一、法規解讀

1、常規測試區域的規定

保險杠拐角保險杠拐角是指1個與汽車的縱垂面呈60°夾角，并與保險杠表面相切的垂面與汽車之間的第1個接觸點。從第1個接觸點沿保險杠外表面弧線向Y0方向移弧長66mm的距離得到第2個接觸點，2個第2個接觸點之間的區域被定義為測試區域。通過上述幾個區域的劃分，得到了全部的保險杠測試區域。

2、試驗結果要求對于前保險杠裝置，在歐盟的行人碰撞保護技術指令2003/102/EC執行的第1階段、第2階段和Eu-roNCAP中，下腿部或選擇上腿部的試驗條件基本相同，但2個階段有不同的傷害度限值。2個階段的限值分別為：第1階段：脛骨加速度200g，彎曲角度21°，剪切位移6mm；第2階段：脛骨加速度150g，彎曲角度15°，剪切位移6mm。從上面這2組限值可以看出，2個階段的主要差別就是傷害度限值，但達到第2階段限值的難度遠遠超過了第1階段。

二、外觀造型的注意事項

一個好的造型師，不僅要考慮汽車外觀新穎別致，還必須考慮如何讓汽車更安全，更有利于制造，更容易滿足法規要求。

1、正面造型對于前保險杠的正面來講，最主要的一點就是保險杠蒙皮與前防撞梁之間要有足夠的間隙，只有這樣，才能在發生碰撞時有足夠的緩沖距離，也能讓結構設計工程師有空間進行合理的結構設計。通過設計實踐和多款車的CAE分析，采用目前通用的蒙皮和緩沖材料，這一間隙至少要達到70mm以上[1]。如果采用特殊材料，可根據材料供應商的意見來適當調整。另外，前部造型應更豎直一些，應盡量減小車頭保險杠的突出角度，使車頭更加圓滑，以增大碰撞時的受力面積，從而降低與行人碰撞的危險性。

2、兩側造型兩側造型就是考慮如何在符合法規的前提下合理地縮小測試區域，而且最好能使測試區域不要超出前防撞梁。為了更有利于緩沖結構的設計，應是保證測試區域在前防撞梁邊緣以內30mm以上。

3、下部造型由于歐盟的行人碰撞保護技術指令2003/102/EC第2階段的嚴格要求，僅僅依靠中部的緩沖結構很難保證彎曲角度一項順利過關，因此需要在前保險杠下部增加一些緩沖結構。正因如此，在外觀設計時以往光滑圓潤的下部弧線可能不再適合，需加入一些下部突出造型，并在其內部加入剛性緩沖結構，可以大大提高彎曲角度的通過系數。

三、前保險杠緩沖結構設計

按保險杠的功能，可分為非吸能式和吸能式。非吸能式保險杠由于沒有內部的緩沖吸能結構，所以緩沖吸能的能力較差，基本只起裝飾作用，不起保護作用。在行人保護法規執行以前，大部分車都沒有考慮緩沖吸能問題，因此汽車前部的結構通常包括前保險杠蒙皮、前防撞梁和下部的發動機護板。吸能式保險杠按緩沖吸能的方式不同可大致分為3類：自身吸能式、液壓吸能式及帶氣腔式。另外，出于保護行人的要求，現在國外也在研究安全氣囊式保險杠。同時還有國外公司嘗試使用過一種叫Xenoy樹脂的新型材料來設計“行人下肢碰撞安全保護能量吸收器”。但由于液壓吸能式及安全氣囊式保險杠造價較高，通常用在高檔轎車上，而新型材料目前還沒有被廣泛使用，因此，文章重點研究自身吸能式保險杠。這種前保險杠的典型結構應包含4個方面：1）前保險杠蒙皮，2）前防撞梁，3）中部緩沖結構，4）下部緩沖結構。對于結構設計來講，只有在中部緩沖結構和下部緩沖結構上下足功夫，才能確保順利通過低速行人保護碰撞測試。

1、中部緩沖結構中部緩沖結構目前主要有2種設計方法，一種是用發泡的緩沖泡沫，另一種是用塑料的防撞盒結構。1）緩沖泡沫使用比較普遍，常用的結構，置于前保險杠蒙皮和前防撞梁之間。通常此件的原材料為可發性聚丙烯泡沫塑料（Expandedpolypropy-lene，簡稱EPP）是一種發泡后的聚丙烯，該發泡材料除具有比重輕、高耐熱性、高沖擊能吸收能力、良好的回彈性和熱成型性外，還受100%廠家的喜愛而被廣泛應用。此件的形狀設計并不是很復雜，它的設計關鍵在于形狀與密度的結合才能充分發揮該材料的特性。2）塑料的防撞盒結構目前在國內用得還比較少，但國外已有很多車使用這樣的結構來做行人保護緩沖裝置。塑料防撞盒結構，這種結構通常由2個件組成，構成一個盒形的結構。內外板通過自身的卡接結構聯接在一起，內板用4個卡接結構與前防撞卡接；外板起主要的緩沖作用，當受力達到設定值時，內板與防撞梁連接的卡扣會脫開，以防止塑料件受力過大。上述2種結構都需要CAE分析來輔助結構設計。

2、下部緩沖結構由于歐盟的行人碰撞保護技術指令2003/102/EC第2階段對彎曲角度的嚴格要求，增加下部緩沖結構的設計既有利于通過法規關于彎曲角度的要求，又能夠避免發生碰撞時，行人被卷入車下。這種設計有2種常用的結構，一種是用高強度的塑料件，另一種是在下部增加一根金屬管梁。1）塑料的緩沖件，通常是以以往的發動機下護板為原型，在上面增加一些加強的結構；2）金屬管梁結構是在保險杠的下部增加一根金屬梁做為緩沖吸能裝置，形狀上與保險杠蒙皮保持間隙均勻即可。需要指出的是，無論采用上述2種方案中的哪一種，其與車身的安裝結構都需要重新設計。為了能達到較好的緩沖吸能效果，這2種方案所設計的產品都應與水箱下橫梁相連接，而且要有一個比較牢固的連接方式。同時，要在保險杠拐角點附近設計比較強的結構與車身的水箱下橫梁連接。

四、結論

從以上分析可知，在設計過程中有2個關鍵要素必須控制：1）在保險杠兩拐角之間的范圍內，保險杠蒙皮與防撞梁之間的間隙至少要保證70mm以上，以便于布置緩沖結構；2）安裝牢固的高強度下部緩沖結構必不可少。本研究是在實踐的基礎上總結出來的設計方法，可以在以后的設計中應用并能夠解決汽車行人保護方面的難題。合適的外表面造型設計是順利通過行人保護碰撞的先決條件，合理的緩沖空間布置和精確的緩沖件結構設計是其有效的保障。

作者：宋德福 單位：北京汽車股份有限公司汽車工程研究院