車輛吸能器專利技術(shù)綜述

岳偉玲

摘 要：隨著車輛交通業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對行車快捷、乘車舒適的要求日趨強烈，交通車輛碰撞也時常發(fā)生，因此，目前，許多國家正不斷加強對被動安全防護技術(shù)的研究，例如車輛吸能器應運而生，該項技術(shù)的發(fā)展對提高我國的車輛安全性能具有不可忽視的現(xiàn)實意義。本文簡要介紹了車輛吸能器的起源、原理及發(fā)展，并主要對吸能器的相關(guān)專利進行了統(tǒng)計分析。

關(guān)鍵詞：車輛；碰撞；吸能；減震

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.058

0 前言

目前，車輛碰撞安全性問題也成了一大隱患，主動安全防護措施已難以提供充分的安全保障，小型輕量化的被動安全防護裝置例如吸能器也越來越受到人們的重視，車輛在事故發(fā)生的瞬間通過吸能減震裝置將巨大的撞擊動能耗散，從而最大可能地保護乘員生命安全的目的。該技術(shù)的發(fā)展對于提高我國軌道車輛的安全性能具有不可忽視的現(xiàn)實意義。

1 吸能器技術(shù)原理

交通車輛碰撞時常發(fā)生，顯然，應該設計出能夠忍受碰撞沖擊的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕量化和高的吸能減震能力已經(jīng)成為當今的發(fā)展趨勢，所以各種吸能器相繼產(chǎn)生。目前，車輛用吸能器主要分為以下幾類：（1）薄壁金屬管吸能器，薄壁金屬管是傳統(tǒng)的吸能結(jié)構(gòu)，其主要是通過圓形管道消耗動能的常見方法就是通過兩個板之間的圓形管道的塑形變形來吸收沖擊能的，這取決于金屬管的幾何物理特性、加載條件等因素。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等優(yōu)點；（2）切削式吸能器，其是一個非常復雜的能量轉(zhuǎn)換和物料消耗的非線性過程，切削式吸能器就是利用這一原理吸收車輛碰撞能量的；（3）脹管式和縮管式吸能器，其是由兩種不同的圓環(huán)組成。將外部沖擊的能量轉(zhuǎn)換為脹環(huán)或縮環(huán)的彈塑性變形及摩擦熱能，從而達到緩沖吸能的目的，它具有結(jié)構(gòu)簡單、緩沖力平穩(wěn)、適應工作環(huán)境能力強等優(yōu)點；（4）金屬蜂窩吸能器，對于金屬蜂窩吸能器主要是應用金屬蜂窩的塑形變形從而達到緩沖吸能的目的。金屬蜂窩吸能結(jié)構(gòu)具有工作可靠、質(zhì)量輕、壓縮變形能力大且變形可控等優(yōu)點，在各種防撞結(jié)構(gòu)中有廣泛的應用；（5）泡沫鋁填充結(jié)構(gòu)吸能器，對于泡沫狀材料是蜂窩狀材料的三維形式，最近泡沫金屬作為一種新型高級的材料，具有密度小、耐熱性好、抗沖擊、良好的剪切和斷裂強度等優(yōu)點，在吸能方面上有很大的潛能，（6）碳纖維吸能器，碳纖維吸能器是利用編織纖維的強韌性吸能的，具有緩沖吸能效果優(yōu)良、緩沖吸能效率高、工作可靠等無可比擬的優(yōu)點，其吸能效率甚至高于金屬材料4-5倍，目前碳纖維吸能器在賽車領(lǐng)域具有廣闊的應用。

2 車用吸能器專利基礎狀況分析

2.1 全球范圍車用吸能器專利分析

2.1.1 各國申請量統(tǒng)計與分析

在SIPOABS對分類號F16F7/12下的專利進行統(tǒng)計，得到關(guān)于車用吸能器位居前10名的各國專利的申請量，如圖1所示。從圖1可以看出，該技術(shù)在德國的申請量最大，此外，除了車輛吸能器，德國在車輛其它結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)基本上都是屬于世界領(lǐng)先的，其次為歐洲、美國，而我國車輛技術(shù)研究相對較落后，中國的申請量排在第9位。

2.1.2 申請人所在國申請量統(tǒng)計與分析

在SIPOABS對分類號F16F7/12下的專利進行統(tǒng)計，得到關(guān)于車用吸能器專利的申請人所在國的申請量，如圖2所示，德國的申請量是最大的，其次依次為美國，日本和法國，該四強在國際上都屬于汽車技術(shù)研究大國，且遙遙領(lǐng)先于其它國家。

2.1.3 申請量發(fā)展趨勢

在SIPOABS中，對上述F16F7/12分類號下的有關(guān)車輛專利采用年份進行統(tǒng)計，得到專利申請量隨年份的變化趨勢，如圖3所示，在1995年到2004 年十年間該項技術(shù)呈現(xiàn)發(fā)展的黃金時期，申請量也達到了高峰，隨后的2005年至今，申請量下降很快，說明該技術(shù)已經(jīng)基本成熟，需要在更廣的思路上對其進行探索。

2.1.4 主要申請人統(tǒng)計與分析

在SIPOABS中，對上述分類號下的專利依據(jù)申請人進行統(tǒng)計，取前10位排名如圖4所示，其中美國的ENERGY ABSORPTION SYSTEM INC公司的申請量最大。其次為日本的豐田和本田公司，除了該三個公司，其它公司的申請量上下波動并不是很大，相對較為平穩(wěn)，由此可見，美國的ENERGY ABSORPTION SYSTEM INC公司對該方面的投入較大。排名第二和第三的分別為日本的本田和豐田汽車集團，該兩家汽車集團的汽車產(chǎn)量和規(guī)模也名列世界十大汽車廠家之列，屬于全球化名牌企業(yè)，其技術(shù)研發(fā)實力也不容小覷。

3 總結(jié)

通過前面章節(jié)對車輛吸能器的相關(guān)技術(shù)原理、專利分布的分析，一方面對其現(xiàn)有的技術(shù)有了整體的把握，對吸能器的研究具有重大的參考意義。

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