汽車被動(dòng)安全-吳孝森第七組

1、汽車被動(dòng)安全分析車輛 1002 3100105203 吳孝森 隨著社會(huì)進(jìn)步，科技發(fā)展，生活水平提高，汽車作為人們的代步工具開(kāi) 始走入平常百姓的家庭， 尤其是城市化的加快， 越來(lái)越多的汽車出現(xiàn)在我們身邊， 交通安全問(wèn)題越來(lái)越凸顯， 各種安全隱患被無(wú)形放大人們的生命安全也面臨著更 加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 傳統(tǒng)的汽車安全措施并不能有效解決交通事故的發(fā)生， 目前汽車 安全理念也在逐漸發(fā)生變化， 隨著科技的進(jìn)步， 汽車的安全被細(xì)化， 安全行駛措 施可以大略地分為主動(dòng)安全措施 （防止事故發(fā)生） 和被動(dòng)安全措施 （減小事故后 果）。被動(dòng)安全是指汽車在發(fā)生事故以后對(duì)車內(nèi)乘員的保護(hù)， 如今這一保護(hù)的概念 以及延伸到車內(nèi)

2、外所有的人甚至物體。 由于國(guó)際汽車界對(duì)于被動(dòng)安全已經(jīng)有著非 常詳細(xì)的測(cè)試細(xì)節(jié)的規(guī)定，所以在某種程度上，被動(dòng)安全是可以量化的。被動(dòng)安全裝置， 則是在車禍意外發(fā)生， 車輛已經(jīng)失控的狀況之下， 對(duì)于乘坐 人員進(jìn)行被動(dòng)的保護(hù)作用， 希望透過(guò)固定裝置， 讓車室內(nèi)的乘員， 固定在安全的 位置，并利用結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)引和潰縮， 盡量吸收撞擊的力量， 確保車室內(nèi)乘員的安 全。一、主要被動(dòng)安全技術(shù)：1. 預(yù)緊式安全帶當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故的一瞬間， 乘員尚未向前移動(dòng)時(shí)它會(huì)首先拉緊織帶， 立 即將乘員緊緊地綁在座椅上， 然后鎖止織帶防止乘員身體前傾， 有效保護(hù)乘員的 安全。預(yù)緊過(guò)程預(yù)緊式安全帶的特點(diǎn)是當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故的一

3、瞬間， 預(yù)緊式安 全帶中起主要作用的卷收器和普通安全帶不同， 除了普通卷收器的收放織帶功能 外，還具有當(dāng)車速發(fā)生急劇變化時(shí)，能夠在 0.1s 左右加強(qiáng)對(duì)乘員的約束力，因 此它還有控制裝置和預(yù)拉緊裝置?？刂蒲b置分有兩種：一種是電子式控制裝置， 另一種是機(jī)械式控制裝置。 預(yù)拉緊裝置則有多種形式常見(jiàn)的預(yù)拉緊裝置是一種爆 燃式的，由氣體引發(fā)劑、氣體發(fā)生劑、導(dǎo)管、活塞、繩索和驅(qū)動(dòng)輪組成。當(dāng)汽車 受到碰撞時(shí)預(yù)拉緊裝置受到激發(fā)后， 密封導(dǎo)管內(nèi)底部的氣體引發(fā)劑立即自燃， 引 爆同一密封導(dǎo)管內(nèi)的氣體發(fā)生劑， 氣體發(fā)生劑立即產(chǎn)生大量氣體膨脹， 迫使活塞 向上移動(dòng)拉動(dòng)繩索， 繩索帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)號(hào)驅(qū)動(dòng)輪使卷收器卷筒轉(zhuǎn)

4、動(dòng)， 織帶被卷 在卷筒上，使織帶被回拉。最后，卷收器會(huì)緊急鎖止織帶，固定乘員身體，防止 身體前傾避免和方向盤(pán)、儀表板和玻璃窗相碰撞。2.乘員頭頸保護(hù)系統(tǒng)（ WHIPS ）WHIPS 一般設(shè)置于前排座椅。當(dāng)轎車受到后部撞擊時(shí)，頭頸保護(hù)系統(tǒng)會(huì)迅 速充氣膨脹起來(lái)， 其整個(gè)靠背都會(huì)隨乘坐者一起后傾， 乘坐者的整個(gè)背部和靠背 安穩(wěn)地貼近在一起， 靠背則會(huì)后傾以最大限度地降低頭部向前甩力量， 座椅的椅 背和頭枕會(huì)向后水平移動(dòng)，使身體的上部和頭部得到輕柔、均衡地支撐和保護(hù)， 以減輕脊椎以及頸部所承受的沖擊力，并防止頭部向后甩所帶來(lái)傷害。安全氣囊分布在車內(nèi)前方（正副駕駛位） ，側(cè)方（車內(nèi)前排和后排）和車頂三個(gè)

5、方向。 在裝有安全氣囊系統(tǒng)的容器外部都印有 （ Supplemental Inflatable RestraintSystem， 簡(jiǎn)稱 SRS）的字樣，直譯成中文，應(yīng)為“輔助可充氣約束系統(tǒng)” 。旨在 減輕汽車 碰撞后，乘員因慣性發(fā)生二次碰撞時(shí)的傷害程度。 做為車身被動(dòng)安全性的輔助 配置，日漸受到人們的重視。當(dāng)汽車和障礙物碰撞后，稱為一次碰撞，乘員和車 內(nèi)構(gòu)件發(fā)生碰撞， 稱為二次碰撞， 氣囊在一次碰撞后、 二次碰撞前迅速打開(kāi)一個(gè) 充滿氣體的氣墊， 使乘員因慣性而移動(dòng)時(shí) “撲在氣墊上” 從而緩和乘員受到的沖 擊并吸收碰撞能量， 減輕乘員的傷害程度。 安全氣囊可將撞擊力均勻地分布在 頭部和胸部，防止

6、脆弱的乘客肉體和車身產(chǎn)生直接碰撞， 大大減少受傷的可能性。 安全氣囊對(duì)于在遭受正面撞擊時(shí)， 的確能有效保護(hù)乘客， 即使未系上安全帶， 防 撞安全氣囊仍足以有效減低傷害據(jù)統(tǒng)計(jì)， 配備安全氣囊的車發(fā)生正面碰撞時(shí)， 可 降低乘客受傷的程度高達(dá) 64%，甚至在其中有 80%的乘客未系上安全帶！至于 來(lái)自側(cè)方及后座的碰撞， 則仍有賴于安全帶的功能。 此外， 氣囊爆發(fā)時(shí)的音量大 約只有 130分貝，在人體可忍受的范圍； 氣囊中 78%的氣體是氮?dú)猓?十分安定且 不含毒性，對(duì)人體無(wú)害；爆出時(shí)帶出的粉末是維持氣囊在折疊狀態(tài)下不粘在一起 的潤(rùn)滑粉末，對(duì)人體亦無(wú)害。安全車身設(shè)計(jì)優(yōu)良的車身結(jié)構(gòu)是被動(dòng)安全的主要課題。

7、 有研究表明， 在道路交通事故 中，絕大部分的碰撞能量被車身所吸收。安全車身的表現(xiàn)形式是車室結(jié)構(gòu)堅(jiān)固， 在發(fā)身事故時(shí)變形量極小， 充分保證內(nèi)部乘員的生存空間； 同時(shí)， 車身前后能在 碰撞時(shí)變形以吸收能量， 減輕乘員受到的沖擊。 最新的安全帶增加了預(yù)緊裝置和 限力保護(hù)措施， 即當(dāng)傳感元件探測(cè)到碰撞發(fā)生時(shí)， 預(yù)緊器通過(guò)爆破能量 (比安全 氣囊的爆破能量小很多， 因此后文中把安全氣囊當(dāng)做惟一先釋放能量的裝置) 把 安全帶收緊，使安全帶的吸能時(shí)間和距離得到延長(zhǎng)限力保護(hù)是在乘員受到壓迫極 限的時(shí)候適當(dāng)放松安全帶，避免不必要的傷害發(fā)生智能安全氣囊安全氣囊的工作原理是： 當(dāng)汽車前部遭受一定力量的撞擊后， 安

8、全系統(tǒng)就會(huì) 引發(fā)某種類似小劑量炸藥爆炸的化學(xué)反應(yīng)， 隱藏在方向盤(pán)內(nèi)的安全氣囊就在瞬間 充氣彈出，在車內(nèi)人員的身體由于慣性作用向前沖撞即將撞上車上設(shè)備之前起到 鋪墊作用， 以減輕身體所受到的撞擊力。 由于在事故發(fā)生的一瞬間必須完成鋪墊 功能，因此氣囊必須以極快的速度彈出。這樣能很好的有效保護(hù)駕駛員的生命。二、被動(dòng)安全性的新技術(shù) ：能承受碰撞吸收能量的車身及車門(mén) 進(jìn)一步改善能承受正面及側(cè)面碰撞并吸收能量的車身 , 改進(jìn)車門(mén)設(shè)計(jì) , 增加 橫 梁 , 使其能有更好的防側(cè)撞能力 , 采用中間有泡沫充填物的夾層鋼板等。側(cè)邊安全氣囊在頭枕及椅背的側(cè)方布置側(cè)邊安全氣囊 , 當(dāng)發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí) , 氣袋即膨脹吸

9、 收 側(cè)撞能量 ,保護(hù)乘員的安全。乘員保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)預(yù)測(cè)到事故不可避免時(shí) , 中央微機(jī)控制系統(tǒng) , 便指令安全帶收緊 , 使座椅 沿 滑軌向后移動(dòng) , 使收縮型方向柱收縮到儀表板內(nèi) , 使氣袋投入工作。緊急門(mén)鎖釋放裝置當(dāng)車輛發(fā)生碰撞 , 傳感器已確認(rèn)發(fā)生碰撞 , 系統(tǒng)能立即釋放門(mén)銷 , 讓車門(mén)能 迅速打開(kāi)。滅火系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)傳感器檢測(cè)出火情后 , 即起動(dòng)滅火裝置自動(dòng)滅火 , 如裝置失靈 , 則 發(fā)動(dòng)機(jī)罩自動(dòng)釋放開(kāi) , 可從外面滅火。6) 行車記錄儀類似飛機(jī)上的黑匣子 , 可以記錄事故發(fā)生瞬間前后操作車輛和環(huán)境的多種 信息 , 而且可以再現(xiàn)導(dǎo)致事故的發(fā)展過(guò)程 , 可以分析事故原因 , 為以后預(yù)防提供

10、 可靠資料。7） 緊急事故自動(dòng)通報(bào)系統(tǒng) 通過(guò)該系統(tǒng)車輛和負(fù)責(zé)交通管理的無(wú)線電臺(tái)及時(shí)聯(lián)系 , 電臺(tái)可以獲知發(fā)生 事故 的車輛的位置、事故及乘員受傷害的主要情況 , 可以通知有關(guān)部門(mén)及人員 及時(shí)前 往事故地點(diǎn) , 進(jìn)行救援工作。如福特汽車公司的 RescueCar技術(shù)可在碰撞 事故發(fā) 生后立刻向有關(guān)部門(mén)報(bào)告，并在救援人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)的途中轉(zhuǎn)發(fā)傷員身體 方面的重 要信息。三、車行人保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀研究被動(dòng)安全行人保護(hù)技術(shù)使用背景及意義 行人作為道路交通中的弱勢(shì)群體，其被汽車碰撞造成的傷害是相當(dāng)嚴(yán)重的， 但在在汽車各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，人們一直比較注重對(duì)車上駕乘人員的保護(hù)， 安全氣囊、安全氣簾、安全帶、 AB

11、S、以及 ESP 等裝備越來(lái)越多地出現(xiàn)在國(guó)產(chǎn) 汽車上。 然而行人的碰撞保護(hù)研究，卻沒(méi)有受到同等重視，相對(duì)于車內(nèi)乘員傷 亡人數(shù)的逐年減少，車外行人傷亡情況卻得不到改觀。國(guó)內(nèi)外法規(guī)現(xiàn)狀2003年，歐洲行人保護(hù)法規(guī) 2003102EC 正式出臺(tái)，該法規(guī)對(duì)車輛行人 保護(hù)方面的性能進(jìn)行了分階段的引導(dǎo)式要求。 2009 年根據(jù)多年的實(shí)際情況，歐 洲對(duì)行人保護(hù)法規(guī)進(jìn)行了修改和調(diào)整，推出了新法規(guī)即 782009。歐洲行人保 護(hù)法規(guī)的推出及改進(jìn)可以說(shuō)是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)行人保護(hù)要求的一個(gè)縮影。 （2005 年開(kāi) 始第一階段， 2010 年開(kāi)始第二階段。）由中國(guó)汽車技術(shù)研究中心標(biāo)準(zhǔn)化研究所制定的 汽車對(duì)行人的碰撞保護(hù) 標(biāo)

12、 準(zhǔn)已經(jīng)由國(guó)家質(zhì)檢總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委聯(lián)合發(fā)布，并從 2010年7月 1日起正式批 準(zhǔn)，成為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并有望在 2013 年汽車行人保護(hù)全球法規(guī)實(shí)施時(shí)同步 采用。在法規(guī)的制約下， 為了提高各自產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力， 各大汽車制造商和一些研究 機(jī)構(gòu)紛紛投入專門(mén)的技術(shù)人員和最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)備從事行人安全保護(hù)的實(shí)驗(yàn) 模擬分析工作。行人保護(hù)技術(shù)研究現(xiàn)狀 根據(jù)對(duì)事故數(shù)據(jù)的研究，大多數(shù)的嚴(yán)重傷亡是因?yàn)樾腥撕蛙囕v的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、擋風(fēng)玻璃以及車頂發(fā)生碰撞而造成的， 且下肢是行人和車輛的第一碰撞位置。 下 肢膝蓋的傷害通常被認(rèn)為是最嚴(yán)重的傷害， 因?yàn)樗赡軐?dǎo)致人員長(zhǎng)期的殘疾， 而 頭部的傷害則有可能造成死亡。傷害則是由于

13、腿部和保險(xiǎn)杠發(fā)生碰撞造成的 i1 ，所以我們必須有針對(duì)性的 在這些方面做出改善。目前國(guó)際上用于車輛的行人安全保護(hù)裝置主要可分為 4 大類：一是保險(xiǎn)杠改 進(jìn)；二是行人安全氣囊系統(tǒng)； 三是發(fā)動(dòng)機(jī)罩技術(shù)； 四是車輛智能安全保障系統(tǒng)。在汽車被動(dòng)安全性范圍內(nèi)主要包含了前三項(xiàng)， 即保險(xiǎn)杠技術(shù)、 行人安全氣囊 技術(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩技術(shù)，將在下文闡述。保險(xiǎn)杠技術(shù)現(xiàn)狀 保險(xiǎn)杠改進(jìn)是對(duì)保險(xiǎn)杠外形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 或在保險(xiǎn)杠的適當(dāng)?shù)胤椒胖酶呙?度泡沫材料，使碰撞的傷害減輕。采用性能好的材料是堿輕傷害的有效方法。 除采用新材料外， 改進(jìn)保險(xiǎn)杠的 外形設(shè)計(jì)也可以提高行人的保護(hù)能力。 如將保險(xiǎn)杠的碰撞點(diǎn)抬高 井盡可能不出 現(xiàn)尖銳的

14、突起，使整個(gè)前臉呈圓潤(rùn)的造型，從而降低碰撞時(shí)對(duì)行人的傷害。研究結(jié)果表明， 可能存在兩種理論用于解釋小腿骨折的致傷機(jī)制。 一種理論 認(rèn)為小腿骨折是直接作用力造成， 多發(fā)生在碰撞點(diǎn)附近， 采用作用力和加速度進(jìn) 行評(píng)估；另一種理論認(rèn)為碰撞點(diǎn)以下的小腿慣性彎矩是導(dǎo)致骨折的原因， 骨折不 一定發(fā)生在碰撞點(diǎn)，這一理論被用于解釋脛骨近地端的骨折， 采用彎矩進(jìn)行評(píng)估。 而針對(duì)長(zhǎng)骨的彎曲試驗(yàn)表明長(zhǎng)骨材料具有生物材料常見(jiàn)的黏彈性特性。 骨折的發(fā) 生不僅決定于載荷大小和加載形式 ,也決定于載荷持續(xù)時(shí)間，見(jiàn)下圖圖 2 長(zhǎng)骨骨折載荷時(shí)間曲線 一般運(yùn)用多體動(dòng)力學(xué)方法來(lái)進(jìn)行事故重建分析，來(lái)自查爾摩斯工業(yè)大學(xué)的CPMS0 百

15、分位行人多體動(dòng)力學(xué)模型經(jīng)過(guò)多種尸體試驗(yàn)驗(yàn)證，被用做參考的基準(zhǔn) 行人模型。這一行人模型由 24個(gè)橢球體組成， 由 14 個(gè)關(guān)節(jié)鉸鏈連接， 并增加了 可旋轉(zhuǎn)的膝蓋和可模擬骨折的腿骨部分。骨折是通過(guò)建立的一個(gè)球鉸鏈實(shí)現(xiàn)的， 行人的小腿通過(guò)被球鉸鏈連接的兩段剛體來(lái)描述， 一旦作用在鉸鏈上的載荷超過(guò) 設(shè)定的限值，球鉸鏈就由鎖止變?yōu)樽杂蛇\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。使用 VC 編程控制軟件中 GEBOD 程序，以便行人模型基于真實(shí)受害者的身高和體重，調(diào)整身體各部分的 尺寸、質(zhì)量和慣性矩， 根據(jù)行人傷害的骨折部位信息， 調(diào)整可模擬骨折的鉸鏈在 小腿的高度位置。 肇事車也采用多體動(dòng)力學(xué)模型建立， 根據(jù)實(shí)際車輛外形和尺寸 確定模型

16、前部結(jié)構(gòu)形狀，參考 Euro-NCAP 類似車型的行人測(cè)試結(jié)果，不同車輛 的前部結(jié)構(gòu)剛度特性采用對(duì)應(yīng)的剛度曲線以定義前部接觸特性。評(píng)價(jià)的指標(biāo)包括，可斷裂鉸鏈處的橫向加速度 （對(duì)應(yīng)加速度評(píng)價(jià)指標(biāo) ）、側(cè)向 力 （對(duì)應(yīng)剪切力評(píng)價(jià)指標(biāo) ）、軸向力和剪切力的臺(tái)力和力峰值的作用時(shí)間，同時(shí)計(jì) 算了保險(xiǎn)杠和小腿的接觸作用力發(fā)動(dòng)機(jī)罩技術(shù)現(xiàn)狀3.2.1 動(dòng)機(jī)罩抬升技術(shù)目前的發(fā)動(dòng)機(jī)罩抬升裝置主要有兩種： 氣體發(fā)生器式和機(jī)械式。 氣體發(fā)生器 式抬升裝置通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生瞬時(shí)高壓氣體， 推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩后端抬升， 反應(yīng)迅速， 但屬于一次性使用的產(chǎn)品， 使用后的維修成本較高； 機(jī)械式抬升裝置通過(guò)釋放加 載后的彈簧或者高壓氣體

17、抬升發(fā)動(dòng)機(jī)罩， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積較大， 但可實(shí)現(xiàn)可逆使 用，成本較低。最新的行人保護(hù)設(shè)計(jì)引入了汽車預(yù)碰撞技術(shù)， 車輛通過(guò)安裝在車頭的雷達(dá)和 攝像頭等探測(cè)前方行人， 在人一車碰撞發(fā)生前一定時(shí)間觸發(fā)行人保護(hù)裝置， 從而 為行人保護(hù)爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。 本研究設(shè)計(jì)的主動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)罩抬升裝置基于最新的 行人保護(hù)設(shè)計(jì)理念， 主要由傳感系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)罩抬升裝置組成， 傳感系統(tǒng)中有給 抬升裝置觸發(fā)信號(hào)的傳感單元當(dāng)傳感系統(tǒng)探測(cè)并判斷車輛將和行人發(fā)生碰撞 時(shí)，傳感單元給抬升裝置觸發(fā)信號(hào)。 抬升裝置通過(guò)加裝在底部的氣體發(fā)生器， 瞬 時(shí)產(chǎn)生大量氣體， 將發(fā)動(dòng)機(jī)罩的尾端抬升。 該裝置反應(yīng)迅速且可靠性高， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，體積小巧，

18、使用后維修方便，成本低，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。一般采用實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證新型主動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)罩抬升裝置的有效性。 分析發(fā)動(dòng)機(jī) 罩的抬升時(shí)序，采用高速攝像機(jī)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)罩的整個(gè)抬升過(guò)程。發(fā)動(dòng)機(jī)罩結(jié)構(gòu)參數(shù)仿真及總布置設(shè)計(jì)研究歐盟對(duì)兒童頭型撞擊發(fā)動(dòng)機(jī)罩的試驗(yàn)的要求為： 使用 2.5kg 的頭型以 40km/h 的速度和車輛發(fā)動(dòng)機(jī)罩發(fā)生碰撞， 在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)罩試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)頭部傷害指數(shù) (HIC) 不得超過(guò) 1000。通常發(fā)動(dòng)機(jī)罩和發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部件有一定距離，如果在撞擊過(guò)程 中發(fā)動(dòng)機(jī)罩變形過(guò)大而和艙內(nèi)部件接觸， 很有可能造成二次碰撞， 增大頭部傷害。發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部對(duì)頭部碰撞有影響的零部件主要是： 發(fā)動(dòng)機(jī)罩、 蓄電池、空濾、 電

19、器盒及儲(chǔ)液罐等。 在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置時(shí)， 應(yīng)考慮頭部碰撞區(qū)域， 尤其是蓄電 池、空濾及發(fā)動(dòng)機(jī)本體最為重要， 要降低這些件的高度， 增大和發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板的有 效距離；同時(shí)應(yīng)結(jié)合具體零件尺寸考慮離地間隙、 運(yùn)動(dòng)干涉及熱平衡等因素對(duì)發(fā) 動(dòng)機(jī)艙布置的限制，這些限制性約束主要和前期造型和總布置有很大關(guān)系。 因此， 在布置發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)應(yīng)考慮全面，避免造成法規(guī)和布置上的沖突。通常采用 Hypermesh 等軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)罩和頭型的數(shù)學(xué)模型，添加約束條 件，如材料、接觸條件等，從而對(duì)不同的撞擊位置、不同發(fā)動(dòng)機(jī)罩結(jié)構(gòu)厚度等參數(shù)進(jìn)行仿真3.3 行人安全氣囊技術(shù)現(xiàn)狀行人保護(hù)安全氣囊可避免人體撞擊到汽車的前擋風(fēng)玻璃上。 這

20、類氣囊共有 2 種，一是發(fā)動(dòng)機(jī)罩氣囊， 二是前圍安全氣囊， 兩者配合使用可減少最常見(jiàn)的行人 傷亡事故。 2 發(fā)動(dòng)機(jī)罩氣囊位于保險(xiǎn)杠的上方，緊靠保險(xiǎn)杠處開(kāi)始展開(kāi)。碰撞 前由一個(gè)碰撞預(yù)警傳感器激發(fā)，可在 50-75 ms 內(nèi)完成充氣。保持充氣狀態(tài)時(shí)間 可達(dá)數(shù)秒鐘。 充氣后的安全氣囊在前大燈之問(wèn)的部位展開(kāi)， 由保險(xiǎn)杠頂面向上伸 展到發(fā)動(dòng)機(jī)罩表面以上。 氣囊的折疊模式和斷面設(shè)計(jì)保證氣囊展開(kāi)時(shí)能和汽車前 端的輪廓相吻合，以保證兒童頭部和成人腿部的安全。 前圍氣囊系統(tǒng)的作用則 是提供兩次碰撞保護(hù)， 防止行人被甩到發(fā)動(dòng)機(jī)罩后部后被前窗底部碰傷。 該系統(tǒng) 包括 2 個(gè)氣囊，分別由汽車中心線向一側(cè)的 A 柱延伸

21、。氣囊由傳感器探測(cè)到行 人和保險(xiǎn)杠發(fā)生初始碰撞后觸發(fā)。在行人翻到發(fā)動(dòng)機(jī)罩上滾向前窗這段時(shí)間內(nèi)， 氣囊完成充氣， 2個(gè)氣囊沿前窗底部將左右 A 柱之間的區(qū)域完全覆蓋， 不僅能蓋 住前窗玻璃底部， 還可蓋住刮水器擺軸和發(fā)動(dòng)機(jī)罩支座等致命的 “硬點(diǎn)”。同時(shí)， 氣囊不會(huì)完全封住駕駛員的視線。四、AHSS對(duì)汽車安全的影響被動(dòng)安全實(shí)例 不久前，美國(guó)著名安全測(cè)試機(jī)構(gòu) IIHS （高速公路安全協(xié)會(huì)）進(jìn)行了一場(chǎng)別 開(kāi)生面的碰撞試驗(yàn)：一輛 2009款的雪佛蘭 Malibu 以 64km/h速度和一輛 1959 款雪佛蘭 Bel Air 進(jìn)行 40%重疊正面碰撞試驗(yàn)。結(jié)果， 2009 款雪佛蘭 Malibu 車 內(nèi)

22、的駕駛席假人幾乎毫發(fā)無(wú)損，而雪佛蘭 Bel Air 車內(nèi)駕駛員席假人頭部、胸部 和下肢等部位均遭受到毀滅性傷害。 同一品牌的兩款車型為何在安全性上差別如 此之大呢？這一方面是因?yàn)?2009 款的雪佛蘭 Malibu 采用了安全氣囊、預(yù)緊式安 全帶等先進(jìn)的安全配置，更重要的是 50 年來(lái)，汽車安全車身設(shè)計(jì)技術(shù)有了根本 性的變革。今天，以雪佛蘭 Malibu 為代表的新車型無(wú)不大量采用高強(qiáng)度鋼板來(lái) 增強(qiáng)車身抵御碰撞沖擊的能力，這也使得其安全性有了質(zhì)的提高。（1）安全不安全，車身材料是關(guān)鍵碰撞時(shí)， 車身承擔(dān)著吸收、 分散碰撞能量和抵御變形的職責(zé)， 因此是決定其 安全性的最關(guān)鍵一環(huán)。 但真正起作用的部

23、分不是我們所能摸到的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、 車門(mén) 板等部件，而是內(nèi)部核心的結(jié)構(gòu)件。這些結(jié)構(gòu)件主要包括 A 柱、B柱、C柱、前 后保險(xiǎn)杠（包括吸能盒）、前縱梁、門(mén)檻梁、車門(mén)防撞梁及車頂縱梁等。這些部 件材料性能的優(yōu)劣，將直接決定車輛的安全性能。目前車身部件所采用的材料主要以鋼材為主， 且主要是鋼板。 其它材料如鋁 合金、碳纖維等，因?yàn)槌杀据^高，只使用在少數(shù)豪華車和超級(jí)跑車上。 AHSS （advanced high strength stee 先進(jìn)高強(qiáng)度鋼 ） 是一種新近出現(xiàn)的鋼板材料， 它在汽車領(lǐng)域的大量使用為車身安全設(shè)計(jì)帶來(lái)了一場(chǎng)革命。（ 2）什么是 AHSS？依照世界鋼鐵協(xié)會(huì)的定義， AHSS是 指抗

24、拉強(qiáng)度在 500MPa到 1500MPa之間（屈 服強(qiáng)度在 280MPa到 1200MPa之間）的鋼材。這種鋼板材料不僅強(qiáng)度高， 可以抵御高速碰撞的沖擊變形， 而且具有很好吸 能性，因此在提高安全性方面起著非常重要的作用。目前 AHSS主要使用于車身 上關(guān)鍵的安全件和加強(qiáng)件， 且日益受到各大汽車公司的青睞。 據(jù)世界鋼鐵協(xié)會(huì)的 研究數(shù)據(jù)顯示，目前平均每車的 AHSS使用量約在 68kg 左右，而到 2020年這一 數(shù)字將會(huì)達(dá)到 204kg。大量采用高強(qiáng)度鋼不僅可以使車輛的耐撞性及乘員安全性 大幅提升，而且整車的質(zhì)量也可以顯著減輕，從而減少油耗及尾氣排放。AHSS材料和傳統(tǒng)鋼板相比，不僅強(qiáng)度更高，

25、而且拉伸性能也更為出色，即 吸能特性更好。 同時(shí)它的焊接工藝和傳統(tǒng)鋼板材料相近， 因此可以比較方便地由 傳統(tǒng)鋼板部件升級(jí)到 AHSS部件。而和鋁合金、碳纖維等材料相比， AHSS具有非 常明顯的優(yōu)勢(shì)，因此是目前提高車輛安全性的一種最為有效且可行的解決方案。作為一種先進(jìn)的鋼板材料，世界上只有少數(shù)公司掌握了生產(chǎn) AHSS的核心技 術(shù)，其中瑞典 SSAB鋼鐵公司就是該領(lǐng)域的領(lǐng)先者。 SSAB是一家年產(chǎn)僅 600 萬(wàn)噸 的小鋼廠。 但在特種鋼領(lǐng)域， 它卻是一家非常著名的公司， 它所生產(chǎn)的各種特種 鋼在工程機(jī)械、商用車及轎車領(lǐng)域都被廣泛使用，其中專為乘用車開(kāi)發(fā)的 DOCOL 系列先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板被廣泛使用

26、于汽車行業(yè)。 沃爾沃、 寶馬、大眾等國(guó)外知名汽 車公司都采用了它的 AHSS產(chǎn)品。（3）車門(mén)防撞梁最應(yīng)采用高強(qiáng)度鋼的部件分析 Euro NCAP近兩年來(lái)的測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)， 絕大多數(shù)車型在側(cè)面碰撞項(xiàng) 目上都獲得了滿分或接近滿分的成績(jī)。而 C-NCAP測(cè)試的很多車型側(cè)面碰撞成績(jī) 卻不是很理想， 特別是很多小型車側(cè)面碰撞成績(jī)非常差。 這除了和我國(guó)側(cè)面安全 氣囊及側(cè)氣簾的配置率較低有關(guān)外， 側(cè)面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不同也是造成這種差距的 關(guān)鍵因素，其中尤以車門(mén)防撞梁最為關(guān)鍵。當(dāng)發(fā)生側(cè)碰事故時(shí)， 車內(nèi)乘員的胸部是最容易受傷的部位， 而其受傷的嚴(yán)重 程度直接和車門(mén)的侵入變形速度有關(guān)。 在車門(mén)上采用高強(qiáng)度鋼材料的

27、車門(mén)防撞梁 可以有效減緩車門(mén)的侵入變形速度，從而降低車內(nèi)乘員胸部受到的傷害。在 C-NCAP側(cè)面碰撞試驗(yàn)中獲得高分的車型，基本上都采用了高強(qiáng)度車門(mén)防撞梁， 而得分較差的車型往往是沒(méi)有車門(mén)防撞梁，或是車門(mén)防撞梁的強(qiáng)度不夠。車門(mén)防撞梁不僅在側(cè)碰事故中起著非常重要的保護(hù)作用， 它在正碰事故中也 發(fā)揮著重要的作用， 是分散及傳遞前部碰撞力的重要途徑之一， 可以更加有效地 將前部碰撞產(chǎn)生的能量分散到車輛的中部和后部，從而減輕車內(nèi)乘員受到的傷 害。正是由于車門(mén)防撞梁在碰撞中發(fā)揮著如此重要的作用， 因此各個(gè)整車廠家都 積極采用 AHSS材料制作車門(mén)防撞梁。 車門(mén)防撞梁一般是車身上強(qiáng)度最高的部件， 某些新型的

28、車門(mén)防撞梁強(qiáng)度可以達(dá)到 1000MPa甚至是 1300MPa以上。（4）AHSS在汽車領(lǐng)域大有可為AHSS材料除了被使用于車門(mén)防撞梁以外，還被廣泛使用在保險(xiǎn)杠、座椅導(dǎo) 軌及車身結(jié)構(gòu)件上，從而顯著提高車輛的安全性。當(dāng)汽車和其他車輛或障礙物發(fā)生低速碰撞時(shí)，前保險(xiǎn)杠骨架對(duì)保護(hù)翼子板、 散熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和燈具等部件同樣起著至關(guān)重要的作用。 對(duì)使用者來(lái)說(shuō)， 這直 接影響著發(fā)生碰撞事故后的維修費(fèi)用。 主橫梁的強(qiáng)度對(duì)整個(gè)保險(xiǎn)杠骨架系統(tǒng)起 著決定性作用， 目前在歐洲主橫梁的鋼材普遍使用抗拉強(qiáng)度高達(dá) 1000MPa以上的 AHSS鋼材，其厚度一般 2mm左右。根據(jù)測(cè)算，如果用 420MPa的中等強(qiáng)度鋼等效 替代，其厚度至少要達(dá)到 6mm，質(zhì)量可想而知。座椅導(dǎo)軌也是決定車輛安全性的關(guān)鍵部件。發(fā)生碰撞時(shí)， 3 點(diǎn)式安全帶勒緊 座椅的力可以達(dá)到 8000N，如果座椅導(dǎo)軌強(qiáng)度不夠的話，那么座椅很容易發(fā)生前 移。座椅上乘員的胸部、 腿部都可能和內(nèi)飾件發(fā)生二次碰撞而造成嚴(yán)重傷害。 此 外，A柱、B柱及 C柱等關(guān)鍵部件采用 AHSS材料可以大幅提高車身的耐沖擊性， 從而保證車內(nèi)乘員的生存空間。（ 5）小型車 AHSS助其提高安全性1.3L 排量以下的小型車節(jié)油、