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保险杠

保险杠简介

保险杠位于汽车前方和后方的大部分区域,它主要吸收和缓和外界冲击力,起防护车身前后部的安全装置。它是汽车车身的一个重要部件,其除起装饰作用外,,还起保护翼子板、散热器和灯具的作用。由于保险杠是由多个部分组成的,因此其采用的材料也非常广泛。保险杠是轿车的主要塑料件之一,根据不同车型要求,目前国产车的保险杠大多是灰黑色的。

随着汽车工业的发展,汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路上。现目前的轿车前后保险杠除了保持原有的保护功能外,还要追求与车体造型的和谐与统一,人们已不满足于黑色的保险杠,而要求保险杠与车身同一色泽。追求本身的轻量化。为了达到这种目的,目前轿车的前后保险杠采用了塑料,人们称为塑料保险杠。

 

保险杠作用

表面上被设计于避免车辆外部损坏对车辆安全系统造成的影响,他们具有在高速撞击时减少驾乘人员伤害的能力,现在越来越多的被设计用于行人保护。保险杠分为前保险杠和后保险杠,其作用是当汽车受到前、后方向意外的轻度低速冲撞时,缓和冲击力,吸收冲撞的能量,降低汽车的损害,保证乘员的安全。

但是保险杠的作用是有限的,在受到高速冲撞时,它只能吸收很小的一部分能量,并不能靠它来保险。只能在车辆发生碰撞事故时能起到缓冲作用,保护前后车体。前后保险杠的材料主要有金属材料、塑料、玻璃钢等,有的保险杠,内部装有液压油缸,可以吸收更多的冲击能量。现代汽车保险杠一般采用硬质聚胺脂塑料注塑成型。

不少保险杠的外表面有颗粒状皮纹,看起来有皮质感。还有的保险杠上面装有转向信号灯和雾灯。

 

保险杠轻量化设计

(一)轻量化设计有两大途径


 

1.改变汽车零件的结构来达到的轻量化设计的目的。通过结构的改进,使部件薄壁化、中空化、小型化及复合化,继而轻量化。

2.使用轻量化材料,通过采用轻量化的金属和非金属材料,主要是采用高强度钢材、铝镁合金、工程塑料和各种复合材料进行汽车轻量化设计。

二)轻量化材料

1.铝

铝的密度仅为钢铁的1/3,是以轻量化为设计目标的汽车保险杠频繁采用的材料。奥迪100C3轿车的前保险杠是由塑料制成的外板和由铝合金制成的横梁等组成,横梁的材料为A1MgSMnW27,板厚为2.0mm。用铝合金做前保险杠横梁的主要目的是减轻质量,其次是利用其吸收碰撞能量的特点。

2.泡沫铝

泡沫金属铝材料制造的汽车保险杠,有很大程度地将两车的碰撞能量吸收掉,使汽车的安全性得到很大改善。从性能上说,泡沫铝填充圆管在轴向冲击时具有非常优异的抗冲击能量吸收作用,因此它在机械缓冲装置中具有非常广泛的应用前景。

对比传统的薄壁空心金属保险杠,在吸能相同,圆管壁厚、圆管内半径和圆管长度均相同的情况下,泡沫铝填充圆管汽车保险杠只需泡沫铝填充圆管11根,而空心金属圆管保险杠需空心金属圆管20根,一根泡沫铝填充圆管吸收的能量与一根空心金属圆管吸收的能量相比提高了82%,因此泡沫铝填充圆管汽车保险杠的质量比空心金属圆管保险杠的减少了55%。汽车专用料、功能母料技术研讨及新产品推广。

3.镍钛合金

镍钛合金是一种新型材料,有着其它材料所不具备的特殊性能,如形状记忆特性和伪弹性等,目前应用于某些汽车保险杠的内板和外板。钛是一种典型的轻金属,而镍钛合金的总体密度也比传统钢铁要低许多,从而拥有较高的比强度和比刚度。由于形状记忆特性而产生的巨大回复力也进一步提高了材料的总体性能。

4.聚丙烯(PP)

聚丙烯(PP)塑料具有轻质、原料来源丰富、性能价格比优越以及优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易于成型、易于回收等特点,因此广泛应用于汽车保险杠中。但是PP也存在着抗冲击性能低、耐老化性和尺寸稳定性较差的缺陷,难以满足汽车制件弯曲强度和冲击强度均衡的要求。

因此在汽车制件中使用的PP材料多为改性PP,即PP合金材料[5]。通常用来改性聚丙烯的橡胶类聚合物有顺丁橡胶(BR)、乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、SBS、POE等。BR、EPR、EPDM等于PP共混改性,可以大大提高其冲击强度,特别是EPDM与PP结构相似,溶解度参数相近,相容性好,因而用EPDM增韧改性PP最为广泛,共混物的冲击性能提高幅度也十分显著。

用PP/EPDM制成的汽车保险杠具有刚性高、冲击性能好、耐损伤性、光泽和弹性较好及易涂装等性能,在汽车高速行驶时受到冲撞不易破碎,且装饰美观。

5.PC/PBT合金

PC/PBT合金制成的材料不仅力学性能好,而且冲击强度比改性PP弹性体高出许多,并易于焊接和涂装。如美国GE公司的PBT/PC合金,其中的XenoyXT尤适用于汽车保险杠。DaimlerChrysler公司的Town、Country和Caravan车的后保险杠就使用了该种塑料合金。目前世界上几家生产工程塑料的大公司。

6.热塑性弹性体TPE(ThermoPlasticElastomer)

目前世界保险杠市场采用TPE的已经占有了53%的份额。由于改性PP或PC/PBT合金不利于回收利用,所以国外有汽车公司采用单一的热塑性弹性体(TPE)来制造汽车保险杠的面板,而用玻纤增强PP来制造骨架材料,因都是同一族的材料,有利于回收再循环使用。

TPE可以用热塑性塑料加工设备加工,但其性能却表现出橡胶一样的弹性,所以也有人称它为第3代橡胶材料。

TPE材料密度小,容易回收利用,性能介于塑料和橡胶之间。目前汽车上常见的主要有如下4类:热塑性聚烯烃弹性体(TPO)、热塑性聚苯乙烯弹性体(TPS)、聚酯弹性体(TPEE)和聚氨酯弹性体(TPU),它们之间又有些许差异,适用于不同场合。

 

带安全气囊的保险杠

目前国外在研制一种带安全气囊的汽车保险杠,为了把这种事故减少到最低限度,保险杠不仅起装饰美化汽车的作用,更重要的是起安全保护作用。它是在汽车与发生正面碰撞的紧急状态下使行人免受伤害或减轻伤害的被动安全装置。

该装置由传感器、充气泵和气囊等部件组成,并集中装入保险杠内,在行人触及保险杠的瞬间,保险杠内藏推板迅速落下,阻止行人被撞倒在车底下,同时,装在保险杠上的传感器被触发。点火回路导通,闪动火花,引燃充气泵内气体器的固体燃料,燃料燃烧释放出大量的氮气,并达到约1000度的高温,气体通过冷却器层降温后,进入过滤器,经过滤后的清洁气体迅速充入内藏的锲状气囊,使其向前张开,托起被碰撞的行人。

与此同时,保险杠两侧的翼状气囊充气后向两侧举升,防止行人滚落到公路上,并控制汽车实施应急制动。人在撞车事故中不可能本能地保护自己,靠这种新型的被动安全装置可减轻伤害。由于汽车工业飞速发展,汽车数量与日俱增,发生事故在所难免。

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