汽车后保险杠低速碰撞的法规及布置要求

柳萧 杨新明 吕鑫 张雅强 王秀锦

（奇瑞汽车股份有限公司）

随着世界汽车保有量的增加及道路交通伤害事故率的不断上升，汽车耐撞性能已经成为汽车设计过程中的重要一环。其中，对汽车后保险杠低速碰撞的要求也越来越高，在汽车低速碰撞过程中，不仅要求减小车辆结构碰撞损伤及改善修复性能，使得车辆结构除了必须能满足保护乘员及行人以外，还要尽可能保护车身的主要框梁结构不受损坏，以降低车辆修复成本。基于目前设计的要求，文章对某车型进行模拟碰撞校核，根据校核总结出后保险杠与其周边件的布置距离要求。

1 保险杠相关的法规标准

1.1 保险杠主要法规

目前对汽车保险杠采用的标准主要有中国国标GB 17354—1998、欧标 ECE R42和美标 FMVSS PART 581，其中，GB 17354—1998等效采用ECE R42的内容。

1.2 保险杠法规试验的基本要求

保险杠标准中要求的基本试验条件有5点[1-2]：

1）试验车辆必须处于停止状态；

2）试验车辆的前轮必须处在直行位置，轮胎应按制造厂规定的气压充气；

3）制动器应松开，变速器挂空挡，对于装备油-气悬挂、液力或空气悬挂的车辆以及装有自动调整悬架（能根据载荷自动对车辆进行调整）的车辆，应在制造商规定的正常行驶条件下进行试验；

4）试验采用摆锤冲击，其有效撞击质量等于被测试车辆的整备质量，进行撞击试验时，试验地面应具备足够的面积以便设置摆锤的驱动系统，供试验车辆受撞后滑移以及安置试验所需的设备等；

5）停放试验车辆的地面应水平、硬实与平整。

1.3 所用摆锤的对比及差异

标准中试验要求的摆锤，主要有2种，如图1所示。其中，摆锤的特性要求必须结构坚固，其撞击头为高硬度钢；摆锤的有效质量应与所试验车辆的“空载质量”相等；碰撞速度要求为：4 km/h和2.5 km/h[1-2]。

1.4 评价指标对比及差异[1-2]

碰撞试验后，对于车辆需要满足的要求，美标与中国国标中存在差异，其中相同点有6点。

1）照明灯和信号装置应能持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，但只限于采用法规的调整方法，如果灯丝断了，应允许更换灯泡；

2）车辆的发动机罩盖、行李箱盖和车门应能正常开闭，并且汽车的侧门应在碰撞的作用下不能开启；

3）车辆供油和冷却系统应无泄漏，不发生油路或水路堵塞，其密封装置与油箱和水箱盖应能正常工作；

4）车辆的排气系统不应损坏和错位；

5）车辆的传动系统、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；

6）外部保护系统上用于吸收碰撞能量的压力容器不能有破损和泄漏。

不同点为美标比中国国标的要求多出3条：

1）除碰撞头外，摆锤的其他部分不能接触车辆；

2）车辆的外表面不能有脱落物；

3）紧固件和连接处不应有松动。

2 后保险杠低速碰撞校核解析

碰撞校核主要分为纵向碰撞与车角碰撞，此次主要介绍纵向碰撞校核。

2.1 空载状态的校核步骤

1）根据国标GB17354—1998或欧标ECE R42确定在纵向碰撞、空载状态下摆锤碰撞前后的空间位置，如图2所示。碰撞前的位置：空载线与摆锤基准线的距离为445 mm，同时与保险杠蒙皮接触；碰撞后的位置：将摆锤沿X负向移动，与后保险杠横梁刚好接触，两者之间有个切点，以此点为基点，将摆锤再往前移动30 mm，摆锤碰撞终止。

2）在碰撞后的位置，校核一下摆锤与行李箱盖的位置关系，判断后保险杠、后保险杠横梁和行李箱盖布置空间，要求摆锤不能与行李箱盖干涉。图3示出汽车空载状态摆锤碰撞后的截面数据状态示意图。

2.2 满载状态的校核步骤

1）根据国标GB 17354—1998或欧标ECE R42确定在纵向碰撞、满载状态下摆锤碰撞前后的空间位置，如图4所示。碰撞前的位置：满载线与摆锤基准线的距离为445 mm，同时与保险杠蒙皮接触；碰撞后的位置：将摆锤沿X负向移动，与后保险杠横梁刚好接触，两者之间有个切点，以此点为基点，将摆锤再往前移动30 mm，摆锤碰撞终止。

2）在碰撞后的位置，校核一下摆锤与行李箱盖的位置关系，判断后保险杠、后保险杠横梁和行李箱盖布置空间，要求摆锤不能与行李箱盖干涉。图5示出汽车满载状态摆锤碰撞后的截面数据状态示意图。

3 碰撞对后保险杠的布置要求

汽车塑料后保险杠主要由后保险杠蒙皮、后保险杠缓冲块及后保险杠横梁三部分组成。使用CATIA软件模拟某车后保险杠的低速碰撞情况并进行数据校核，如图6所示。经校核分析，得出后保险杠低速碰撞中有8个关键数据，总结出后保险杠与其周边件的布置距离要求，如表1所示。

表1 后保险杠与其周边件的布置距离要求

4 结论

在拥挤的交通和停车场所中，汽车发生低速碰撞的频率很高，提高汽车前后端保护装置的性能很有必要。文章通过研究对保险杠系统的初期布置及低速碰撞的相关法规，得出以下结论：

1）通过保险杠系统与周边件距离的合理布置可以尽量降低汽车在低速碰撞中所受的伤害，具体到某一款车型，还需要针对不同造型进行CAE分析；

2）通过对某车型的模拟数据校核，总结出部分数据，可在设计新车型时作为参考；

3）通过对国标与美标的对比可让人更好地理解国标与美标的差别所在，更好地理解国标要求。

综上，保险杠系统设计布置对汽车的低速碰撞有重要意义，在保险杠开发阶段，需综合考虑保险杠各方面设计布置对汽车的低速碰撞的影响，并通过CAE分析和碰撞试验对保险杠布置进行考察和改善，不断地提高汽车低速碰撞的性能。