岳伟玲

摘 要：随着车辆交通业的迅猛发展，人们对行车快捷、乘车舒适的要求日趋强烈，交通车辆碰撞也时常发生，因此，目前，许多国家正不断加强对被动安全防护技术的研究，例如车辆吸能器应运而生，该项技术的发展对提高我国的车辆安全性能具有不可忽视的现实意义。本文简要介绍了车辆吸能器的起源、原理及发展，并主要对吸能器的相关专利进行了统计分析。

关键词：车辆；碰撞；吸能；减震

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

0 前言

目前，车辆碰撞安全性问题也成了一大隐患，主动安全防护措施已难以提供充分的安全保障，小型轻量化的被动安全防护装置例如吸能器也越来越受到人们的重视，车辆在事故发生的瞬间通过吸能减震装置将巨大的撞击动能耗散，从而最大可能地保护乘员生命安全的目的。该技术的发展对于提高我国轨道车辆的安全性能具有不可忽视的现实意义。

1 吸能器技术原理

交通车辆碰撞时常发生，显然，应该设计出能够忍受碰撞冲击的结构，结构轻量化和高的吸能减震能力已经成为当今的发展趋势，所以各种吸能器相继产生。目前，车辆用吸能器主要分为以下几类：（1）薄壁金属管吸能器，薄壁金属管是传统的吸能结构，其主要是通过圆形管道消耗动能的常见方法就是通过两个板之间的圆形管道的塑形变形来吸收冲击能的，这取决于金属管的几何物理特性、加载条件等因素。它具有结构简单、工作可靠等优点；（2）切削式吸能器，其是一个非常复杂的能量转换和物料消耗的非线性过程，切削式吸能器就是利用这一原理吸收车辆碰撞能量的；（3）胀管式和缩管式吸能器，其是由两种不同的圆环组成。将外部冲击的能量转换为胀环或缩环的弹塑性变形及摩擦热能，从而达到缓冲吸能的目的，它具有结构简单、缓冲力平稳、适应工作环境能力强等优点；（4）金属蜂窝吸能器，对于金属蜂窝吸能器主要是应用金属蜂窝的塑形变形从而达到缓冲吸能的目的。金属蜂窝吸能结构具有工作可靠、质量轻、压缩变形能力大且变形可控等优点，在各种防撞结构中有广泛的应用；（5）泡沫铝填充结构吸能器，对于泡沫状材料是蜂窝状材料的三维形式，最近泡沫金属作为一种新型高级的材料，具有密度小、耐热性好、抗冲击、良好的剪切和断裂强度等优点，在吸能方面上有很大的潜能，（6）碳纤维吸能器，碳纤维吸能器是利用编织纤维的强韧性吸能的，具有缓冲吸能效果优良、缓冲吸能效率高、工作可靠等无可比拟的优点，其吸能效率甚至高于金属材料4-5倍，目前碳纤维吸能器在赛车领域具有广阔的应用。

2 车用吸能器专利基础状况分析

2.1 全球范围车用吸能器专利分析

2.1.1 各国申请量统计与分析

在SIPOABS对分类号F16F7/12下的专利进行统计，得到关于车用吸能器位居前10名的各国专利的申请量，如图1所示。从图1可以看出，该技术在德国的申请量最大，此外，除了车辆吸能器，德国在车辆其它结构方面的技术基本上都是属于世界领先的，其次为欧洲、美国，而我国车辆技术研究相对较落后，中国的申请量排在第9位。

2.1.2 申请人所在国申请量统计与分析

在SIPOABS对分类号F16F7/12下的专利进行统计，得到关于车用吸能器专利的申请人所在国的申请量，如图2所示，德国的申请量是最大的，其次依次为美国，日本和法国，该四强在国际上都属于汽车技术研究大国，且遥遥领先于其它国家。

2.1.3 申请量发展趋势

在SIPOABS中，对上述F16F7/12分类号下的有关车辆专利采用年份进行统计，得到专利申请量随年份的变化趋势，如图3所示，在1995年到2004 年十年间该项技术呈现发展的黄金时期，申请量也达到了高峰，随后的2005年至今，申请量下降很快，说明该技术已经基本成熟，需要在更广的思路上对其进行探索。

2.1.4 主要申请人统计与分析

在SIPOABS中，对上述分类号下的专利依据申请人进行统计，取前10位排名如图4所示，其中美国的ENERGY ABSORPTION SYSTEM INC公司的申请量最大。其次为日本的丰田和本田公司，除了该三个公司，其它公司的申请量上下波动并不是很大，相对较为平稳，由此可见，美国的ENERGY ABSORPTION SYSTEM INC公司对该方面的投入较大。排名第二和第三的分别为日本的本田和丰田汽车集团，该两家汽车集团的汽车产量和规模也名列世界十大汽车厂家之列，属于全球化名牌企业，其技术研发实力也不容小觑。

3 总结

通过前面章节对车辆吸能器的相关技术原理、专利分布的分析，一方面对其现有的技术有了整体的把握，对吸能器的研究具有重大的参考意义。

参考文献：

[1]廖昌榮，汽车悬架系统磁流变阻尼器研究[D].重庆大学博士论文，2001，重庆大学，P21-34.

[2]雷成，肖守讷等.轨道车辆切削式吸能装置吸能特性研究[J]. 中国机械工程，2013，24（02）：263-267.

[3]M.Pereira， Pedro Barros. Passive safety concepts for periurban trams. Proceedings of the 4th International Symposium Passive Safety of Railway Vehicles. Berlin，2003（08）.