浅谈汽车保险杠及其在行人保护中的应用
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保险杠设计指南在轿车上后视镜主要分为前保险杠和后保险杠,属于安全件。
在车辆碰撞时起到吸收碰撞能量,降低对人体的伤害程度的作用。
在保险杠的性能试验方面,最主要的是耐侯性能试验、缺口冲击强度试验,落球试验,整车以9公里时速撞击时,保险杠能恢复原状,抗碎石冲击性能等。
保险杠材料的选择是实现其功能的首要条件。
一般采用PP+EPDM(PE)的材料,使保险杠具有一定的弹性,可以吸收部分碰撞能量。
A11前、后保险杠的材料选用PP+ PE,其中PE使保险杠具有一定的弹性,保险杠结构分为内外两层,本体+缓冲器,缓冲器用热板焊接到本体上。
缓冲器采用蜂窝状结构,使保险杠的缓冲性能发挥到极限。
A11前、保险杠总成重量是9056g,后保险杠总成重量是10332g。
S11前、后保险杠的材料选用PP+ EPDM+T15,其中EPDM使保险杠具有一定的弹性,保险杠结构分为内外两层,本体+缓冲器,S11考虑到成本,缓冲器结构相当简单,性能上相对于A11的要差些。
S11前保险杠总成重量是2976 g,后保险杠总成重量是3239 g。
B11前、后保险杠的材料选用PP+ EPDM+T10,其中EPDM使保险杠具有一定的弹性,保险杠结构分为内外两层,本体+缓冲器,缓冲器用卡扣联接到本体上。
前保险杠缓冲器采用中空状结构,材料为GMT,强度很好,有很好的缓冲性能,但价格昂贵。
后保险杠缓冲器也采用中空状结构,材料为PC+PBT,强度很好,但保险杠的缓冲性能相对来说不如A11。
B11前保险杠总成重量是3900 g,后保险杠总成重量是5500 g。
前、后保险杠的重量在整车附件中占有绝对的比例,它的重量将会影响到整车的油耗等。
因此,在设计时,应根据不同的材料,选用不同的料厚,达到减轻重量的作用。
保险杠的开发周期为6个月,其中2个月用于设计,3个月用于开模,1个月用于匹配。
保险杠的主要失效模式有开裂,装配不良,于大灯干涉、设计工艺性差等。
前保险杠的结构一般采用保险杠外罩+吸能器+固定加强板这样的三明治结构而后保险杠结构一般只采用外罩+加强装置,其中保险杠外罩一般采用PP+EPDM+TX:其中的PP为保险杠外罩的基体,EPDM能够提高保险杠外罩的弹性,而TX的含义是材料中加上x%的滑石粉,主要是提高保险港外罩的刚度。
有关汽车保险论文范文摘要:本文介绍了保险杠系统研发的技术以及产业的应用。
对指导保险杆系统研发的设计理念与设计方法做了简单的说明,重点强调了汽车保险杠设计的流程。
关键词:汽车保险杠技术发展设计理念设计流程1、保险杠系统构成的新近技术发展1.1保险杠蒙皮系统。
汽车保险杠蒙皮系统一般采用塑料或复合材料。
塑料蒙皮具有很好的强度、刚性和美观的装饰性。
如果发生车体碰撞,保险杠蒙皮系统起到缓冲作用,保护车体关键零部件和乘员安全。
塑料保险杠也是车体外观的组成部分,其造型可以增加车身的丰富内涵。
1.2保险杠横梁系统。
保险杠横梁系统对车辆具有保护作用。
在车体发生碰撞时,变形吸能元件进行碰撞能量吸收,通过保险杠主横梁实现碰撞能量的传递与平衡,将高速碰撞的能力通过纵梁传递给A柱、车顶纵梁、侧围门槛等结构。
设计规范的保险杠横梁总成由高强度主横梁和左右两个吸能元件组成。
在低速碰撞时,通过保险杠横梁以及纵梁吸能来保护发动机等贵重零部件。
保险杠横梁的分配重量占整车重量的0.3%左右,目前普遍使用抗拉强度高达1200-1500MPa的超高强度钢板做保险杠主横梁。
1.3保险杠吸能泡沫系统。
吸能泡沫件总成主要功能:低速碰撞下冲击吸能,保护车身本体不受破坏;形成缓冲并保护保险杠蒙皮;保护行人以及保护大灯等重要电器元件。
泡沫件主要通过PP、PE、PU等塑料粒子发泡成型。
吸能泡沫件重要的设计因素的是泡沫密度和压缩强度。
1.4行人保护系统。
行人保护系统主要包括车辆前脸造型优化、智能化安全保障系统、行人安全气囊、发动机罩和前风窗等。
行人保护横梁能够保护碰撞时行人的小脚。
通过优化设计保险杠行人保护横梁与保险横梁前泡沫件的刚度和设计间隙,可有效减小膝盖弯曲角度。
1.5保险杠系统的核心功能。
保险杠系统的核心功能是综合汽车保险杠蒙皮系统、保险杠横梁系统、缓冲吸能系统以及行人保护装置的优化设计,为乘员提供行车安全保障。
保险杠系统开发过程需要遵从法规规范,基于安全、环保、轻量化的设计理念,运用系统工程的设计观点,综合考虑新材料新工艺来设计保险杠系统,优化碰撞能量传递路径与充分的结构变形吸能。
浅谈汽车保险杠的设计与开发【摘要】汽车保险杠作为汽车外部的重要组成部分,承担着保护车辆和乘客的重要作用。
设计与开发一款优质的汽车保险杠需要考虑多个因素,如材料选择、结构设计、生产工艺和性能测试等。
材料选择直接影响到保险杠的强度和耐久性,而结构设计需要兼顾美观性和安全性。
生产工艺的选择影响着保险杠的成本和生产效率,而性能测试可以确保保险杠符合安全和质量标准。
在未来,随着科技的发展和消费者对安全性能的不断重视,汽车保险杠的设计与开发将更加注重创新和定制化,以满足市场的需求。
深入研究汽车保险杠的设计与开发对于提高汽车安全性和市场竞争力具有重要意义。
【关键词】汽车保险杠, 设计与开发, 功能与作用, 材料选择, 结构设计, 生产工艺, 性能测试, 重要性, 发展趋势1. 引言1.1 汽车保险杠的重要性汽车保险杠是汽车外部的重要部件之一,起到了保护车辆和乘客的作用。
它通常安装在汽车前后部,能够在碰撞或事故时吸收冲击力,减轻对车辆本身和乘客的伤害。
保险杠的设计不仅要考虑外观美观和空气动力学性能,更需要考虑结构稳固性和安全性。
一个好的保险杠设计可以提高汽车整体的安全性能,减少事故造成的损失。
汽车保险杠的设计也影响着整个车辆的外观和风格。
一个符合流行趋势和品牌特色的保险杠设计可以提升汽车的市场竞争力,吸引消费者的眼球。
对于汽车制造厂商来说,设计和开发一款符合要求的保险杠显得尤为重要。
1.2 汽车保险杠设计的影响因素汽车保险杠的设计受到多方面因素的影响,其中包括汽车安全标准、外形美观性、车辆整体设计、生产成本等方面。
汽车保险杠作为车身的重要部分之一,其设计必须符合各国家和地区的安全标准,以确保在碰撞事故中能够有效吸收撞击力,保护车辆乘员的安全。
汽车保险杠也是车辆外观设计的一部分,因此设计师需要考虑如何使其与车身整体风格相协调,提升车辆的美观性。
汽车保险杠的设计也要考虑到车辆的整体设计,包括车头、车身线条等因素,以确保保险杠与车辆的其他部分相互配合,形成统一的整体风格。
保险杠设计指南保险杠是一辆汽车上非常重要的部件之一,它不仅提供了车辆的外观设计元素,还具有保护汽车和乘客安全的重要功能。
在汽车设计过程中,保险杠的设计需要考虑多方面因素,包括安全性、美观度、材料选择等等。
本文将为您提供一份保险杠设计的指南,帮助您了解保险杠的设计原则和注意事项。
1. 安全性保险杠作为保护汽车和乘客安全的重要部件,其设计应符合一定的安全标准。
首先,保险杠应能够吸收和分散碰撞能量,减少碰撞对车辆和乘客的冲击。
其次,保险杠设计应考虑到不同碰撞角度和力度的情况,以确保车辆在不同情况下都能提供有效的保护。
最后,保险杠应具有良好的抗冲击能力,能够承受一定的压力和外力。
2. 美观度作为车辆外观设计的一部分,保险杠的设计也需要考虑美观度。
保险杠的造型应与整车外观相协调,既能凸显车辆的个性和品牌特色,又能给人一种流畅和动感的感觉。
此外,保险杠的颜色和材质选择也需要与整车外观相匹配,以达到整体一致的美观效果。
3. 材料选择保险杠的材料选择对其性能和功能起着至关重要的作用。
常见的保险杠材料包括塑料、铝合金和碳纤维等。
塑料保险杠轻量、成本低,易于加工和塑性变形,但其抗冲击能力相对较弱。
铝合金保险杠重量轻、强度高,但成本较高。
碳纤维保险杠轻量、坚固耐用,但成本昂贵。
在材料选择上,需要根据车辆的类型、用途和预算来进行综合考虑。
4. 考虑乘客的安全保险杠设计不仅要考虑车辆的安全,还需要考虑乘客的安全。
保险杠设计应尽量减少对乘客的伤害,特别是行人保护。
一些保险杠设计采用了可弯曲的设计,以减少对行人的碰撞伤害。
此外,保险杠设计还应考虑到乘客上下车的便利性,尽量避免因保险杠造型或位置不合理而造成乘客的不便。
5. 环保性保险杠的设计也需要考虑到环保性。
材料选择应遵循环保原则,尽量选用可回收、可再生材料,并减少对环境的污染。
另外,保险杠的设计应尽量减少材料的浪费,提高资源利用率。
总结:保险杠设计是一项综合考虑安全性、美观度、材料选择等因素的工作。
XXXXX有限公司保险杠设计规范编制:校对:审核:批准:2015-08-05发布 2015-08-10实施 XXXXX有限公司发布目录1简要说明 (3)2设计构想 (4)2.1 前后保险杠开发周期 (4)2.2 满足法规要求 (4)2.3 安装布置及断面分析 (9)2.3.1 功能定义及安装构想 (9)2.3.2 典型断面分析 (10)2.3.3安装强度分析: (11)3.保险杠的材料及结构 (13)3.1 保险杠材料的选择 (13)3.2保险杠结构 (13)3.3我司现有车型保险杠结构 (13)4保险杠设计注意事项 (15)4.1保险杠在设计结构中需注意的问题 (15)4.2 保险杠的设计经验值 (17)5 间隙、公差分析 (18)5.1大灯同前保险杠间隙 (18)5.2保险杠同翼字板间隙 (18)5.3保险杠同前格栅的间隙 (18)5.4保险杠本体同缓冲块 (18)6制造工艺可行性(要求供应商确认) (18)6.1工艺分析方法 (18)6.2工艺方法 (18)7主要性能要求 (18)7.1材料试验要求 (18)7.2 性能试验要求 (18)7.3油漆涂层试验 (19)8 失效模式 (19)1简要说明保险杠属于安全件。
在车辆碰撞时起到吸收碰撞能量,降低对人体的伤害程度的作用。
其主要功能有:①、保护功能,在汽车发生纵向及角部碰撞时,保险杠应能吸收部分能量,以保护车身,整车照明系统、冷却系统、发动机盖、行李箱盖等;行人保护功能,在保险杠内装防撞梁和缓冲块,更好的保护行人碰撞时小腿的伤害值;②、装置功能,在保险杠上,有的装置着灯具、雷达、牌照架及牌照等件,要给予足够的空间和装置条件;为车辆冷却系统提供换气通道; ③、美化功能;④、提高空气动力特性,保险杠正面迎风面积较大,对空气动力特性的影响也大。
前保险杠的最佳化设计对减小正面迎风阻力系数和升力系数效果明显。
侧视图方向上,矩形断面保险杠的阻力最大,凸形断面的保险杠阻力较小。
基于行人保护柔性腿碰撞的前保险杠结构优化【摘要】本文针对基于行人保护柔性腿碰撞的前保险杠结构进行了优化研究。
在阐述了研究的背景、目的和意义。
在分析了行人保护的需求,介绍了前保险杠结构的设计原理,进行了柔性腿碰撞的仿真模拟,并提出了前保险杠结构的优化方案以及材料选择和加工工艺。
在总结了基于行人保护柔性腿碰撞的前保险杠结构优化效果,展望了未来的研究方向,最终得出了结论。
本研究为提高车辆行人保护性能提供了重要参考,有望在汽车安全领域产生积极影响。
【关键词】行人保护、柔性腿碰撞、前保险杠、结构优化、仿真模拟、材料选择、加工工艺、效果评估、研究展望、结论总结1. 引言1.1 研究背景随着交通事故频繁发生,行人在道路交通事故中的伤亡情况也越来越引起人们的关注。
据统计,全球每年有数十万名行人死于道路交通事故。
而在这些事故中,行人与机动车辆之间的碰撞是最主要的事故形式之一。
由于行人被车辆前部保险杠碰撞而导致的伤亡情况尤为严重。
为了减少行人在道路交通事故中的伤亡风险,行人保护技术逐渐成为汽车安全设计的重要方向。
而在行人保护技术中,前保险杠结构设计的优化尤为关键。
如何设计出能够有效吸收碰撞能量、减轻行人受伤的前保险杠结构,成为当前汽车安全领域的研究热点之一。
在这样的背景下,本研究旨在基于行人保护柔性腿碰撞的前保险杠结构进行优化设计,提高前保险杠在碰撞时对行人的保护效果,减少行人受伤的风险。
通过对前保险杠结构设计原理、柔性腿碰撞仿真模拟等方面展开研究,为实现更加安全的道路交通环境提供技术支持和理论指导。
1.2 研究目的研究目的是通过对基于行人保护柔性腿碰撞的前保险杠结构进行优化设计,实现在车辆与行人碰撞时减少行人受伤的可能性,并提高行人的安全保护水平。
具体包括优化前保险杠的结构设计和材料选择,以增强其对行人碰撞时的吸能和减震能力,降低行人的受伤程度。
通过对柔性腿碰撞进行仿真模拟,研究不同参数对保险杠结构的影响,为后续的优化方案提供数据支持。
汽车行人保护法规介绍摘要:随着汽车保有量的不断增多,从法律法规上强制要求车辆在交通事故中对行人进行保护具有一定的意义。
本文主要介绍汽车行人保护法规及行人保护功能,以便在后续新车型设计过程中具有一定的参考意义。
关键词:汽车行人保护法规前言近二十年来,随着我国城市人口的日益密集,以及汽车的普及和保有量的不断增多,道路交通中的人员安全问题越发突出。
行人与车辆的碰撞是以高致死率和高重伤率为特征的碰撞。
据我国公安部交通管理局统计,在车辆与行人的碰撞事故中,人员死亡率高达26.42%,而平均交通事故死亡率仅为14.15%。
因此,研究车辆对行人的保护性及从法律法规上强制要求能对减少人员伤害、减少交通事故的经济损失有着十分重要的意义。
一、行人保护法规的发展早在1999年,欧盟就计划制定行人保护法规。
经过4年的努力,欧盟在2003年11月颁布了行人保护法规“Directive 2003/102/EC”。
该法规计划分两阶段执行,第一阶段从2005年10月1日开始执行,第二阶段计划从2010年9月1日开始。
两个阶段都包括头部试验、大腿试验和小腿试验,第二阶段相对第一阶段在试验条件、试验结果方面更加严格。
但由于前期主机厂的技术发展问题,很多车辆无法满足法规要求,欧盟在2003/102/EC第二阶段实施之前,于2009年1月14日重新颁布了2009/78/EC,该法规相对2003/102/EC在试验条件、试验结果方面要求有所降低,但对大腿撞击发动机盖前沿还是做强制要求,且要求车辆需配备ABS\BAS功能。
除欧盟外,美国、日本、澳大利亚、ISO(国际标准化组织)、IHRA(国际改装车赛车协会)、ECE(欧洲经济委员会)都已制定行人保护的标准,各种标准的要求不尽相同。
相对而言,ECE的行人保护法规使用范围最为广泛,它是欧洲经济委员会下的汽车安全工作组根据现有研究成果开发的有关行人碰撞的汽车安全与环境全球统一标准。
二、ECE R127行人保护法规介绍2.1试验内容:(1)成人头部撞击发动机盖试验,至少测试9个点;(2)儿童头部撞击发动机盖试验,至少测试9个点;(3)3次上腿部撞击保险杠试验(左、中、右);(4)3次下腿部撞击保险杠试验(左、中、右)。
安全新颖的汽车保险杠随着汽车普及率的不断提高,交通安全问题也日益受到人们的关注。
而汽车保险杠作为一种重要的安全装置,起到了保护车辆和乘客的作用。
然而,传统的汽车保险杠在碰撞事故中往往存在安全性能不足、保护效果不佳等问题。
因此,研发一种安全新颖的汽车保险杠是十分重要的,本文将对此进行探讨。
首先,我们需要关注传统汽车保险杠存在的问题。
在碰撞事故中,传统的汽车保险杠往往无法充分吸收撞击能量,导致车辆和乘客遭受更严重的伤害。
为了解决这个问题,一种基于新颖材料的汽车保险杠应运而生。
首先,新颖材料是研发安全汽车保险杠的基础。
这种材料需要具备一定的韧性和抗冲击性,以便在碰撞事故中能够有效地吸收撞击能量。
同时,材料的制造成本也需要控制在一个合理的范围内,以便实现规模化生产。
其次,安全新颖的汽车保险杠应该设计成具有自动弹性恢复功能。
在碰撞事故中,保险杠应能够迅速恢复到原本的形状,以便在后续碰撞中继续发挥保护作用。
这种自动弹性恢复功能可以通过选用特殊的材料或采用结构设计上的创新来实现。
另外,安全新颖的汽车保险杠还可以通过集成传感器技术来提高其安全性能。
通过使用传感器,保险杠可以实时感知碰撞发生的位置和撞击力度,并根据情况来自动调整保护策略。
比如,在碰撞发生时,保险杠可以实时调节刚度,使撞击能量得到更好地吸收,从而减少乘客的伤害风险。
此外,安全新颖的汽车保险杠还可以采用可替换结构设计,以方便维修和更换。
在传统的汽车保险杠发生碰撞后,往往需要整体更换,而这样不仅费时费力,也增加了维修的成本。
因此,设计一种可替换的汽车保险杠,可以将损坏的部分单独更换,既便捷又经济。
最后,安全新颖的汽车保险杠还应该注重环保性能。
在材料的选择上,应考虑到其可降解性和可回收性,以减少对环境的污染。
此外,保险杠的制造过程也需要注重节能和低碳排放,以减少对全球气候变化的影响。
总结起来,研发安全新颖的汽车保险杠对提高车辆的安全性和乘客的保护起到了关键性的作用。
汽车保险杠设计方法—轿车前保险杠一、保险杠简介保险杠是汽车外饰中结构最为复杂,零部件数量最多的总成部件。
保险杠的外观质量和风格决定了客户对整车外饰的评价,它包括了许多功能性的零件,如吸能装置、牌照安装、各种灯具安装、防撞报警器等零件,所以保险杠的设计有着较高的设计难度。
汽车保险杠是吸收缓和外界冲击力,防护车身前后部的安全装置。
二十年前,轿车前后保险杠是以金属材料为主,用厚度为3毫米以上的钢板冲压成U型槽钢,表面处理镀铬,与车架纵梁铆接或焊接在一起,与车身有一段较大的间隙,好象是一件附加上去的部件.随着汽车工业的发展,汽车保险杠做为一种重要的安全装置也走向了革新的道路上。
今天的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外,还要追求与车体造型和谐与统一,追求本身的轻量化.为了达到这种目的,目前轿车的前后保险杠采用了塑料,人们称为塑料保险杠.塑料保险杠是由面罩、骨架和横梁等三部分组成(如下图所示)。
其中面罩用塑料制成,横梁用厚度为1。
5毫米左右的冷轧薄板冲压而成U型槽;外板和缓冲材料附着在横梁上,横梁与车架纵梁螺丝联接,可以随时拆卸下来。
这种塑料保险杠使用的塑料,大体上使用聚脂系和聚丙烯系两种材料,采用注射成型法制成.例如标致405轿车的保险杠,采用了聚脂系材料并用反注射模成型法做成;而大众的奥迪100、高尔夫、上海的桑塔纳、天津的夏利等型号轿车的保险杠,采用了聚丙烯系材料用注射成型法制成。
国外还有一种称为聚碳酯系的塑料,渗进合金成分,采用合金注射成型的方法,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,在轿车上的用量越来越多。
塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性,从安全上看,汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用,保护前后车体,从外观上看,可以很自然地与车体结合在一块,浑然成一体,具有很好的装饰性,成为装饰轿车外型的重要部件.二、汽车保险杠功能1、一定车速下碰撞时对车辆的保护。
安全性是现代轿车设计中首先要考虑的问题。
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。
2024年安全新颖的汽车保险杠随着技术的不断进步,汽车行业在安全性方面也不断取得突破。
2024年,预计汽车保险杠将采用一些新颖的技术和设计,以提供更高的安全性能。
一种可能的新技术是智能保险杠系统。
智能保险杠系统使用传感器和摄像头来监测周围环境,并根据检测到的信息自动调整保险杠的高度和刚度。
这样一来,保险杠可以根据不同的碰撞情况自动做出反应,以减少碰撞对车辆和乘客的影响。
另一种可能的创新是可恢复性保险杠材料。
传统的保险杠一旦受到碰撞就会变形或损坏,需要进行更换或修复。
然而,未来的保险杠材料可能会具有一定的可恢复性,即可以在受到碰撞后恢复原状,减少需要更换或修复的次数。
还有一种新颖的设计是自动弯曲保险杠。
自动弯曲保险杠可以根据碰撞的方向和强度来自动弯曲,以最大程度地吸收碰撞能量。
这种设计可以减轻碰撞对车辆和乘客的冲击,并减少损坏的可能性。
除了以上提到的创新,未来的汽车保险杠还可能整合其他安全技术,如碰撞预警系统、自动制动系统等,以提供更全面的保护。
请注意,这些只是一些可能的发展方向,具体的汽车保险杠设计仍需根据技术和市场的实际情况来确定。
2024年安全新颖的汽车保险杠(2)保险杠是汽车车身的一个重要部件,其除起装饰作用外,还起保护翼子板、散热器和灯具的作用。
由于保险杠具有这些功能,国内外对它的研究十分重视,特别是轿车保险杠,众多厂家更是追求造型优美、结构独特和具有被动安全装置的保险杠。
先进的安全吸能型保险杠是汽车保险杠的主要发展方向,下面介绍两款具有被动安全装置的保险杠。
一、吸能型保险杠1、液压缓冲型这种类型的保险杠,横杠内侧加强件通过橡胶垫与液压缓冲器的活塞杆相连接,活塞杆做成空心,内装一浮动活塞,活塞将其隔成左、右两腔,左腔充满氮气,右腔充满机械油,活塞杆外圆柱面与缓冲缸内圆柱面滑动配合,缓冲缸内机械油与活塞杆右腔相通。
缓冲缸固定车架或车身加强件上,当汽车与障碍物碰撞时,保险杠横杠受到的碰撞冲击力由其横杠内侧加强件传到活塞杆上,活塞杆端部向右移动,推动机械油按图示箭头方向流过节流孔,压向活塞右腔,推动活塞向左移动,并使氮气受到压缩。
浅谈汽车保险杠及其在行人保护中的应用摘要:汽车保险杠安装在汽车的最前端和最后端,在整车造型风格中起到至关重要的作用,最重要的是在发生碰撞时,保险杠作为安全防护装置,能有效地减轻人员伤亡程度以及汽车损坏程度,本文介绍了汽车保险杠的基本类型、功能和相关法规和标准,以及其在行人保护方面的应用。
关键词:保险杠,行人保护汽车作为目前陆地上的主要交通工具,汽车交通事故造成的人员死亡占各类事故死亡人数的首位。
因此,汽车碰撞安全问题越来越引起人们的关注,在汽车碰撞过程中,发生几率最高的是汽车前部的碰撞,首先涉及到前部保险杠的碰撞,研究汽车保险杠的碰撞特性和碰撞过程中的吸能特性,对于提高汽车的碰撞安全性具有重要的意义。
由于保险杠在低速碰撞中的重要性,世界各国对保险杠的耐撞性都制定了具体的法规和试验要求。
1 保险杠简介保险杠是汽车上较大的覆盖件之一,作为一个独立的总成安装在汽车上,它对车辆的安全防护、造型效果、空气动力学特性等有着较大的影响。
汽车保险杠安装在汽车的最前端和最后端,在整车造型风格中起到至关重要的作用,好的保险杠不仅能够起到保护乘客免于受伤和汽车免于受损,而且使用户感到赏心悦目,得到美的享受。
另外,发生碰撞时,保险杠作为安全防护装置是现代汽车结构的重要组成部分,也是不可或缺的部分,它能有效地减轻人员伤亡程度以及汽车损坏程度。
图1保险杠结构图1.保险杠支架2.保险杠骨架3保险杠面罩4.保险杠侧导向架5.保险杠横梁6.进风口格栅7.装饰条8.扰流板图1为保险杠的结构示意图。
这种结构形式的保险杠由横杠、侧角(有的无侧角)和托架等组成,其中内衬和支架都可作为缓冲吸能元件。
横杠的断面为H形,内侧装有加强件,用螺钉和U形件固定在一起,以增加横杠的强度和刚度。
横杠通过托架装到车架或车身支撑梁上。
1.1保险杠的功能(1)保护功能:当汽车发生纵向碰撞时,保险杠应能吸收部分能量,以保护车身。
对此,各国都有严格的法规,一般要求保险杠能吸收相当于8km/h速度下的冲击能量,并且对冲击后,车身及车身功能件的保护和保险杠的永久变形量都做了严格的规定。
(2)装置功能:在保险杠上,可以装置灯具、牌照架及牌照等物件,要给予足够的空间和装置条件。
(3)美化功能。
(4)提高空气动力特性:保险杠的正面迎风面积较大,对汽车的空气动力特性影响也大,影响到汽车的经济性和动力性,所以前保险杠形状的最佳设计应对减小正面迎风阻力系数(CD)和升力系数(CL)效果明显。
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,因此是国内外汽车被动安全领域中的重点研究内容。
1.2汽车保险杠系统的主要类别汽车保险杠按位置可分为前保险杠和后保险杠。
按其使用的材料,可分为金属材料保险杠和非金属材料保险杠。
金属材料保险杠一般用高强度钢板冲压而成。
这种钢板既有较高的强度,又有良好的冲压性能,与一般热轧钢板相比,其厚度可以减薄,从而降低材料消耗和减轻质量。
如使用含磷高强度冲压钢板,与普通钢板相比,强度提高约15%~30%,厚度减薄10%左右。
金属材料保险杠一般用于客车和货车。
非金属材料保险杠采用模压塑料板材、改性PP材料,也可用玻璃纤维增强塑料,这些材料的机械性能接近冷轧钢板,密度仅为钢材的1/5,非金属材料保险杠一般用于轿车。
按保险杠的功能,可分为非吸能式保险杠和吸能式保险杠。
另外,出于保护行人的要求,现在国外也在研究安全气囊式保险杠。
1.2.1非吸能式保险杠非吸能式保险杠是一种最简单的结构形式。
由于没有内衬,支架也基本不吸能,所以缓冲吸能能力较差,基本只起装饰作用,不起保护作用。
当发生追尾和车头相撞事故时,该类型的塑料保险杠没有足够的强度和刚度来抵御强烈的碰撞,不起保护作用,将导致轿车翼子板开裂,散热器和灯具严重损坏,对客车而言,轻则损坏前围,重则损坏挡风玻璃,方向盘和仪表板发生严重变形,甚至对驾驶员构成伤害。
我国市场上的部分轻型客车使用的就是非吸能式保险杠,这将对汽车乃至乘员的安全构成极大的威胁。
1.2.2吸能式保险杠吸能式保险杠按缓冲吸能的方式不同可大致分为三类:自身吸能式、液压缓冲吸能式和带气腔式。
(1)普通式(自身吸能式)保险杠(Conventional Bumper System)其特点是结构比较简单,主要通过支架和内衬的变形来吸收碰撞能量。
由于支架需要有一定的强度,因此通常使用金属材料,而内衬的材料包括泡沫状金属材料、各种塑料、蜂窝状材料和树脂等复合材料等。
大部分轿车都是使用这种类型的保险杠。
它的缓冲能力一般都是由其缓冲材料来决定的。
(2)液压缓冲型保险杠(Hydraulic BumperSystem )这种类型的保险杠如图2所示。
横杠内侧加强件通过橡胶垫与液压缓冲减振器的活塞杆相连接,活塞杆为空心结构,内装有浮动活塞,活塞将其隔成左、右两腔,左腔充满氮气,右腔充满机械油,活塞杆外圆柱面与缓冲缸内圆柱面滑动配合,缓冲液压缸内机械油与活塞杆右腔相通。
缓冲缸通常固定在车架或车身加强件上。
当汽车发生碰撞时,保险杠受到的冲击力传到活塞杆上,活塞杆端部向右移动,挤压液压油通过节流孔向活塞杆右腔流动,推动浮动活塞向左移动,并使氮气受到压缩。
这样利用液压油通过节流孔时的黏性阻力吸收撞击的能量,吸收能量的效率可以高达80%。
这种油气弹簧式的缓冲减振器有效的利用了气体缓冲、液体节流减振的工作原理,工作特性比较稳定。
撞击后靠氮气产生复原动力,使保险杠复位。
这种保险杠造价较高,通常使用在高档的轿车上。
1.2.3带气腔式保险杠(Gas tube Bumper System )这种类型的保险杠与第一类保险杠的区别如图 3 所示。
气腔一般是安装在外盖板和横杠之间,相当于内衬。
当碰撞发生时,气腔被压缩,影响其外面包裹部件的变形方式,从而提高吸能效果。
如果合理的设计气压和气腔个数,并保证包裹气腔部件的强度,这种保险杠与第一类保险杠相比能使15km/h 、40%偏置碰撞的减速度减小20%~50%。
图3带气腔式保险杠和普通保险杠的结构对比2.汽车保险杠的相关法规要求和标准由于保险杠在低速碰撞中的重要性,世界各国对保险杠的耐撞性都有具体的法规和试验规范要求。
比如:美国的CFR part 581、comsumertest 和IIHS-Test ,加拿大的CFVSS215,德国的AZT-Crash-Reparatur-Test ,欧洲的ECE-R42 等。
我国参照欧洲ECE-R42法规要求,图2 液压缓冲型保险杠 1.横杠 2.横杠内侧加强件 3.氮气 4.活塞杠 5.浮动活塞 6.机械油 7.节流孔 8.缓冲杠及其支座也颁布了汽车前、后端保护装置标准GB17354-1998。
与保险杠设计有关的标准:与保险杠设计有关的汽车行业标准有IS02985《道路车辆一轿车的外部防护》、欧洲标准ECENo42《关于车辆及其前后防护装置(保险杠等)认证的统一规定》、美国标准PART 581《汽车保险杠标准》、日本标准JASO B102-87《汽车保险杠高度》等,在产品设计中应贯彻这些标准。
国家标准《轿车前、后端保护装置》(修订稿)中规定:保险杠的基准高度为455 mm,基准高度是通过碰撞器基准线的水平面的高度;汽车无论处于“整车装备质量”时或者是处于“加载试验车质量”时,保险杠均应具有有效的保护作用。
日本标准( JASO8102-87)《汽车保险杠高度》中对各种类型的汽车前后保险杠有效接触区域给出了明确规定,并规定在前后端应连续遮挡汽车总宽度的70%以上,其中轿车保险杠,上端最小高度≥480 mm,下端最大高度度≤470 mm,并对大型车辆下端最大高度,小型车辆上端最小高度作出规定,以此来保护汽车外部装置免受低速行驶时发生的轻微碰撞的损伤。
在具体的产品设计过程中,在满足了高度标准要求的条件下,对于小型车辆,保险杠应尽可能升高,对于大型车辆,保险杠尽可能降低,以使不同类型汽车保险杠高度尽可能接近。
表1各种法规和规范的基本试验方法对比(美国comsumertest和加拿大CFVS215相同)3.保险杠在行人保护方面的应用在行人遭受腿及膝关节部位的严重损伤中, 主要是被汽车保险杠碰撞, 尽管人体腿及膝关节的损伤一般不会有生命危险, 但常常会造成人的终生残废或丧失工作能力,所以保险杠除了保护汽车和乘员以外,设计时还需要考虑到行人。
安全气袋式保险杠(Airbag Bumper System)就是一种专门为了保护行人而设计的保险杠。
它是在汽车与行人发生正面碰撞的紧急状态下使行人免受伤害或减轻伤害的被动安全装置。
该装置由传感器、充气泵和气囊等部件组成,并集中装入保险杠内,相当于再保险杠里装入安全气囊。
在行人触及保险杠的瞬间,保险杠内藏推板迅速落下,阻止行人被撞倒在车底下,同时,装在保险杠上的传感器被触发,点火回路导通,闪动火花,引燃充气泵内的气体发生器的固体燃料,燃料燃烧释放出大量的氮气,并达到约1000℃的高温;气体通过冷却器层降温后,进入过滤器,经过滤后的清洁气体迅速充入内藏的楔状气囊,使其向前张开,托起被碰撞的行人,与此同时,保险杠两侧的翼状气囊充气后向两侧举升,防止行人滚落到公路上,并控制汽车实施应急制动。
国外用假人模拟试验测得传感器检测行人撞车信号的响应时间为20ms,点火时间为2ms,气体开始排出时间为3ms,气囊充气膨胀时间为30ms ,累计时间为55ms,整个过程是在极短的时间内完成的,撞车当事人几乎无法察觉(人的反应时间约为0. 2s)。
待人明白发生撞车事故时,撞车已经结束了。
人在撞车事故中不可能本能地保护自己,靠这种新型的被动安全装置可减轻伤害。
这种保险杠可以有效的保证被撞行人的安全,但尚处于研究和试验阶段。
此外通过改进保险杠的外形设计也可以提高行人保护能力。
以奥迪为例,老款车型的保险杠凸出一块撞上行人时会对行人的腿部造成很大伤害。
而且由于碰撞点较低还很容易将行人撞飞使行人的头部撞到发动机罩上形成更大伤害。
新款奥迪则采用“大嘴”式前脸设计将保险杠融入整个前中网。
这样不仅使外形看起来更加圆润也有助于增加其行人保护水平。
测试证明这种设计非常有利于降低对行人的伤害。
4.总结汽车保险杠的设计不仅应满足本身汽车性能和美学方面的要求,更应该体现出以人为本的宗旨,随着汽车技术、新材料技术、计算机仿真技术的发展,汽车保险杠应该向着更加安全更加美观的方向设计,通过合理的选用缓冲材料、合理的设计缓冲结构,有效的提高保险杠系统的耐撞性,从而改善汽车的碰撞性能,提高汽车乘员以及行人的安全性。
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