汽车前、后端保护装置低速碰撞试验

汽车前、后端保护装置低速碰撞试验 作者:李三红 „ 文章来源:国家汽车质量监督检验中心(襄樊) 随着轿车保有量的不断上升，城市交通越来越拥挤，汽车经常发生低速碰撞。由于这种情形在拥挤的交通中和停车场所发生频率很高，提高汽车前后端保护装置的性能很有必 要。本文介绍了汽车前、后端保护装置的性能要求和试验方法。 汽车前、后端保护装置，俗称保险杠，指装在车辆前、后端的诸元件，通常采用钢材、铝材、橡胶、塑料或泡沫等吸能制成，其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。 汽车保险杠的相关与法规 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，我国国家标准与其他标准的比较见1。 表1 国家标准与其他标准的比较 国家标准“汽车前、后端保护装置”在标准中提出了性能要求，按国家标准第4条规定的条件和规程进行碰撞试验后，车辆应能满足下列要求: 1. 照明和信号装置应能继续正常工作并清晰可见。如果出厂时安装好的照明装置失调，允许进行调整以符合规定要求，但只限于采用常规的调整方法。如果灯丝折断，应允许更换灯泡。 2. 发动机罩、行李箱盖和车门应能正常开闭。车辆的侧门在碰撞的作用下不得自行开启。 3. 车辆的燃料和冷却系统应无妨碍正常功能的泄漏和油、水路堵塞，其密封装置与油、水箱盖亦应能正常工作。 4. 车辆的排气系统不应有妨碍其正常工作的损坏或错位。 5. 车辆的驱动系统、悬架系统(包括轮胎)、转向和制动系统应保持良好的调整状态并能正常工作。 国家标准中规定的轿车保险杠的检验 1. 试验场地 试验场地应有足够的面积以便设置碰撞器的驱动系统、供试验车辆受撞后滑移以及安置试验所需的设备等。停放试验车辆的地面应水平、硬实及平整。 2. 车辆的状况 (1)车辆应处于停止状态。 (2)前轮应处在直行位置。 (3)轮胎应按制造商规定的气压充气。 (4)制动器应松开，变速器挂空档。 (5)对装备油—气悬挂、液力或空气悬挂的车辆以及装有自动调平悬架(能根据载荷自动对车辆进行调平)的车辆，应在制造商规定的正常行驶条件下进行试验。 (6)加载试验车质量即整车整备质量再加上表2中规定的乘员的质量(按每人75 kg计算)。 表2 试验顺序 (7)车角(见图1)即车辆和与车辆纵向对称面呈60?角的铅垂面的切点。 图1 车角 (8)碰撞试验的碰撞发生时，碰撞器与车辆首先接触的应是撞击头与车辆的保护装置，当车辆分别在“整车整备质量”与“加载试验车质量”状态时，位于“车角”间的保护装置均应能被通过碰撞器基准线的水平面所截。 3. 纵向碰撞试验 (1)本试验(见图2)包括对车辆正前方的两次碰撞和正后方的两次碰撞。在每一方向的两次碰撞中，一次是在车辆质量为“整车整备质量”时进行的，另一次是在其质量为“加载试验车质量”时进行的。 图2 纵向碰撞试验 (2)在车辆每一方向的两次碰撞中，第一次碰撞时，对碰撞器的位置没有限制，而第二次碰撞时，碰撞器的中垂面位置应与第一次碰撞时的位置相距不小于300mm，并应保证这两次碰撞时，碰撞器的外廓不超越由通过“车角”并平行于车辆纵向对称面的两个平面所限定的区域。 (3)碰撞器安置时应使碰撞器的前表面与地面保持垂直，基准线保持水平且基准高度达到445mm。 (4)车辆的摆放位置应进行调整，使位于“车角”间的点接触碰撞器但又不致引起碰撞器移动，同时， 车辆的纵向对称面应与碰撞器的前表面保持垂直。 (5)车辆的碰撞速度应控制在4km / h。 图2 采用平行四边形悬吊的摆锤碰撞器进行纵向碰撞试验。 4. 对“车角”的碰撞试验 (1)本试验(见图3)包括在车辆质量为“整车整备质量”时对一个前“车角”和一个后“车角”的各一次碰撞，以及在车辆质量为“加载试验车质量”时对另一前“车角”和另一后“车角”的各一次碰撞。 图3 对“车角”的碰撞试验 (2)碰撞器安置时应使碰撞器的前表面与地面保持垂直，基准线保持水平且基准高度达到 445mm。 (3)车辆的摆放位置应进行调整，使位于“车角”间的点接触碰撞器但又不致引起碰撞器移动，此外还应满足以下条件:碰撞器的A平面应与车辆的纵向对称面构成60??5?夹角;碰撞时最先接触的点应在碰撞器的中垂面上(允差?25 mm)。 (4)车辆的碰撞速度应控制在2.5km/h。 试验一般顺序见表3，顺序并不是唯一的，标准本身并无对试验顺序进行限制。碰撞位置见图4。 图4 碰撞位置 试验装置 装置主体为一带撞击头的质量可调的碰撞器，另外还包括脱扣机构和驱动机构等，试验时通过碰撞器以一定速度撞击轿车前后端保护装置，以检验其对车身的保护能力。 1. 碰撞器 碰撞器撞击头的形状见图5，其材料采用30CrMo，整个撞击头由一块钢料锻造后加工而成，表面淬火处理。对于碰撞器的要求:碰撞器的前表面应保持垂直，而基准线则应保持水平;碰撞的有效质量应与试验车辆的“整车整备质量”相等;撞击中心离地(基准高度)为445mm。摆锤(或移动壁障)的重心和撞击中心在同一高度。配重箱的作用是调整质量和调节重心。配重箱由一个箱体和几十块配重块组成，选用不同的配重来达到改变质量的目的，配重块紧固在箱体上，配重箱与撞击头通过螺栓联接为一个刚性整体，碰撞时各部分不得发生相对移动。 图5 撞击头立体图 2. 碰撞器的驱动 碰撞器可固定在一台小车(移动壁障)上，也可固定在摆锤上，作为摆锤的一部分(见图5、图6)。要求:碰撞器的基准线应与摆锤(或移动壁障)的撞击中心在同一高度上;试验时，碰撞器前表面应始终与摆锤的转动轴线保持平行;摆锤采用平行四边形悬吊，则基准线上任何一点的运动轨迹的半径不得小于3.3m。 图6 摆锤悬挂示意图 由卷扬机向后将摆锤拉升一定高度，然后由脱扣机构释放，并用光电测速系统下摆锤在最低点即碰撞器接触被撞点时的运动速度。 结语 1. 试验结果 试验结果表明，国标规定的试验方法是简便易行的试验方法，前、后端保护装置的性能要求也是较容易达到的。 2. 基准高度 规定基准高度为445mm。这样可以使各个汽车生产厂生产的汽车的保险杠高度大致一致，在发生低速碰撞时，汽车的保险杠碰保险杠。 在拥挤的交通中，通常碰撞发生在制动后，追尾碰撞时，制动引起的点头(pitch)使后车前保险杠钻入前车后保险杠下，导致后车前大灯组合损坏。所以，后方纵向碰撞试验的基准高度最好规定基准高度在一定范围内保险杠均必须满足要求。 3. 试验速度 由表1可知CMVSS215规定的碰撞速度较高(摆锤正撞8km/h，车角碰撞4.8km/h)。实际上，FMVSS 581规定的碰撞速度也是由此速度降下来的，原因是较高的碰撞速度会导致保险杠成本和重量增加。 4. 行人碰撞 由于行人保护不在GB17354-1998的规定范围，国标中对行人保护没有提出要求，实际上，保险杠的设计对行人腿部的损伤有很大的影响，通常保险杠表层材料的选择，表层与保险杠后的刚性梁之间有吸能材料或有一定间隙有利于保护行人腿部。行人保护要求将在其他国标中规定。 除了国家主管机构所要求的强制标准外，从事汽车保险业务的保险机构也制定有针对汽车前、后端保护装置的试验标准。保险机构的试验一般更加严格，如美国公路安全保险研究所的试验包括有前向、后向障碍壁碰撞，前向角度障碍壁碰撞和后向柱撞，试验速度5mile/h(1mile=1.609km)。但没规定性能要求，而是比较各种车型的维修费用。这样即使由于提高保险杠的性能而使制造成本提高，但由于低速碰撞时车辆损坏少，维修费用低，降低了使用成本。由于制造成本和使用成本之和的总成本下降，保险金也下降,从而保护了用户的利益。澳大利亚NRMA保险技术研究中心也进行各种车型低速碰撞后的车辆损坏和维修费用比较，用15km/h的碰撞试验来模拟最常见的可维修碰撞(不仅仅检验保险杠)。鼓励制造厂家设计低速碰撞后损坏少，容易维修的车辆。在英国有Thatcham Test，在德国有Danner Test，用15km/h及40%偏置碰撞来评价车辆的维修价格和可维修性。