乘用车外部凸出物应用研究

乘用车外部凸出物应用研究侯翠华1，王焱2，马伟1，周阳2（1国家汽车质量监督检测中心（襄樊）、2神龙汽车有限公司技术中心）[摘要]本文深入研究了标准GB11566-2009《乘用车外部凸出物》中的相关技术要求，结合丰富的检测经验，对较难理解的车身覆盖件、装饰件、格栅和间隙、保险杠和天线的要求系统的进行总结，同时，还总结了校核数字化定义零件的经验，以指导乘用车造型设计阶段在满足标准的要求下，实现零件功能、制造技术和美学之间的相互协调。关键词:乘用车、外部凸出物1前言乘用车外部凸出物是汽车被动安全的主要项目之一，通过对乘用车外部凸出物加以规范，可避免不符合要求的车身外形对车外人员的擦伤、刮伤、撞伤，并在人与车的碰撞事故（包括车辆处于运动或静止时的碰撞）中降低人员的伤害程度。为了保护车外人员的安全，世界主要法规体系都针对乘用车外部凸出物制订了技术法规，提出了相关技术要求，如：ECER26法规（03系列，2007年版）《关于就外部凸出物方面车辆认证的统一规定》和欧盟指令74/483/EEC（79/488/EEC，2007/15/EC）《成员国关于机动车外部凸出物的协议》。我国1989年首次发布强制性国家标准GB11566-1989《汽车外部凸出物》，后经修订由GB11566-1995《轿车外部凸出物》替代。近年来汽车产品的设计不断创新，各种新材料和新技术的应用，特别是车身造型越来越追求美学和个性发展，95版标准已经不能完全适应汽车发展的水平，因此，国家标准化委员会下达了此标准的修订项目。此次修订在充分消化ECER26法规（03系列，2007年版）的基础上，经过相应的试验验证，对车身外部零件的结构形状要求及评价指标进行了相应的修订，技术内容完全等效；同时也覆盖了欧盟74/483/EEC（79/488/EEC，2007/15/EC）指令内容。标准GB11566-2009中对风窗刮水器、手柄和各种盖子、千斤顶支承架和排气管、号牌、行李架等零件的规定比较明确，理解也较容易，本文不作叙述。本文仅对较难理解的车身覆盖件、装饰件、格栅和间隙、保险杠等要求做深入的介绍，这些零件实际检测时有时会判定为一般要求（§4），有时会判定为特殊要求（§5），设计人员如果没有全面掌握标准内容，会造成困惑。此外，有关天线的要求在本次标准中作了较大改动。本文整体归纳这些零件的所有要求，指导产品设计阶段尽可能实现零件功能、制造技术和美学之间相互协调。本为还将我们在零件的数字化定义校核方面的实际经验进行了总结，以供企业参考。2相关零件的要求2.1装饰件2.1.1高度和圆角半径的测量及判定装饰件的高度和圆角半径决定了它所适用的标准条款和判定原则，因此首先需要确定装饰件的高度和圆角半径。标准中确定高度的方法有两种：一种是直接测量法，另一种是通过零件在安装位置的相应截面的图纸来测定。车身标识的测量基本上采用直接测量，但如果无法直接测量时，需要用直径100mm球体滚动的方式来测量，特别是数字化定义车身造型的校核阶段更需要掌握此方法。根据大量的实际检测及设计校核的经验，结合标准的相关内容，我们总结了几种常用的具体的测量方法。a)装在凸形车身表面上的一个零件的凸出尺寸的测量及判定装在凸形车身表面的零件很多，如车标，形式也多种多样，根据多年的经验，总结出图1~图6所示6种典型示例，每种示例中凸出高度测量、以及每一高度尺寸关联的圆角半径，全部汇集到表1中。测量表1零件凸出高度和圆角半径的实际值（凸出高度可直接测量时，采用直接测量方法，如图1~图4；如受周边形状影响，不能实现直接测量时采用100mm球剖面图测量，如图5和图6，两种测量方法结果是一致的，如图1中c和图5、图6中Ha），结果与表3的标准要求比对，判定是否符合标准要求。表1凸出高度与圆角半径测得的凸出高度abcdefghHbHa判定圆角半径R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10表注：a、b、c、d、e、f、g、h：为测得的凸出高度；Hb、Ha：高度差；R：圆角半径R9R1图1图3图4图5图6b)装在凹形车身表面上的一个零件的凸出尺寸的测量及判定装在凹形车身表面上的一个零件的凸出尺寸由于受车身表面的形状影响，无法实现直接测量，采用图7所示的100mm球截面图测量。此方法在数字化校核阶段应用非常普及，如图8实例。c)零件的凸出尺寸多个剖面的测量及判定同一个装饰件通常需要进行多个剖面的测量，且与其周围的车身型面密切相关。不同的剖面会有不同的凸出高度，根据不同凸出高度所对应的圆角半径有不同的要求，需要所有剖面圆角半径都满足要求，其所有剖面都应该满足要求。如图8为某个车型的LOGO（因保密仅用一椭圆体表示），它安装车辆正前方的格栅上。根据其造型找出昀凸出的几个位置，然后进行该位置的剖面A-A（图9），B-B（图10），C-C（图11），根据每个剖面的凸出高度来判定其圆角半径，如果有一个剖面的圆角半径不符合,则可判定此LOGO不满足标准要求，LOGO的判定结果记录在表2中。图7图8图9A-A图10B-B图11C-C表2LOGO圆角半径判定记录表凸出高度差(mm)圆角半径(mm)标准要求标准符合性判定LOGO符合性判定5.240.833R≥2.5mm不符合§4.413.9360.759R≥2.5mm不符合§4.44.5760.5圆滑符合§4.47.9590.455R≥2.5mm不符合§4.4不符合另外，在判断圆角半径时，一定是指100mm球体接触到零件的那一接触点的圆角半径，这也受到其周围零件的影响。因此，在造型设计时，需要完整的装配所有零件的局部数字化定义造型进行剖面测量。如果接触点的圆角半径不满足要求，可以对数字化定义造型外表面微小调整，包括与周围零件的相对位置，使该接触点错开，而不被100mm球体接触。2.1.2技术要求车身装饰件包括装饰件、商用符号、商用标记的字母和数字，也包括保护装饰条或防护件。通常这些零件安装在车身外表面上，如车身侧面及尾部的车型标识、车身前部的车标，车身周边的防擦条或保护条等等。这些零件安装在车身上的位置、它们本身的功能、尺寸（主要指凸出高度和圆角半径）因素决定了它们判定原则，根据标准内容汇集有关装饰件的要求在表3中。表3装饰件的要求及判定条款安装位置凸出高度（h）GB11566-2009要求GB11566-2009条款h1.5mm无要求1.5mm≤h5mm圆滑5mm≤h≤10mmR≥2.5mm§4.4可靠地固定在车身上§5.1.2h1.5mm无要求1.5mm≤h5mm圆滑保护装饰条或防护条h≥5mmR≥2.5mm§4.4车身外表面上h10mm其他从任何方向在装饰件昀高点施加100N的外力，应能缩回到h≤10mm内、脱落或变形且无任何尖角、锐边或刃口§5.1.1h1.5mm无要求1.5mm≤h5mm圆滑格栅上h≥5mmR≥2.5mm§4.4表注：装饰件的100N的施力方法见GB11566-2009§5.1.1；R：圆角半径。2.2保险杠车身覆盖件在车身的发展初期采用钣金件成形，由于受到钣金件成形的约束和当时制造技术的限制，保险杠与车身通常是分开的，称为独立式保险杠，如图12所示，这种结构目前在越野车型上还有使用。随着模塑件的发展和制造技术的提升，近年来保险杠和车身一体化的车型增多，称为一体式保险杠，如图13所示。保险杠区域的界定变得不明确，以致保险杠区域难以定义。为了明确保险杠区域，消除各自判定的差别，ECE在2000年对保险杠区域作了新的规定，我们的新国标亦沿用了这一规定。a)一体式保险杠的区域一体式保险杠的区域在标准中的规定为：距车辆前向及后向的车身外轮廓线内侧20mm，和车身外轮廓线及与车辆纵向对称平面成15°夹角两垂直平面相切的法线围成的区域内（图14）。b)保险杠及保险杠上零件的要求保险杠及保险杠上零件标准都有相应要求，根据大量实际的检测数据和标准的相关内容研究，及与国内外专业人士的共同探讨，收集整理成表4。表4保险杠及保险杠上零件的要求零件GB11566-2009要求GB11566-2009条款应向车身外表面弯曲，以减少刮伤的危险。§5.5.1不应有任何朝外的尖锐零件，以及在碰撞事故中可能增加刮伤、撞伤的危险性或加重被撞着伤势的朝外的凸出物。§4.2保险杠不应有可能刮到行人、骑自行车或摩托车的人的朝外零件。§4.3嵌入式或一体式或侧端部向内弯曲的保险杠端部向内弯曲且不被直径100mm球体接触，端部和昀近的车身表面之间的距离≤20mm。§5.5.1§5.5.2所述保险杠区域内所有的点组成的表面的R≥5mm，其他情况下R≥2.5mm§5.5.21.5mm≤h5mm，只要圆滑即可。§4.4一体式保险杠h1.5mm，无要求。§4.4h1.5mm无要求1.5mm≤h5mm圆滑§5.5.3§4.6h≥5mmR≥2.5mm§4.4§4.6§5章无特殊要求零件（如：倒车雷达，拖钩盖子等）若材料硬度不超过SHOREA60时，R可小于2.5mm§4.5§4.6装饰件此项内容见表三§5.1保险杠上零件前照灯前照灯允许装凸出的遮光板及灯圈，但相对于前照灯配光玻璃外表面的凸出高度h≤30mm且圆角半径R≥2.5mm。如前照灯安装在一个外加的透明面之后，凸§5.2.1图12图13图14零件GB11566-2009要求GB11566-2009条款出部分应自昀外的透明表面测量。可收缩式前照灯无论处于工作位置或收缩位置都应符合5.2.1的规定§5.2.25.2.1的规定不适用于埋在车身板件内或外伸在车身板件上的前照灯，但车身板件要符合5.9的要求。§5.2.3W≤25mmR≥0.5mm§5.3.1W40mm25mmW40mmR≥1mm§5.3.1不应有任何朝外的尖锐零件，以及在碰撞事故中可能增加刮伤、撞伤的危险性或加重被撞着伤势的朝外的凸出物。§4.2不应有可能刮到行人、骑自行车或摩托车的人的朝外零件。§4.3W≥40mmR≥2.5mm,若材料硬度不超过SHOREA60时，R’可小于2.5mm§4.4,§4.5格栅及间隙形成格栅或间隙的每个元件的前端与侧端的结合处应是光滑的§5.3.2h1.5mm无要求1.5mm≤h5mm圆滑§5章有特殊要求零件号牌支架h≥5mmR≥2.5mm§4.4表注：h：凸出高度,R：圆角半径,W:格栅间隙,h和W测量方法见GB11566-2009附录B。2.3天线2.3.1常见天线标准中有关天线的要求是针对外装式天线，传统式天线带底座，常见型式如图15~图18。近几年天线更多采用图19和图20所示的不易识别其底座的天线（如鲨鱼鳍形状的天线）。图15图162.3.3要求随着外装式天线的发展，老标准的要求已经不适应了。因此标准对天线的要求进行了调整，归纳为表5。表5天线的要求天线GB11566-2009要求GB11566-2009条款天线应处在汽车昀外边缘内100mm的垂直平面围成的区域内§5.17.1天线顶端不得伸出车辆昀外边缘§5.17.2天线的顶端距地面高度1.8m天线杆件的圆角半径可以小于2.5mm，但天线的顶端应装固定的帽，该帽的圆角半径≥2.5mm§5.17.3天线位置带底座的天线不易识别其底座的天线——天线底座总成凸出高度≤40mm§5.17.4驾驶员“R”点之前底座凸出高度≤40mm天线底座总成凸出高度40mm，向前及向后施加≤500N的力，天线朝支承面弯曲，且凸出高度≤40mm，§5.17.4.1图17图18图19图20天线GB11566-2009要求GB11566-2009条款或天线折断，折断后的剩余零件凸出高度≤40mm，且剩余零件不存在尖锐或危险的部分。天线底座总成凸出高度≤70mm驾驶员“R”点之后含底座在内的天线凸出高度≤70mm如果天线底座总成凸出高度70mm，向前及向后施加≤500N的力，天线朝支承面弯曲，且凸出高度≤70mm，或天线折断，折断后的剩余零件凸出高度≤70mm，且剩余零件不存在尖锐或危险的部分。§5.17.4.2表注：用φ100mm球体测量天线底座高度；500N的施力方法见GB11566-2009。3技术要求