車輛吸能器專利技術(shù)綜述

岳偉玲

摘 要：隨著車輛交通業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)行車快捷、乘車舒適的要求日趨強(qiáng)烈，交通車輛碰撞也時(shí)常發(fā)生，因此，目前，許多國家正不斷加強(qiáng)對(duì)被動(dòng)安全防護(hù)技術(shù)的研究，例如車輛吸能器應(yīng)運(yùn)而生，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)提高我國的車輛安全性能具有不可忽視的現(xiàn)實(shí)意義。本文簡要介紹了車輛吸能器的起源、原理及發(fā)展，并主要對(duì)吸能器的相關(guān)專利進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞：車輛；碰撞；吸能；減震

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.058

0 前言

目前，車輛碰撞安全性問題也成了一大隱患，主動(dòng)安全防護(hù)措施已難以提供充分的安全保障，小型輕量化的被動(dòng)安全防護(hù)裝置例如吸能器也越來越受到人們的重視，車輛在事故發(fā)生的瞬間通過吸能減震裝置將巨大的撞擊動(dòng)能耗散，從而最大可能地保護(hù)乘員生命安全的目的。該技術(shù)的發(fā)展對(duì)于提高我國軌道車輛的安全性能具有不可忽視的現(xiàn)實(shí)意義。

1 吸能器技術(shù)原理

交通車輛碰撞時(shí)常發(fā)生，顯然，應(yīng)該設(shè)計(jì)出能夠忍受碰撞沖擊的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕量化和高的吸能減震能力已經(jīng)成為當(dāng)今的發(fā)展趨勢，所以各種吸能器相繼產(chǎn)生。目前，車輛用吸能器主要分為以下幾類：（1）薄壁金屬管吸能器，薄壁金屬管是傳統(tǒng)的吸能結(jié)構(gòu)，其主要是通過圓形管道消耗動(dòng)能的常見方法就是通過兩個(gè)板之間的圓形管道的塑形變形來吸收沖擊能的，這取決于金屬管的幾何物理特性、加載條件等因素。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)；（2）切削式吸能器，其是一個(gè)非常復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換和物料消耗的非線性過程，切削式吸能器就是利用這一原理吸收車輛碰撞能量的；（3）脹管式和縮管式吸能器，其是由兩種不同的圓環(huán)組成。將外部沖擊的能量轉(zhuǎn)換為脹環(huán)或縮環(huán)的彈塑性變形及摩擦熱能，從而達(dá)到緩沖吸能的目的，它具有結(jié)構(gòu)簡單、緩沖力平穩(wěn)、適應(yīng)工作環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；（4）金屬蜂窩吸能器，對(duì)于金屬蜂窩吸能器主要是應(yīng)用金屬蜂窩的塑形變形從而達(dá)到緩沖吸能的目的。金屬蜂窩吸能結(jié)構(gòu)具有工作可靠、質(zhì)量輕、壓縮變形能力大且變形可控等優(yōu)點(diǎn)，在各種防撞結(jié)構(gòu)中有廣泛的應(yīng)用；（5）泡沫鋁填充結(jié)構(gòu)吸能器，對(duì)于泡沫狀材料是蜂窩狀材料的三維形式，最近泡沫金屬作為一種新型高級(jí)的材料，具有密度小、耐熱性好、抗沖擊、良好的剪切和斷裂強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，在吸能方面上有很大的潛能，（6）碳纖維吸能器，碳纖維吸能器是利用編織纖維的強(qiáng)韌性吸能的，具有緩沖吸能效果優(yōu)良、緩沖吸能效率高、工作可靠等無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，其吸能效率甚至高于金屬材料4-5倍，目前碳纖維吸能器在賽車領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用。

2 車用吸能器專利基礎(chǔ)狀況分析

2.1 全球范圍車用吸能器專利分析

2.1.1 各國申請(qǐng)量統(tǒng)計(jì)與分析

在SIPOABS對(duì)分類號(hào)F16F7/12下的專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到關(guān)于車用吸能器位居前10名的各國專利的申請(qǐng)量，如圖1所示。從圖1可以看出，該技術(shù)在德國的申請(qǐng)量最大，此外，除了車輛吸能器，德國在車輛其它結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)基本上都是屬于世界領(lǐng)先的，其次為歐洲、美國，而我國車輛技術(shù)研究相對(duì)較落后，中國的申請(qǐng)量排在第9位。

2.1.2 申請(qǐng)人所在國申請(qǐng)量統(tǒng)計(jì)與分析

在SIPOABS對(duì)分類號(hào)F16F7/12下的專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到關(guān)于車用吸能器專利的申請(qǐng)人所在國的申請(qǐng)量，如圖2所示，德國的申請(qǐng)量是最大的，其次依次為美國，日本和法國，該四強(qiáng)在國際上都屬于汽車技術(shù)研究大國，且遙遙領(lǐng)先于其它國家。

2.1.3 申請(qǐng)量發(fā)展趨勢

在SIPOABS中，對(duì)上述F16F7/12分類號(hào)下的有關(guān)車輛專利采用年份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到專利申請(qǐng)量隨年份的變化趨勢，如圖3所示，在1995年到2004 年十年間該項(xiàng)技術(shù)呈現(xiàn)發(fā)展的黃金時(shí)期，申請(qǐng)量也達(dá)到了高峰，隨后的2005年至今，申請(qǐng)量下降很快，說明該技術(shù)已經(jīng)基本成熟，需要在更廣的思路上對(duì)其進(jìn)行探索。

2.1.4 主要申請(qǐng)人統(tǒng)計(jì)與分析

在SIPOABS中，對(duì)上述分類號(hào)下的專利依據(jù)申請(qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取前10位排名如圖4所示，其中美國的ENERGY ABSORPTION SYSTEM INC公司的申請(qǐng)量最大。其次為日本的豐田和本田公司，除了該三個(gè)公司，其它公司的申請(qǐng)量上下波動(dòng)并不是很大，相對(duì)較為平穩(wěn)，由此可見，美國的ENERGY ABSORPTION SYSTEM INC公司對(duì)該方面的投入較大。排名第二和第三的分別為日本的本田和豐田汽車集團(tuán)，該兩家汽車集團(tuán)的汽車產(chǎn)量和規(guī)模也名列世界十大汽車廠家之列，屬于全球化名牌企業(yè)，其技術(shù)研發(fā)實(shí)力也不容小覷。

3 總結(jié)

通過前面章節(jié)對(duì)車輛吸能器的相關(guān)技術(shù)原理、專利分布的分析，一方面對(duì)其現(xiàn)有的技術(shù)有了整體的把握，對(duì)吸能器的研究具有重大的參考意義。

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