一直以來,汽車前后保險杠的防護功能和性能成為廣大消費者關注和爭論的焦點,有人認為保險杠在汽車被動安全中起著非常重要的作用,還有人認為保險杠里面的防撞橫梁采用鋁合金材料是偷工減料。
那么,汽車保險杠在汽車被動安全中到底起什么作用呢?記者通過采訪專家來全面解讀汽車保險杠。
前后保險杠在被動安全中只是配角
經過多年的發展,現在汽車保險杠的結構與以前的汽車保險杠結構相比已經發生了很大的變化。北京汽車學院從事汽車碰撞安全研究的教授宋剛介紹說:“如今,常見的轎車前后保險杠一般都是由塑料保險杠殼體、防撞橫梁和左右兩個吸能支架以及其他安裝用部件組成。其中,塑料保險杠殼體便是我們能從外觀上看到的保險杠。從汽車的外觀上看,我們是看不到橫在車身前后部的保險杠的。拆下塑料保險杠殼體,安裝在車身結構上的防撞橫梁便是保險杠的重要組成部分。”
對于一個完善的車身結構而言,由發動機艙和行李艙兩個潰縮吸能區,以及車身中部的高強度乘員艙組成。宋剛說:“以車身前部結構為例,一般來說,發動機艙作為潰縮區域被分為三級變形區,其中第一級變形區位于發動機艙前部,用于保護行人和降低車輛在低速下碰撞對于車輛的破壞。第二級變形區位于發動機艙中部,即相容區。當兩車相撞時,通過這部分變形區的潰縮最大化吸收和分散能量。第三級變形區則靠近發動機艙后部,位于乘員艙之前,最大程度保持乘員艙完整性,也被稱為自身保護區。”很顯然,前保險杠的位置處于第一變形區,保護行人和降低低速碰撞對于車輛的破壞是其主要作用。
當車輛發生碰撞時,前保險杠防撞橫梁可以將任何形式的偏置和正面碰撞產生的能量盡可能均勻地分布到兩個吸能支架上,使能量最大限度均勻地被吸能支架所吸收,并將碰撞力均勻地傳遞到其他吸能部位。而當汽車在市區道路發生的低速追尾等碰撞時,前保險杠防撞橫梁對保護翼子板、散熱器、發動機罩和燈具等部件起著一定作用。后保險杠防撞橫梁則可以減少行李艙、尾門、后燈組等部位的損害。
防撞橫梁輕量化設計是趨勢
上文已經說過,保險杠最重要的部分是防撞橫梁,而防撞橫梁強度對整個保險杠骨架系統起著決定性作用,高強度的防撞橫梁更有利于碰撞能量的均勻分布。同時,要提高保險杠的防護能力就需要提高保險杠系統吸收能量的能力。因此制造防撞橫梁的材料也需要具備吸能功效。
宋剛還說:“目前,大多數新車的防撞橫梁普遍采用抗拉強度為1000MPa左右或更高的超高強度鋼,其厚度大多在2毫米左右。如果采用420MPa鋼板沖壓件,其等效替代厚度至少要達到6毫米,其重量差異顯而易見。因此如果在不清楚鋼板強度的情況下,僅憑視覺觀察防撞橫梁的厚度來判斷保險杠安全與否顯然是不合理的。”
如今,汽車輕量化是未來的發展趨勢,保險杠也不例外。宋剛接著說:“目前,國際上一些汽車品牌開始使用鋁合金材料來制造防撞橫梁。鋁合金的密度是鋼的三分之一,而同樣體積的鋁合金其重量也只有鋼的三分之一。鋼制保險杠防撞橫梁采用提高鋼板抗拉強度,從而減小厚度,提高材料吸收能量性能。而鋁合金保險杠防撞橫梁則是反其道而行之,通過優化結構設計設置不同厚度,從而提高吸能性能。經過合理設計的鋁合金保險杠防撞橫梁不僅比鋼制保險杠防撞橫梁更輕,并且能夠吸收更大的能量。”
北京汽車學院的劉東教授補充說:“雖然鋁合金保險杠防撞橫梁重量更輕,效果更好,但其制造成本比鋼制保險杠防撞橫梁更高。目前高端豪華品牌車型大多數采用鋁合金保險杠防撞橫梁,但隨著一些中端車型為實現輕量化,鋁合金保險杠加強橫梁也開始出現在了中端車型上?梢灶A見,隨著油耗和排放限值的逐漸提高,車身輕量化設計的趨勢將更為明顯。保險杠防撞橫梁作為車身結構中相對并不太復雜的組件,鋁合金將很可能成為未來保險杠防撞橫梁的主流材質。”
不能忘記的緩沖材料
一般來說,大多數汽車都會在前后保險杠防撞橫梁與保險杠外殼之間安裝泡沫材料,這個泡沫材料被稱之為緩沖材料。劉東介紹說:“該泡沫與一般的泡沫不同,是一種結構非常致密的材料,最大的優點是不容易變形。該緩沖材料有兩大作用:首先,當車輛與行人發生碰撞之后,安裝位置較低的泡沫材料可以對行人腿部提供進一步緩沖;其次,對于保險杠外殼提供支撐,保證其在輕微受壓時不易斷裂或變形。”
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