汽车保险杠测试技术研究报告
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陈峥
汽车保险杠测试技术研究报告
摘要：介绍了汽车保险杠的发展现状，描述了国内外关于汽车保险杠测试的相关法规，以及NCAP中行人保护要求的现状和发展趋势。详细叙述了我国保险杠低速碰撞试验和大小腿冲击器试验的过程和评价标准，并对其使用的试验设备进行了介绍。
1国内外现状
1.1保险杠简介
早期，汽车没有保险杠等安全装置。随着汽车工业的发展，汽车保有量的增加，交通事故增多，汽车安全性得到重视，那么就出现了汽车保险杠系统。从无到有，经过不断的演变发展，汽车保险杠已经成为现代车身结构不可缺少的重要部件。汽车保险杠位于汽车的前、后端，是重要的安全防护构件，其主要作用是当汽车与其他发生碰撞时，起到保护翼子板、散热器、发动机罩和灯具等部件，同时保护人员安全或降低人员伤害程度。
按功能汽车保险杠又可分为非吸能式汽车保险杠和吸能式汽车保险杠两大类。非吸能式汽车保险杠的结构形式简单。在发达国家，在轿车上塑料保险杠的使用增加较快，但是这种塑料汽车保险杠一般只起到装饰的作用，不能够起到很好的保护作用。随着世界上车辆保有量的增加，前后两侧发生的事故比较频繁。由于没有足够的强度和刚度来抵御强烈的碰撞，塑料汽车保险杠在撞车时往往起不到很好的保护作用，从使得翼子板、发动机罩、散热器、灯具等受到比较严重的损坏。对于大客车来说，其前围损坏严重时能够损坏风窗玻璃、方向盘、仪表盘，直至对驾驶员和前排成员造成伤害。随着对车辆碰撞安全方面的重视，世界上许多国家纷纷制定相关法规和标准。因此先进的吸能型汽车保险杠是汽车保险杠的主要发展方向之一，目前流行的吸能式保险杠主要有以下几种：
1.1.1自身吸能式保险杠
这种保险杠系统是由外盖板、吸能块、横杠和支架四部分组成（如图 1 所示）。在横杠内填充有泡沫塑料等吸能材料，使用较多。其外盖板和吸能块附着在横梁上，横杠与支架纵梁之间采用螺栓连接。
图1 自身吸能式保险杠结构示意图
1.1.2液压吸能式保险杠
液压吸能式保险杠的结构如图2所示，保险杠横梁和活塞杆相连，活塞杆里面有活塞，活塞右边有机械油，左边有氮气，缓冲液压缸内的机械油和活塞杆的右腔相通，缓冲缸固定在车身加强件上。当发生碰撞事故时，保险杠将受到的冲击载荷传到活塞杆，活塞杆向右侧移动，机械油通过节流孔向右腔流动，同时浮动活塞向左侧移动，氮气被压缩，利用黏性
阻力来吸收碰撞能量，碰撞后靠氮气膨胀使保险杠复原。该保险杠系统多在高档轿车上使用。
图2 液压吸能式保险杠结构示意图
1.1.3带气腔式保险杠
带气腔式的汽车保险杠与普通式汽车保险杠的区别主要如图3所示，其通常在外盖板和横杠
之间安装气腔内衬。当汽车发生前部碰撞时，首先压缩气腔，进而影响外包裹件的变形，来改善汽车保险杠的吸能效果。气腔数量和气压的合理确定能保证包裹气腔部件的强度。这种带气腔式汽车保险杠与普通式的相比能使每小时十五公里、百分之四十的前部偏置的碰撞减速度有效降低。
图3 带气腔式保险杠和普通保险杠的结构对比
1.1.4带安全气囊的汽车保险杠
国外研制的一种带安全气囊的汽车保险杠，这种带安全气囊的汽车保险杠装置主要通过传
感器、气泵、气囊等主要部件构成，并集成后安装在汽车前保险杠内。当发生碰撞时在行人同汽车保险杠的接触瞬间，传感器检测到发出指令，汽车保险杠的内藏板迅速放下，以便阻止行人倒后进入车底造成更大伤害。    内藏板迅速放下的同时汽车保险杠上的传感器发出信号来触发点火回路，点燃充气体器中的固体燃料，燃料燃烧迅速释放出大量的氮气，氮气在较大的气压作用下迅速充入气囊，便气囊向前快速打开，以使得被撞行人进行软接触。 位于汽车保险杠两侧翼状气囊充气后向也同时向两侧举升，这样可以防止行人碰撞后滚落到公路上造成二次撞击，同时发出信号控制汽车来实施应急制动，以降低车速。试验证明在发生汽车撞车事故中，这种新型的被动安全装置可以减轻汽车对行人的伤害程度。
1.2国内外法规
1.2.1前后保险杠低速碰撞法规
考虑和认识到汽车保险杠在汽车低速碰撞中的重要作用，世界上大多数国家和地区对汽车保险杠都制定有相应的法规。    其中影响较大的主要有：欧盟（非强制性）的 ECE R42、美国（强制性） FMVSS 581、Consumer test、IIHS Test；加拿大（强制性）的 CFVSS-2
15；德国的 AZT-Crash--Test等。我国颁布的汽车前、后端保护装置标准 GBl7354-1998是参照欧盟 ECE R42 法规的相关要求制定的，与ECE R42法规要求基本相同。各种法规和规范所采用的基本试验方法如表1所示。
表1 各种法规和规范的基本试验方法对比
    名称
项目
美国CFR Part581
美国IIHS test
加拿大CFVSS 215
德国AZT-Crash
Reparatur Test
欧洲
ECE R42
中国
GB17354-
1998
摆锤正碰
4km/h
-
4km/h
-
4km/h
4km/h
摆锤60°碰
2.5km/h
-
4.8km/h
-
2.5km/h
2.5km/h
整车正碰
4km/h
8km/h
8km/h
-
-
-
整车30°碰
-
8km/h
-
-
-
-
碰撞圆柱
-
8km/h
-
-
-
-
40%偏置碰
-
-
-
15km/h
-
-
法规要求件数
除保险杠外，其余部分正常工作
结果作为参考，并公开
汽车的一般功能不受影响
结果作为参考，并公开汽车保险杠修复
除保险杠外，其余部分正常工作
除保险杠外，其余部分正常工作
在美国除强制性的法规 FMVSS 581 外，另有 Consumer test 和 IIHS—Test Consumer test，这两种汽车保险杠系统的安全性试验规范为非强制性的,属于消费者组织确定的试验规程，试验结果供销费者和保险商参考使用。
2010年9月，国际汽车维修研究理事会(RCAR）布了最新的《保险杠碰撞试验规程》。该规程采用一上下高度可调的可变形壁障作为其碰撞试验装置，主要由壁障体、吸能块、挡板、罩板、固定装置以及撞击墙等组成，相比于其他国际保险杠碰撞安全标准，例如欧洲ECE 42美国FMVSS CFR part 58l以及中国GB 17354-1998等，RCAR测试方法的特点与优点在于其采用类似于保险杠形状的可变形壁障，并且在壁障上部加设挡板，考虑到了实际碰撞中出现的钻撞现象，更加真实地模拟了两车相撞的情况，能够更加准确评价汽车保险杠的安全性能。