乘用車保險杠系統設計淺談

范瓊，付漭，劉永星

（1.安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 2300601；2安利材料科技股份有限公司，安徽 合肥 230000）

乘用車保險杠系統設計淺談

范瓊1，付漭2，劉永星1

（1.安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 2300601；2安利材料科技股份有限公司，安徽 合肥 230000）

文章首先介紹了乘用車保險杠系統的組成部分以及功能。文章重點從材料選擇、滿足法規設計、滿足整車布置設計、精致工藝設計等，詳細介紹了保險杠系統的開發過程中的設計依據及設計要點。

低速碰撞；行人保護；精致工藝

引言

保險杠系統：車身前后端保護裝置的總稱。包括前后保險杠、吸能墊、防撞梁。但不包括引擎蓋、尾門/后備箱、后圍板等件。

保險杠系統是整車重要組成部分，主要包括前保險杠裝置、后保險杠裝置，布置在整車前端、后端。該系統主要零部件包括前/后保險杠總成、前/后防撞梁總成、前/后吸能墊、前/后保險杠固定支架、大/小腿保護梁、前端模塊。

1 保險杠系統功能

1.1 裝飾美化功能

從整車的設計風格上來看，保險杠是整車造型的一部分，其外形、線條的流暢直接關系到整車的觀賞性。

1.2 降風阻、減油耗功能

合理的前后保型面會有效降低整車風阻系數，減小整車油耗。

1.3 安全性

吸收緩和外界沖擊力、防護車身前后部。當車輛發生低速碰撞及追尾事故時，保險杠裝置能吸收一定的能量，起到一定的緩沖，保護車輛，降低車輛維修成本；車輛在低速碰撞到行人時，能有效降低對行人傷害，起到保護行人的作用。

1.4 進氣散熱功能

前保險杠進氣格柵除了美化裝飾外，還能起到進氣散熱作用。

1.5 承載功能

滿足拖鉤拉力；滿足散熱器及風扇總成、冷凝器總成、中冷器總成、大燈、引擎蓋鎖體等零部件承載剛度、強度要求。

1.6 支撐其余零部件功能

前后保險杠能有效支撐霧燈、回復反射器、雷達、線束、大燈清洗等零部件。

2 保險杠系統設計要點

2.1 材料選擇

為了滿足該系統低速碰撞時能有效吸收能量，材料的選擇很重要。通常保險杠材料的選擇既要確保強度還要有一定的韌性，故多選擇用PP+EPDM-T20材料。裝飾亮條多選用ABS。吸能墊多采用EPP發泡，防撞梁則根據不同車型結構、重量等選擇相應材料，通常有金屬件、塑料、輕量化的鋁件。

2.2 滿足法規項設計

2.2.1 滿足低速碰撞法規設計

按照低速碰撞要求，碰撞后要求照明和信號裝置應能繼續正常工作并清晰可見；發動機罩、行李箱蓋和車門應能正常開閉；車輛的燃料和冷卻系統應無泄漏，不發生油、水路堵塞，其密封裝置與油、水箱蓋亦應能正常工作；車輛的排氣系統不應有妨礙其正常工作的損壞或錯位。所以在設計中整車前后端保護裝置布置空間要能滿足碰撞侵入量要求，防撞梁高度布置要能滿足標準中要求的 445mm基準高度。需校核前防撞梁與冷凝器在 Y0處最小間隙、前防撞梁與冷凝器在30°角處最小間隙。見圖1。

圖1 布置空間校核

2.2.2 滿足行人保護法規設計

為了較小對行人腿部傷害值，要求碰撞區域內，前保險杠前端與碰撞模擬器間隙L越小越好。見圖2。

2.5 量表的信度檢測結果 本量表的同質信度為0.962，標準化的Cronbach′s α系數為0.965，分半信度為0.9，其中因子1的標準化Cronbach′s α系數為0.964，因子2的標準化Cronbach′s α系數為0.923，分別見表8、表9，量表總重測信度為0.977，因子1為0.972，因子2為0.961，見表9。

圖2 行人保護校核

2.2.3 滿足外部凸出物法規設計

主要根據法規要求項進行相關圓角大小校核。

圖3 外部凸出物校核

保險杠在偏置20mm范圍內設計要求R≥5.3mm，前格柵根據縫隙寬度D要求圓角半徑R（表2），其余部件根據凸出高度不同定義相應圓角（表1）。具體示意見圖3。

表1 凸出高度及圓角要求

滿足整車外部凸出物，前格柵縫隙寬度D及圓角半徑R要求見表2。

表2 前格柵縫隙寬度及圓角要求

2.2.4 滿足牌照布置設計

前牌照安裝面應基本垂直于水平面（允許后仰角度α≤15°），圖4。

圖4 前牌照布置校核

后牌照安裝面應基本垂直于水平面；后牌照上邊緣離地高度≤1200mm時(空載時)，后牌照正面允許上仰≤30°；后牌照上邊緣離地高度＞1200mm時，后牌照正面允許下俯≤15°。

圖5 后牌照布置校核

圖6 后牌照可視性校核

2.3 滿足整車布置設計

2.3.1 滿足整車通過性設計

根據具體車型要求，滿足整車接近角、離去角、保險杠最小離地間隙等設計要求（考慮牌照裝配后狀態）。見圖7。

圖7 接近角校核

2.3.2 滿足拖鉤布置設計

滿足拖鉤裝配，首先拖鉤與保險杠上開孔要求同心，其次拖鉤外表面與保險杠開孔邊緣線安全距離。

2.3.3 滿足與周邊件配合設計

主要進行引擎蓋及尾門的運動干涉校核，確保各運動件與該系統的安全間隙。見圖8。

圖8 運動校核

2.3.4 滿足裝配性設計

圖9 工具操作空間校核

保險杠系統零部件多且配合邊界比較復雜，設計中一定要充分考慮其裝配、拆卸方便性。模擬實車裝配、拆卸進行工具種類、操作空間等的校核。圖9。

2.4 滿足精致工藝設計

保險杠系統做為整車造型的一部分，外觀匹配顯得尤為重要。在設計過程中一定要注意細節上的匹配，做到精致。

2.5 滿足人機工程設計

主要考慮周邊件操作方便性等。

滿足引擎蓋鎖體拔插操作方便性要求：引擎蓋鎖體拔插操作空間；

滿足引擎蓋鎖體拔插操作方便性要求：引擎蓋鎖體撥叉操作過程中，上格柵或上蓋板手能觸及處必須圓角過渡，避免操作過程刮傷手。

2.6 滿足整車散熱性能設計

根據具體車型，在設計階段需進行前格柵有效進風面積的校核。

2.7 滿足各部件承載性能設計

滿足承載性能：前端模塊滿足各部件承載強度要求。設計過程需進行引擎蓋鎖體極限拉力、散熱器及冷凝器等部件固定點剛度分析，并進行相關試驗驗證。

滿足承載性能：防撞梁滿足拖鉤強度要求。

2.8 滿足成型工藝、結構設計

為了確保各部件成型工藝性，設計階段需進行相關工藝分析。注塑件需分析拔模角度、壁厚均勻性、模流分析、分型線位置等。金屬件需進行成型、焊接工藝方面分析。系統各部件結構設計需考慮裝配定位、密封性等。

2.9 滿足性能設計

保險杠系統主要零部件均暴露在外面，設計需滿足耐候性、防腐蝕性等。

[1] GB 17354.汽車前后端保護裝置.

[2] GB15741.汽車和掛車號牌板(架)及其位置.

[3] GB 11566.乘用車外部凸出物.

Introduction of Bumper System of Vehicles

Fan Qiong1, Fu Mang2, Liu Yongxing1
( 1.Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601;2. Anhui Anli Material Technology Co. Ltd., Anhui Hefei 230000 )

In this paper, the components and functions of the bumper system are introduced.This paper focuses on the selection of materials, meets the rules and regulations, meets the design of the vehicle layout, the craftsmanship design, and introduces the design basis and design points in the development of the bumper system.

Low-speed collision; Pedestriaprotection; Craftsmanship

U462.1

A

1671-7988 (2017)21-16-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.007

CLC NO.: U462.1

A

1671-7988 (2017)21-16-03

范瓊，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心。