比能使 15 km/ h、40 %偏 置碰撞的减速度减小 20 %～50 %。 图 3 　带气腔式保险杠的结构 3 　保险杠的发展趋势 未来保险杠首先要满足保险杠的基本要求 ,即 要满足保险杠的四方面基本功能。随着汽车行驶速 度的进一步提高以及电子技术的进一步发展 ,未 来保险杠必然需要具有主动保护的功能 ,即在危险 来临之前作出保护 ,以便更大限度地保护行人、驾驶 员以及乘客的安全。 主动保护的具体实施方法就是汽车保险杠系统 智能化 ,与安全带、汽车制动系统、安全气囊等安全 系统融合 ,能够判断汽车与前方物体发生碰撞的几 率和剧烈程度 ,一旦判断出会发生碰撞且碰撞剧烈 , 汽车保险杠系统除了自身作出调整外 ,还会提醒其 他安全系统动作 ,包括调整安全带的张紧度、自动制 动等。另外 ,不少人提出保险杠提前的安全保险杠 系统 ,即主动作用型保险杠系统。其原理是在车载 系统判断出汽车处于危险情况时 ,保险杠自动前伸 一段距离 ,提高保险杠自身的缓冲性能 ,并且由于保 险杠的前伸 ,对行人的保护能力也会加强。 4 　结 　语 随着社会的发展 ,汽车变得越来越普及 ,交通事 故也在逐年增加 ,对人身安全的保护刻不容缓。现 在出现了很多出于保护人身安全的新发明、新技术 , 如主动防撞技术、安全气囊等。这些技术的出现很 好地保护了车内乘员的安全 ,然而对于行人的保护 却不够。而吸能保险杠在保护车内乘员安全的同 时 ,也充分顾及了行人的安全。尤其是主动作用型 保险杠的出现 ,不仅能够很好地保护驾驶员和乘客 的安全 ,还大大提高了行人的安全性。随着技术的 成熟和成本的降低 ,未来保险杠的发展趋势必然是 主动型吸能式保险杠。 参考文献 : [1 ] 　上官文斌 ,屈求真. 轿车保险杠系统的结构型式及其法 规要求[J ] . 汽车研究与开发 ,1997 (1) . [2 ] 　陈家起. 汽车保险杠的发展趋势[J ] . 汽车研究与发展 , 1995 (2) . [3 ] 　顾力强 ,赵亦希 ,林忠钦 ,等. 轿车保险杠耐撞性结构设 计的研究[J ] . 机械设计与研究 ,2001 ,17 (3) . [4 ] 　Ho Kim ,Seok Gil Hong. Optimization of bumper sys2 tem under various requirement s[J ] . SA E Technical Pa2 per Series ,2001 (1) . [5 ] 　刘 　莉. 轿车前部保险杠框架安全设计方法研究 [ D ] . 长春 :吉林大学 ,2006. [6 ] 　米永存 ,李淑杰 ,郭运华 ,等. 汽车保险杠专用料的研制 [J ] . 汽车工艺与材料 ,2004 (11) . 收稿日期 :2009 - 04 - 21 71 　　　　　公　路　与 　汽　运　　　　 　总第 133 期 　　　　　　　Hi ghw ays & A utomotive A p pl ications