汽车保险杠及其评测

汽车保险杠及其评测 保险杠:备受关注的安全配角 汽车保险杠与加强横梁作为吸收缓和外界冲击力的车身构件。在低速碰撞事故中，对于保护车身以及车身附件可以起到一定作用。近年来，网上大有流行“晒保险杠”的趋势，越来越多的人们也开始关注保险杠，然而对于保险杠的防护功能和性能却是众说纷纭。不少人认为保险杠加强横梁对于保护车内乘员有着至关重要的作用，还有不少人又犯了“摁钢板”的老毛病，以加强横梁厚度论优劣，甚至还爆出“加强横梁采用铝合金材料是偷工减料”的错误观点。 图1:汽车保险杠与加强横梁作为吸收缓和外界冲击力的车身构件。在低速碰撞事故中，对于 保护车身以及车身附件可以起到一定作用。但是保险杠所能提供的防护能力仍相当有限。图为追尾事故后的2010款第五代大众高尔夫，由于前车被撞点较高尔夫 前保险杠略高，因此造成高尔夫水箱格栅(与前保险杠壳体 一体)，前灯组与发动机盖板损毁，而前保险杠加强横梁却毫发未伤。 前后保险杠的贡献是什么, 显而易见，现在的轿车前后保险杠结构已经与二三十年前的车型广泛采用的外置式保险杠完全不同。目前常见的轿车前后保险杠一般都是由塑料保险杠壳体，加强横梁和左右两个吸能支架以及其他安装用部件组成(如图所示)。塑料保险杠壳体便是我们能从外观上看到的保险杠。近年来，由于造型的发展，以及行人保护的需要，大多数轿车的前保险杠都采用保险杠与水箱格栅一体式设计。相比而言，几十年前老车型的保险杠设计更符合“横杠”的概念。 图2:常见的轿车前后保险杠一般都是由塑料保险杠壳体，加强横梁和左右两个吸能支架(易溃缩纵梁)以及其他安装用部件组成。图为第二代丰田普锐斯前保 险杠拆解示意图。 图3:二三十年前的车型广泛采用的外置式保险杠，而近年来，由于造型设计的发展，以及行人保护的需要，大多数轿车的前保险杠都改用保险杠与水箱格栅一体式设计。图为1980款福特嘉年华，其采用外置式保险杠设计，并且专门配置 有可恢复形变的弹簧吸能装置。 不过在外观上看不到横在车身前后部的保险杠，并不代表它们不存在。拆下塑料保险杠壳体，安装在车身结构上的加强横梁便引入眼帘，而这些加强横梁正是网友们热议的焦点。不少人认为加强横梁越厚越安全，钢质横梁比铝合金材质的更安全，甚至还有人认为没有后加强横梁的车型不能在追尾事故中保证乘员安全。那么，这些观点正确吗,我们不妨从整体车身结构的角度去分析，看看前后保险杠对于车身被动安全的贡献究竟是什么, 图4:在外观上看不到横在车身前后部的保险杠，并不代表它们不存在，拆下塑料保险杠壳体，安装在车身结构上的加强横梁便引入眼帘。图为2010款现代劳 恩斯酷派前部拆解。 我们知道，完善的车身结构应该具备高效动能吸收/分散可溃车身设计，高强度乘员舱，以及行人保护组件。一般来说，车辆的发动机舱和 行李舱作为溃缩吸能区，车身中部则会被设计为高强度的乘员舱。因此车身前后部结构要尽可能多地吸收碰撞能量，使碰撞过程中作用于车内乘员的力和加速度降至 安全的范围内，但是车身前后部构件在碰撞中产生的变形应根据碰撞强度逐级发生，便于车身结构的修复和降低维修成本。 图5:完善的车身结构应该具备高效动能吸收/分散可溃车身设计，高强度乘员舱，以及行人 保护组件。一般来说，车辆的发动机舱和行李舱作为溃缩吸能区，车身中部则会被设计为高强度的乘员舱。图为2009款沃尔沃XC90车身结构，钢板抗拉强度 等级从发动机舱至乘员舱逐级增加以实现“高效动能吸收与分散” 理念。 以车身前部结构为例，一般来说，发动机舱作为溃缩区域被分为三级变形区(如图示)，其中第一级变形区位于发动机舱前部，用于保护行人和降低车辆在低速下碰撞对于车辆的破坏。第二级变形区位于发动机舱中部，即相容区。当两车相撞时，通过这部分变形区的溃缩最大化吸收和分散能量。第三级变形区则靠近发动机舱后部，位于乘员舱之前，用于最大程度的保持乘员舱完整性，也被称为自身保护区。很显然，前保险杠的位置处于第一变形区，行人保护和降低低速碰撞对于车辆的破坏是其主要作用。 图6: 发动机舱作为溃缩区域被分为三级变形区:第一级变形区，相容区和自身 保护区。图为2007款日产骐达车身结构示意图。 图7:前保险杠位于第一级变形区，行人保护和降低低速碰撞对于车辆的破坏是其主要作用。图为与日产骐达采用同一平台设计的雷诺风景，其前部发动机舱结构与骐达一致。第一级变形区的上下部分大量采用塑料材质降低前部对于行人的 伤害。 前保险杠加强横梁可以将任何形式的偏置和正面碰撞产生的能量尽可能均匀地分布到两个吸能元件上，使能量最大限度均匀地被吸能支架所吸收，并将碰撞力均匀地传递到两个纵梁。当汽车与其他车辆或障碍物发生低速碰撞时，如较为常见的停车场碰撞，市区路况频繁发生的低速追尾等。前保险杠加强横梁对保护翼子板、散热器、发动机罩和灯具等部件起着一定作用。后保险杠加强横梁则可以减少行李舱，尾门，后灯组等部位的损害。 图8:较为常见的停车场碰撞，市区路况频繁发生的低速追尾等。前保险杠加强横梁对保护翼子板、散热器、发动机罩和灯具等部件起着一定作用。图为碰撞事故后的2008款奔驰B200的铝合金前保险杠加强横梁，其很好的保护了发动机散 热器。 图9:如果前保险杠加强横梁的强度不足或被撞击物为柱状体，则会造成碰撞产生的能量不能 很好的分布到两个吸能元件上，从而造成能量不能最大限度均匀地被吸能支架所吸收。图为碰撞事故后的标致307车型，前保险杠加强横梁严重变形，并向内侧凹 陷，而两侧的易溃缩纵梁(黄色圆圈处)却相当完好。 对车主来说，前后保险杠设计的好坏，这直接影响着发生碰撞事故后的维修费用。美国高速公路安全保险协会(IIHS)的研究表示:近年来，美国各大保险公司每年为低速碰撞车损赔偿的金额高达60亿美元以上，这同时也是造成车主保费升高的一大因素。 前后保险杠仅是被动安全的配角 不少人认为前后保险杠加强横梁(即人们常说的防撞梁)是保证车辆碰撞安全性的关键。的确，国内也有不少汽车媒体乐于晒这样的防撞梁作为例证评判安全性高低，然而当发生正面碰撞事故时，保险杠加强横梁远没有那两条被发动机遮盖大部分的前纵梁所能发挥的作用大。 图10:不少人认为前后保险杠加强横梁(即人们常说的防撞梁)是保证车辆碰撞安全性的关 键，然而真正在碰撞事故(正面撞击或后部追尾)中担负主要吸能作用的是前后纵梁，纵梁通过压溃变形和弯曲变形吸收碰撞能量。图为2008款 奔驰C级车发动 机舱结构和碰撞能量吸收与分散路线示意图。 图11:车身后部碰撞安全性，结构设计理念基本与正面碰撞相同。不过由于追尾事故大多是 同向发生，碰撞前后速度变化相对正面碰撞小，同时车身后部的结构设计更为注重减小油箱损坏，因此前后车身结构设计和材质仍有较大不同。图为2008款奔驰 C级旅行版车尾结构和碰撞能量吸收与分散路线示意图。 事实上，真正在碰撞事故(正面撞击或后部追尾)中担负主要吸能作用的是前后纵梁，纵梁通过压溃变形和弯曲变形吸收碰撞能量。其中前纵梁更是要担负总碰撞能量的60%左右。后纵梁所需要承担的吸能压力虽然较前纵梁较小，但是仍然是在追尾事故中吸收能量的主力。因此如何高效吸收能量是纵梁设计的关键所在。纵梁构件的设计思路是尽其可能地沿着轴向压溃变形，控制弯曲变形量，从而获得满意的能量吸收效果。 图12:前纵梁的前端由于属于第一变形区范围内，因此会设置有易于轴向压溃的结构。目前主流设计是布置与前纵梁独立的波纹管状易溃缩纵梁。图为刚刚欧洲上市的2011款福特新福克斯的车身前部结构，其采用与前纵梁独立的波纹管 状易溃缩纵梁设计。 图13:在发生轻微碰撞事故中，易溃缩纵梁容易受到破坏并吸收能量，因此只需要更换成本较低的易溃缩纵梁，从而简化碰撞事故后的维修成本和维修时间。图为碰撞事故后的2008款福特福克斯的前纵梁与易溃缩纵梁末端的可拆卸接 口。 以车身前部构造为例，前纵梁的前端由于属于第一变形区范围内，因此会设置有易于轴向压溃的结构，如凸台，凹台，长孔，缺口等。某些老款车型的前纵梁前端往往会设计为波纹管状，目前主流设计则是布置与前纵梁独立的波纹管状易溃缩纵梁。其一端连接前保险杠加强横梁，另一端与前纵梁通过螺栓固定。在发生轻微碰撞事故中，这段易溃缩纵梁容易受到破坏并吸收能量，但是由于前纵梁强度较易溃缩纵梁更大而不易变形，因此只需要更换成本较低的易溃缩纵梁，从而简化碰撞事故后的维修成本和维修时间。 图14:前纵梁的前部和中部被设计的很笔直，并且采用不等厚钢板材质和大断面设计，有利于更高效的逐级吸能。图为2004款沃尔沃S40,的前纵梁结构，同 平台车型还有福克斯，马自达3(右上角为马自达3车身结构实拍)。 前纵梁的前部和中部则位于第二变形区(即相容区)内，这部分前纵梁会被设计的很笔直，并且采用不等厚钢板材质和大断面设计，有利于更高效的逐级吸能。前纵梁的后部则属于第三变形区(即自身保护区)，前纵梁至此则会被设计为向下弯曲的形状，并且采用更高强度的钢板，增加板厚，并且为了局部加强控制弯曲变形，还会在弯曲部位设置加强筋。 图15: 由于前纵梁的后部属于第三变形区(即自身保护区)，前纵梁至此则会被设计为向下弯曲的形状，并且采用更高强度的钢板，增加板厚。如此设计更利 于保护乘员舱结构(如右图) 对于车身后部碰撞安全性，结构设计理念基本与正面碰撞相同。不过由于追尾事故大多是同向发生，碰撞前后速度变化相对正面碰撞小，同时车身后部的结构设计更为注重减小油箱损坏，因此前后车身结构设计和材质仍有较大不同(后文将会专门详解)。 钢还是铝,保险杠轻量化设计的两条路径 保险杠加强横梁的强度对整个保险杠骨架系统起着决定性作用，高强度的横梁更有利于碰撞能量的均匀分布。同时，要提高保险杠防护能力就需要提高保险杠系统吸收能量的能力。除了前面所说的，通过采用波纹管状易溃缩纵梁等结构设计来吸收能量外，还必须提高材料吸收能量的能力。而材料吸收能量的能力与材料的抗拉强度和厚度都呈正比关系。但在车身结构设计中，不可能通过无限制增加钢材厚度达到提高材料吸收能量的目的。因此，既满足高强度又满足轻量化要求的高强度钢成为钢制保险杠加强横梁的材料。 图16:获得Euro NCAP五星评价的雷诺风景其前保险杠加强横梁由于采用超高强度钢，因此板厚不大，但是实际防护效果却明显优于不少看似厚重的普通钢制 保险杠。 图17:刚刚发布的第三代福克斯前保险杠加强横梁得到重新设计，使其更加轻量化。不仅板厚进一步降低，并在前部还增加八个减重孔，同时增大两侧弯角角 度，此举有助于提高侧角碰撞的防护性能。 目前，国际上大多数近些年来设计的新车其钢制保险杠加强横梁，普遍使用抗拉强度为1000MPa左右或更高的超高强度钢，其厚度大多在2毫米左右。如果采用420MPa钢板冲压件，其等效替代厚度至少要达到6毫米，其重量差异显而易见。因此如果在不清楚钢板强度的情况下，仅凭视觉观察加强横梁的厚度来判断保险杠设计好坏，显然其结论会与实际情况大相径庭。 我们知道，铝合金的密度是钢的三分之一，因此同样体积的铝合金其重量也只有钢的三分之一。正是因为铝合金材料更轻，它也是车身轻量化设计中非常重要的材料。钢制保险杠加强横梁采用提高钢板抗拉强度，从而减小厚度，提高材料吸收能量性能。而铝合金保险杠加强横梁则是反其道而行之，通过优化结构设计设置不同壁厚，从而提高吸能性能。经过合理设计的铝合金保险杠加强横梁不仅比钢制保险杠加强横梁更轻，而且可以吸收更大的能量。 图18:经过合理设计的铝合金保险杠加强横梁不仅比钢制保险杠加强横梁更轻，而且可以吸收更大的能量。图为2008款奔驰B200的铝合金保险杠加强横梁。 图19:丰田旗下车型早在上世纪90年代初便已经开始使用铝合金材质的保险杠 加强横梁，图为1992款雷克萨斯SC400。 图20:图为爱信精机为丰田车型开发的新一代铝合金保险杠加强横梁结构，它采用日字型结构铝合金型材，利用不等厚设计优化加强横梁形变，从而实现高效吸收能量的目的。这种加强横梁已经被应用于近年来丰田与雷克萨斯车型之上。 从性能上看，铝合金保险杠加强横梁更具优势(重量更轻，效果更好)，但是制造成本仍较钢制保险杠加强横梁更高。目前高端豪华品牌车型大多数采用铝合金保险杠加强横梁，不过近年来，一些中端车型为实现轻量化，其保险杠加强横梁也开始采用铝合金材质。可以预见，随着油耗和排放限值的逐渐提高，车身轻量化设计的趋势将更为明显。保险杠加强横梁作为车身结构中相对并不太复杂的组件，铝合金将很可能成为未来保险杠加强横梁的主流材质。 不得不提的缓冲材料 最后，不得不提及一下，一个虽然不能在车辆碰撞中发挥重大作用，但是却对行人和车辆保护非常有利的组件:缓冲材料。一般来说，大多数新款车型都会在前后保险杠加强横梁与保险杠外壳之间安装泡沫材料(不少人将其与松软的包装泡沫混为一谈，事实上，此处采用的泡沫材料非常致密，并不容易变形。)，此举有两大作用:其一，当车辆与行人发生碰撞之后，安装位置较低的泡沫材料可以对行人腿部提供进一步缓冲; 图21: 大多数新款车型都会在前后保险杠加强横梁与保险杠外壳之间安装泡沫材料，其对行人和车辆保护非常有利。(应网友要求特别注解:国产丰田卡罗拉 前保险杠) 图22:由于不少欧系车型的泡沫材料颜色为黑色，因此不少人误以为欧系车不用泡沫材料作为填充物，其实细看会发现它们是黑色泡沫而已。图为2009款国 产(应网友要求)大众速腾前保险杠横梁与外壳间的泡沫块实拍图片。 图23:有些车型的泡沫固定设计则比较讨巧，泡沫隐藏于保险杠外壳之后，此举不遮挡金属制成的保险杠加强横梁。图为2010款现代劳恩斯酷派的前保险杠 外壳与缓冲泡沫。 其二，对于保险杠外壳提供支撑，保证其在轻微受压时不易断裂或变形。在欧洲很多国家可以看到，不少路边停车的车辆前后间距非常狭窄，车主往往需要反复轻微顶撞前后车辆才能开出，此时保险杠前面的泡沫便有用武之处了。 图24:安装位置较低的泡沫材料不仅对保护行人腿部有帮助，对车辆保护也相 当实用。它可以保证保险杠外壳在轻微受压时不易断裂或变形。 :什么才是优秀的前后保险杠, 看到这里，相信不少人会感到貌似简单的保险杠会涉及到吸能区域设置，车身结构，材料等等多个方面，作为普通消费者和媒体的确很难通过几张图片便能判断出个中优劣。事实上，保险杠的设计还不仅仅是这些，在合理的结构设计和材料选择之后，保险杠的安装位置对于低速碰撞事故的防护同样非常重要。因为轿车的保险杠设计还需要具有较大的受力面积和合适的离地高度，如此以来可以在碰撞中使得保险杠与障碍物充分接触并吸收冲击力，从而降低发动机格栅，盖板，行李舱盖板等车身部件变形受损的可能性，同时降低低速碰撞事故后的维修费用。 图25:德系车结实和安全性的口碑一直是国内网友和媒体津津乐道的，然而近些年来时不时出现的真实事故却不断挑战着德系车结实的口碑。的确，如何科学评价车身被动安全性，如何认识保险杠的性能，单从几起交通事故很难做出正确 的判断。 图26:应网友ZZZ的要求，特别补贴迈腾追尾雅阁的事故照片，其实这图片就在汽车之家的论坛里，如果想看大图请移驾汽车之家，关键词“迈腾追尾雅阁”，很容易搜到的。至于为什么迈腾追尾后变这样，在下篇文章中将会做出详细分析。 那么应该如何科学评价前后保险杠的实际防护效果呢,各国政府在设置车辆准入门槛时已经有相关的强制测试，测试合格后方可上市销售。但是大多数轿车的 前后保险杠在真实车祸中的实际防护效果却仍然不尽人意。 常常可以在国内汽车论坛里看到有网友发一些追尾事故的照片，有些事故的碰撞速度较高，有些事故的碰撞速度则并不快，有些是轿车与轿车相撞，有些则是 轿车与SUV相撞，因此车辆品牌和损毁程度也各不相同，网友间的口水战自然是少不了。单单前一篇文章的末尾例举的“迈腾追尾雅阁”的事故就已经引起不少口 水。其实如何科学评价车身被动安全性，如何认识保险杠的性能，单从几起交通事故很难做出正确的判断，但是这并不意味着没有可以做出正确判断的手段。 很遗憾的是，我国目前缺乏针对车辆安全方面研究的第三方独立研究机构，政府，甚至厂商在车辆安全方面的科普宣传投入也与国外有很大差距，因此网上口水战虽然多，但是所传递的常识却是相当有限。正如前文所说，保险杠的设计要求为在发生接触和轻度碰撞时，不会导致车辆的严重损伤，保护汽车车身、发动机供油系统、排气系统、冷却系统，以及与安全有关的灯光等不受损伤。那么前后保险杠的防护性能如何科学评价,什么又是优秀设计的保险杠呢, 图1:保险杠的设计要求为在发生接触和轻度碰撞时，不会导致车辆的严重损伤，保护汽车车身、发动机供油系统、排气系统、冷却系统，以及与安全有关的灯光 等不受损伤。 各国政府都有针对前后保险杠性能的准入测试 随着大众新Polo的上市，新Polo和斯柯达晶锐减配后保险杠加强横梁从传闻变成有图有真相的事实，使得网上关于前后保险杠的讨论变得更加热烈。 不少人认为连大众的小型车都将后保险杠加强横梁改为泡沫块是因为我国政府对于汽车安全的强制法规没有国外严格，这一指责的确是冤枉了我国“有关部门”，其 实我国汽车强制法规一直是以欧盟标准马首是瞻的，目前实施的GB17354-1998 《汽车前后端防护装置》法规正是基本照搬欧洲ECE R42车辆前部和后部防护装置(保险杠等)法规。 表1:世界各国都有针对轿车保险杠性能有一系列的强制法规。由于我国汽车标准主要参考欧 盟标准，因此测试项目和要求与相关ECE法规一致或相似。欧盟执行的欧洲ECE R42车辆前部和后部防护装置(保险杠等)法规又与美国FMVSS类似，也设置有8项摆锤纵向撞击测试和摆锤车角撞击测试，但是没有固定壁障 撞击测试。 图2:汽车前、后端保护装置的试验包括标准或法规试验方法和保险机构试验方法。我国的国家标准等效采用ECE R42，采用摆锤或移动壁障对车辆进行前、后 向正撞和车角碰撞(图为我国保险杠碰撞试验装置) 图3:我国执行的保险杠测试项目示意图和摆锤结构示意图(等同于欧盟ECER42) 图4:我国汽车强制法规一直是以欧盟标准马首是瞻，上表为中国国家整车碰撞 安全准入标准一览。 事实上，世界各国都有针对轿车保险杠性能有一系列的强制法规。由于我国汽车标准主要参考欧盟标准，因此测试项目和要求与相关ECE法规一致或相似。 欧盟执行的欧洲ECE R42车辆前部和后部防护装置(保险杠等)法规又与美国FMVSS类似，也设置有8项摆锤纵向撞击测试和摆锤车角撞击测试，但是没有固定壁障撞击测试。以 轿车保险杠性能测试项目最多的美国为例，任何汽车进入美国市场销售都需要通过10项保险杠性能测试。其中包括一系列摆锤测试和固定壁障测试。 摆锤纵向撞击测试(4项):与被测车辆等重的钢制摆锤(造型与车辆前部相似)，分别撞击车辆前后各两次，撞击速度4km/h，每次撞击位置位于距离地面406-508毫米。注:该测试等效于被测车辆以8km/h速度撞击静止的同型车辆。 摆锤车角撞击测试(4项):与被测车辆等重的钢制摆锤，分别撞击车辆前后车角各两次，撞击速度2.4km/h，每次撞击位置位于距离地面406-508毫米。 固定壁障撞击测试(2项):车辆分别以正面和后部分别撞击刚性壁障平面，撞击速度4km/h。 所有十项测试后检查要求:保险杠部件损毁不计。发动机盖板，行李舱和车门能正常开启，燃料和冷却系统可正常工作，无泄漏。驱动系统，悬架，转向系统和制动系统能正常工作。车灯能正常工作。除保险杠和其安装件外，车身其它部位无变形，紧固件无断裂或松动。 1982年前，美国由于执行1972年颁布的《汽车信息公开与使用成本节约法案》 (Motor Vehicle Information and Cost Savings Act)对于轿车保险杠性能测试的要求比现在更高，不仅保险杠性能测试中的正面碰撞车速为8km/h(即著名的5MPH法规)，后部碰撞车速也为8km /h，并且对于保险杠物理损毁程度也有严格的限制(Phase II要求1980款车型的前后保险杠在保险杠性能测试后无损毁)。但是1982年5月，美国国家高速公路交通安全管理局NHTSA在一系列研究和听证会 后，调整了保险杠性能测试要求，降低了碰撞车速并且放宽了保险杠物理损毁的限制。NHTSA的研究显示降低碰撞测试车速和对保险杠损毁要求，并不会对碰撞事故次数，事故死亡率/受伤率造成相反的影响。 图5:不少品牌车型为美国市场专门研发前后保险杠系统，图为大众甲壳虫欧版 车型与美版车型的区别，美版甲壳虫采用了弹簧吸能器，保险杠受到外力时，弹 簧吸能器向内压缩吸能，碰撞结束时，弹簧吸能器回位。 图6:美版甲壳虫的弹簧吸能器可以更有效的吸收碰撞能量，同时自身不会受到不可恢复的损 伤。图为美国IIHS针对欧版与美版车型的保险杠碰撞对比测试，碰撞车速36km/h，碰撞车辆为同型号的甲壳虫车型。欧版车型由于采用不可恢 复形变的易 溃缩前后纵梁，因此受到的损坏较美版车型更为严重。 有人可能会产生疑问，既然著名的5MPH法规已经成为历史，美国政府现行对于保险杠防护性能要求与欧洲，甚至中国都差不多，为什么在美国销售的新车前后保险杠不仅配置齐全，甚至不少品牌车型还会为美国市场专门研发前后保险杠系统,这一差别的关键就在于来 自市场监督的力量。其实任何国家的强制法规都仅仅是入门门槛而已，也就是准入市场的最低要求，因此不论通过欧盟ECE测试，还是美国FMVSS测试都没有 什么可以值得得意和标榜的。以美国市场为例，各个厂家的新车都能达到联邦汽车安全标准，但是在市场上竞争靠的却是实力，因此各大厂商对于来自市场和第三方 机构的监督没有一丝怠慢。 图7:欧版本田飞度和国产飞度都没有后保险杠加强横梁，但是两款车都可以通过欧盟和我国的保险杠性能的准入测试(标准一致)，因为任何国家的强制法规 都仅仅是入门门槛而已，也就是准入市场的最低要求。 NHTSA明确指出“联邦汽车安全标准”是美国市场汽车最低安全标准，不同厂商所提供的汽车产品其安全性能将高于此标准，并且保险杠防护性能也将高于轿车保险杠性能测试的性能要求。NHTSA甚至不会要求厂商提供保险杠性能实际防护性能，在绝大多数州中，厂商可以自愿选择是否在新车标识上标注保险杠防护性能信息，仅有加利福尼亚和夏威夷两州目前执行“保险杠防护性能公示法”，强制要求厂商标识保险杠防护性能信息。 保险公司对保险杠提出更高要求 由于上述保险杠性能测试是各国政府对于汽车安全执行的准入标准，因此能够上市的车型都毫无疑问的通过了上述测试，但是以保险公司为代表的机构则积极要求政府提高保险杠防护性能的要求，正如前文所说，前后保险杠更高的防护性能无疑可以降低低速碰撞车损赔偿金额，这与保险公司的索赔成本息息相关。当然改变法规并不是一蹴而就的，因此保险公司资助的第三方独立研究机构则提出自己的测试方法和更高的性能要求。与各国政府所采用的测试方法和评价手段不同的是，保险公司资助的研究机构更加务实的针对低速碰撞事故造成的维修成本作为评价保险杠设计优劣的量化参数。英 国Thatcham，德国安联保险公司技术中心ATZ，美国高速公路安全协会IIHS等这类第三方独立研究机构都有一套针对保险杠防护性能的低速碰撞测 试，他们的技术要求远高于准入法规。但是为争取更多的市场份额，各大汽车制造商纷纷以这类第三方机构的测试要求作为产品开发的目标。 图8:英国Thatcham，德国安联保险公司技术中心ATZ，美国高速公路安全协会 IIHS等这类第三方独立研究机构都有针对保险杠防护性能的低速碰撞测试，他们的技术要求远高于准入法规。图为德国安联保险公司技术中心ATZ的低速碰撞 测试，技术要求与美国IIHS相似。 以美国IIHS为例，IIHS保险杠碰撞测试模拟平时上下班堵车和进出停车场时，车辆经常发生的低速碰撞事故。IIHS保险杠测试分为三项:分别是以9.7km/h车速与车辆保险杠形状的壁障进行正面和车尾碰撞，以4.8km/h的车速与同一壁障进行前后角碰撞。通过评估总维修费用和平均维修费用对与保险杠设计好坏进行评价。 图9:IIHS保险杠碰撞测试模拟平时上下班堵车和进出停车场时，车辆经常发生 的低速碰撞事故，通过评估总维修费用和平均维修费用对与保险杠设计好坏进行 评价。 图10:IIHS保险杠碰撞测试的固定壁障模拟汽车的保险杠加强横梁结构，最外 侧为塑料材质，内层由橡胶吸能块填充，最内侧为刚性壁障。 其中四项测试的维修费用计算出加权平均值，作为评价该保险杠防护性能级别的依据。测试成绩分为四个等级，加权平均值在500美元以下的车型可以评价 为G(Good:优秀)，500美元以上1000美元以下的车型为A(Acceptable:良)，1000美元以上1500美元以下的车型为 M(Marginal:及格)，而费用超过1500美元只能被评为P(Poor:差)。 表2:IIHS保险杠低速碰撞测试结果(部分):碰撞后分项和加权平均维修成本 不过令人遗憾的是，尽管美国是对于保险杠要求最多的国家，同时也是前后保险杠加强横梁标配最为全面的国家，但是即便是在美国市场上销售的绝大部分轿 车车型在2007年IIHS低速碰撞测试中表现仍然是差强人意。甚至两年后，IIHS选出其中六款新一代车型再次做同样的测试，测试结果仍然并不容乐观。 从IIHS保险杠碰撞测试看保险杠实际性能 IIHS保险杠防护性能测试的正面撞击测试项目，主要模拟堵车时常见的事故情景:后车未保持安全间距，而撞上前车车尾。 在2007年IIHS保险杠性能测试中，只有四款中级轿车,三菱格兰特(Mitsubishi Galant)、丰田凯美瑞(Toyota Camry)、马自达6(Mazda 6)及土星AURA (Saturn AURA)，在9.7km/h碰撞车速的正面撞击中，车身保险杠与壁障保险杠重叠碰撞，并未出现错开情况。其中土星AURA的表现最好，除保险杠损坏外， 未波及车身其它部份，其它三款房车的维修成本则也在1000美元以下。而其余13款轿车，表现则令人失望。不少车型由于保险杠加强横梁的位置布置过低，在碰撞时本应该与障碍物重叠并且吸收能量的保险杠加强横梁几乎没有损伤，反倒是车身前部的水箱格栅，大灯等部件承受了撞击的力道被破坏，造成维修成本大幅提升。 图11:马自达6的车身保险杠与壁障保险杠重叠碰撞，并未出现错开情况，而大众速腾车型 则因为保险杠加强横梁的位置布置过低，在碰撞时本应该与障碍物重叠并且吸收能量的保险杠加强横梁几乎没有损伤，反倒是车身前部的水箱格 栅，大灯等部件承受 了撞击的力道被破坏，造成维修成本大幅提升。 在9.7km/h碰撞车速的车尾撞击测试中，现代索纳塔(Hyundai Sonata)的表现则最为突出，其后保险杠与壁障保险杠完全重叠，并且充分吸收能量，仅仅造成739美元的损失。在外观上更是很难看到明显损伤。而其它 测试车型的后保险杠加强横梁则因为安装位置，结构尺寸的种种原因未能有效发挥作用，不少车型的维修成本更是超过3000美元。 图12:在9.7km/h碰撞车速的车尾撞击测试中，现代索纳塔(Hyundai Sonata)的表现则最为突出，而大众速腾同样因为后保险杠加强横梁安装位置过低未能有 效发挥作用，维修成本更是接近4000美元。 图13:保险杠加强横梁的宽度和高度不足，直接影响对前后角碰撞的保护效果。其中本田雅阁(Honda Accord)后部保险杠加强横梁的宽度由于达到车身宽度的 80%，因此其在这一项目的维修成本仅为600美元。 前后角碰撞测试虽然撞击车速仅4.8km/h，但是这样的侧向撞击往往会造成车灯和翼子板的损伤。17款测试车 辆的大灯，在前角碰撞测试中无一幸免的全部损毁。保险杠加强横梁的宽度和高度不足，直接影响对前后角碰撞的保护效果。其中本田雅阁(Honda Accord)保险杠加强横梁的宽度由于达到车身宽度的80%，因此其在这一项目的维修成本仅为600美元;而由于马自达6(Mazda 6)的保 ，因此其在这一项目上的维修成本是雅险杠加强横梁的宽度仅有车身宽度的58% 阁的两倍多，达到1397美元。 图14: 2007年IIHS保险杠低速碰撞测试结果:维修成本与碰撞后情况(部分车 型，马自达6和雅阁参考图15和16) 表3:2007年IIHS保险杠低速碰撞测试结果(部分车型):碰撞后分项和加权 平均维修成本 2009年IIHS再测试:改款车型有好有坏 为了考察厂商是否针对IIHS在2007年保险杠碰撞测试的结果在新款车型中作出改进，IIHS于2009年又选取6款曾经参加过2007年测试， 并于2009年前后改款的轿车再次进行保险杠碰撞测试。IIHS测试所选取的车型为2009—2010款，有趣的是，与老款车型的测试成绩相比，新一轮的 保险杠碰撞测试结果有好有坏。例如马自达6、雅阁和索纳塔的评价均比老款车型有所提高，但是有的车型反而有所退步，其中福特Fusion和雪佛兰 Malibu的防护评价要比老款车型差或一致，评价等级均为“差”(Poor)。需要指出的是，福特Fusion由原来的及格(Marginal)评价降 低至差(Poor)。 图15:新马自达6保险杠的纵横面积设计均大于老车型，同时提高了保险杠距 离地面的高度，因此整体评价由原来的及格评价(Marginal)提高至良 (Acceptable)。 图16:新雅阁与老款车型相比，保险杠加强横梁的离地高度有所提高，还利用金属材料对前保险杠的加强横梁上部进行了强化处理，但是新雅阁的保险杠横向宽度要小于老车型，在前后角碰撞测试中，车身受损较为严重，维修费用也较老 款车型有所提高。 马自达6、雅阁、索纳塔和Maxima的2009款车型在保险杠设计上都做了较大改动，以防止低速正面碰撞时钻进前方车辆下方。其 中，新马自达6保险杠的纵横面积设计均大于老车型，同时提高了保险杠距离地面的高度，因此整体评价由原来的及格评价(Marginal)提高至良 (Acceptable)。新雅阁与老款车型相比，保险杠加强横梁的离地高度有所提高，还利用金属材料对前保险杠的加强横梁上部进行了强化处理，防止钻入 前方车辆下方，从而大幅度削减正面及追尾碰撞后的修理费用。不过，新雅阁的保险杠横向宽度要小于老车型，在前后角碰撞测试中，车身受损较为严重，维修费用 也较老款车型有所提高，因此保险杠防护性能整体评价为及格(Marginal)。 图17:新Malibu由于标新立异的采用了大嘴造型，其前保险杠高度比老款车型更低，在正面碰撞中保险杠壳体、水箱格栅全部损坏，维修费用达到2092美元， 其中仅水箱格栅一项的成本就需花费625美元。 福特Fusion和雪佛兰Malibu的新款车型在新一轮测试中成绩与老款车型相比都有所下降。其中改款后的新福特Fusion前后保险杠承受撞击 的能力比老款车型要弱，加强横梁的安装位置也较老款更低。在正面及后部碰撞时，车辆会钻入了壁障保险杠的下方。正面碰撞后的维修费用是6款测试车型中最高 的，达到了2529美元。虽然雪佛兰Malibu的后保险杠高度比老款车型有所提高，但与其他车型相比仍有一定差距，因此在后部碰撞时车尾还是钻入了壁障 保险杠的下方，修理费用将近3500美元。另外，新Malibu由于标新立异的采用了大嘴造型，其前保险杠高度比老款车型更低，在正面碰撞中保险杠壳体、 水箱格栅全部损坏，维修费用达到2092美元，其中仅水箱格栅一项的成本就需花费625美元。 总结:优秀的保险杠应具备的素质 IIHS保险杠碰撞测试直观的向人们展示出防护性能优秀的保险杠应该如何设计:轿车的保险杠设计不仅要求前后保险杠加强横梁能够高效吸收能量，同时还要具有较大的受力面积和合适的离地高度， 确保在碰撞中保险杠与障碍物接触并吸收冲击力，将车辆格栅和发动机罩等部件的受损情况降到最低，同时维修费用也会随之下降。此外，从IIHS以往的统计数 据来看，大部分追尾事故中，由于后车制动导致车头下沉，进而钻入前车下方的情况屡有发生，这也是造成维修费用大幅上升的一大重要因素，因此这也是汽车厂商 在设计保险杠时需要考虑 的情况。但是碰撞前制动导致车头下沉的因素在IIHS保险杠碰撞测试中并没有模拟出来，因此实际碰撞事故中，车辆的受损程度往往大于IIHS保险杠碰撞测试的情况。 图18:在“迈腾追尾雅阁事故”中，迈腾前保险杠安装位置低的问题被紧急制动所放大。迈腾在追尾之前大幅制动，前置前驱的布局和轴荷分配导致车头下沉。因此在迈腾撞击雅阁车尾时，迈腾的前保险杠高度比IIHS保险杠碰撞测试中更 低。 图19:IIHS保险杠碰撞测试显示，迈腾的前保险杠安装位置较低。在低速追尾事故中，迈腾的前保险杠往往不能很好的发挥其应有的作用，因此水箱格栅，发 动机盖板，以及车灯等部件容易在追尾事故中受到损坏。 至此已经很容易分析前一篇文章末尾所举的“迈腾追尾雅阁事故”，其中迈腾受损严重的原因了。IIHS保险杠碰撞测试显示，迈腾的前保险杠安装位置较 低。在低速追尾事故中，迈腾的前保险杠往往不能很好的发挥其应有的作用，因此水箱格栅，发动机盖板，以及车灯等部件容易在追尾事故中受到损坏。在“迈腾追 尾雅阁事故”中，迈腾前保险杠安装位置低的问题被紧急制动所放大，并且从碰撞后损坏程度看，迈腾追尾前的车速(制动之后)大于IIHS测试时采用的 9.7km/h。迈腾在追尾之前大幅制动，前置前驱的布局和轴荷分配导致车头下沉，因此在迈腾撞击雅阁车尾时，迈腾的前保险杠高度比IIHS保险杠碰撞测 试中更低。而前车雅阁也在进行制动，车尾的后保险杠加强横梁较正常时位置更高。因 此迈腾前部的水箱格栅和发动机盖板实际与雅阁的后保险杠加强横梁碰撞并且发生形变吸能，而前保险杠则没有发挥任何作用。而雅阁由于受到撞击的位置在于后保险杠加强横梁，因此尾灯，行李舱盖板得到很好的保护。 关于这起事故的讨论已经在网上热议了很长时间了，很多网友认为“很意外”，“出乎意料”。事实上，这起事故相当典型，并且非常普遍，不论派系任何两 款轿车发生这样的碰撞都会有类似的结果。但是这起事故却暴露出保险杠设计的一大难题:保险杠加强横梁离地高度和自身高度如何选择。