乘用车保险杠系统设计浅谈

范琼，付漭，刘永星

（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 2300601；2安利材料科技股份有限公司，安徽 合肥 230000）

乘用车保险杠系统设计浅谈

范琼1，付漭2，刘永星1

（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 2300601；2安利材料科技股份有限公司，安徽 合肥 230000）

文章首先介绍了乘用车保险杠系统的组成部分以及功能。文章重点从材料选择、满足法规设计、满足整车布置设计、精致工艺设计等，详细介绍了保险杠系统的开发过程中的设计依据及设计要点。

低速碰撞；行人保护；精致工艺

引言

保险杠系统：车身前后端保护装置的总称。包括前后保险杠、吸能垫、防撞梁。但不包括引擎盖、尾门/后备箱、后围板等件。

保险杠系统是整车重要组成部分，主要包括前保险杠装置、后保险杠装置，布置在整车前端、后端。该系统主要零部件包括前/后保险杠总成、前/后防撞梁总成、前/后吸能垫、前/后保险杠固定支架、大/小腿保护梁、前端模块。

1 保险杠系统功能

1.1 装饰美化功能

从整车的设计风格上来看，保险杠是整车造型的一部分，其外形、线条的流畅直接关系到整车的观赏性。

1.2 降风阻、减油耗功能

合理的前后保型面会有效降低整车风阻系数，减小整车油耗。

1.3 安全性

吸收缓和外界冲击力、防护车身前后部。当车辆发生低速碰撞及追尾事故时，保险杠装置能吸收一定的能量，起到一定的缓冲，保护车辆，降低车辆维修成本；车辆在低速碰撞到行人时，能有效降低对行人伤害，起到保护行人的作用。

1.4 进气散热功能

前保险杠进气格栅除了美化装饰外，还能起到进气散热作用。

1.5 承载功能

满足拖钩拉力；满足散热器及风扇总成、冷凝器总成、中冷器总成、大灯、引擎盖锁体等零部件承载刚度、强度要求。

1.6 支撑其余零部件功能

前后保险杠能有效支撑雾灯、回复反射器、雷达、线束、大灯清洗等零部件。

2 保险杠系统设计要点

2.1 材料选择

为了满足该系统低速碰撞时能有效吸收能量，材料的选择很重要。通常保险杠材料的选择既要确保强度还要有一定的韧性，故多选择用PP+EPDM-T20材料。装饰亮条多选用ABS。吸能垫多采用EPP发泡，防撞梁则根据不同车型结构、重量等选择相应材料，通常有金属件、塑料、轻量化的铝件。

2.2 满足法规项设计

2.2.1 满足低速碰撞法规设计

按照低速碰撞要求，碰撞后要求照明和信号装置应能继续正常工作并清晰可见；发动机罩、行李箱盖和车门应能正常开闭；车辆的燃料和冷却系统应无泄漏，不发生油、水路堵塞，其密封装置与油、水箱盖亦应能正常工作；车辆的排气系统不应有妨碍其正常工作的损坏或错位。所以在设计中整车前后端保护装置布置空间要能满足碰撞侵入量要求，防撞梁高度布置要能满足标准中要求的 445mm基准高度。需校核前防撞梁与冷凝器在 Y0处最小间隙、前防撞梁与冷凝器在30°角处最小间隙。见图1。

图1 布置空间校核

2.2.2 满足行人保护法规设计

为了较小对行人腿部伤害值，要求碰撞区域内，前保险杠前端与碰撞模拟器间隙L越小越好。见图2。

2.5 量表的信度检测结果 本量表的同质信度为0.962，标准化的Cronbach′s α系数为0.965，分半信度为0.9，其中因子1的标准化Cronbach′s α系数为0.964，因子2的标准化Cronbach′s α系数为0.923，分别见表8、表9，量表总重测信度为0.977，因子1为0.972，因子2为0.961，见表9。

图2 行人保护校核

2.2.3 满足外部凸出物法规设计

主要根据法规要求项进行相关圆角大小校核。

图3 外部凸出物校核

保险杠在偏置20mm范围内设计要求R≥5.3mm，前格栅根据缝隙宽度D要求圆角半径R（表2），其余部件根据凸出高度不同定义相应圆角（表1）。具体示意见图3。

表1 凸出高度及圆角要求

满足整车外部凸出物，前格栅缝隙宽度D及圆角半径R要求见表2。

表2 前格栅缝隙宽度及圆角要求

2.2.4 满足牌照布置设计

前牌照安装面应基本垂直于水平面（允许后仰角度α≤15°），图4。

图4 前牌照布置校核

后牌照安装面应基本垂直于水平面；后牌照上边缘离地高度≤1200mm时(空载时)，后牌照正面允许上仰≤30°；后牌照上边缘离地高度＞1200mm时，后牌照正面允许下俯≤15°。

图5 后牌照布置校核

图6 后牌照可视性校核

2.3 满足整车布置设计

2.3.1 满足整车通过性设计

根据具体车型要求，满足整车接近角、离去角、保险杠最小离地间隙等设计要求（考虑牌照装配后状态）。见图7。

图7 接近角校核

2.3.2 满足拖钩布置设计

满足拖钩装配，首先拖钩与保险杠上开孔要求同心，其次拖钩外表面与保险杠开孔边缘线安全距离。

2.3.3 满足与周边件配合设计

主要进行引擎盖及尾门的运动干涉校核，确保各运动件与该系统的安全间隙。见图8。

图8 运动校核

2.3.4 满足装配性设计

图9 工具操作空间校核

保险杠系统零部件多且配合边界比较复杂，设计中一定要充分考虑其装配、拆卸方便性。模拟实车装配、拆卸进行工具种类、操作空间等的校核。图9。

2.4 满足精致工艺设计

保险杠系统做为整车造型的一部分，外观匹配显得尤为重要。在设计过程中一定要注意细节上的匹配，做到精致。

2.5 满足人机工程设计

主要考虑周边件操作方便性等。

满足引擎盖锁体拔插操作方便性要求：引擎盖锁体拔插操作空间；

满足引擎盖锁体拔插操作方便性要求：引擎盖锁体拨叉操作过程中，上格栅或上盖板手能触及处必须圆角过渡，避免操作过程刮伤手。

2.6 满足整车散热性能设计

根据具体车型，在设计阶段需进行前格栅有效进风面积的校核。

2.7 满足各部件承载性能设计

满足承载性能：前端模块满足各部件承载强度要求。设计过程需进行引擎盖锁体极限拉力、散热器及冷凝器等部件固定点刚度分析，并进行相关试验验证。

满足承载性能：防撞梁满足拖钩强度要求。

2.8 满足成型工艺、结构设计

为了确保各部件成型工艺性，设计阶段需进行相关工艺分析。注塑件需分析拔模角度、壁厚均匀性、模流分析、分型线位置等。金属件需进行成型、焊接工艺方面分析。系统各部件结构设计需考虑装配定位、密封性等。

2.9 满足性能设计

保险杠系统主要零部件均暴露在外面，设计需满足耐候性、防腐蚀性等。

[1] GB 17354.汽车前后端保护装置.

[2] GB15741.汽车和挂车号牌板(架)及其位置.

[3] GB 11566.乘用车外部凸出物.

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

范琼，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心。