汽车被动安全系统改进措施探讨

王刚

摘要：对行车安全起关键作用的部件依次为:气体发生器>控制模块Ecu>气囊气袋,可知不同的部件对汽车的安全性行驶的贡献是不同的。这样在使用过程中我们就可以有针对性的对各部件进行改进设计或维修保养。鉴于此，本文是对汽车被动安全系统改进措施进行研究和分析，仅供参考。

关键词：被动安全；关键部件；故障模式；安全

一、汽车被动安全系统组成及其功能

1、安全车身(吸能式车架)

车架设计的最优设想是,在面临碰撞时车架会以哪种形式弯折,从而最大程度保留完整的车体结构,形成安全空间,为后续的成员救援和逃脱带来更大机会。

2、防撞钢梁

前后防撞梁的意义就是车辆第一次承受撞击力的装置,在车身被动安全方面有一个重要理念就是一点受力全身受力。说白了就是当汽车车体的某一个位置受到了撞击,如果仅仅让这一部位去承受力的话,那么达到的保护效果会很差。

3、安全气囊

车辆碰撞时,汽车的动能瞬间变化,驾乘人员由于惯性仍然保持原有的运动状态,安全气囊就是要停止驾乘人员的惯性运动,从而尽量减少人员的伤害。所谓的安全气囊通俗来讲就是在碰撞中自动弹出的一种充气垫,对人体起到缓冲和包裹阻隔的保护作用。

4、汽车安全座椅

行车中,乘员坐在座椅上,因此座椅无疑成为将乘员与车身连接在一起的关键部件,并直接关系到行车的舒适和安全。

5、头部保护系统

头颈部受损伤是交通事故中最常见的伤害。当车辆发生追尾碰撞时,驾乘人员的颈部很容易受伤,每十名交通事故伤员就有一名是永久性头颈部的受伤害者。可见对头部保护系统的研发深度和高度有待投人更大的力度。

6、行人和儿童乘员保护

发动机罩盖易被碰触部位的刚度在限制程度内,如内板刚度分布和多圆锥的结构及发动机罩盖铰链结构布置等,均可一定程度在碰撞中保护行人的头部。

7、安全带

汽车安全带的作用是当汽车遇到意外情况紧急制动时,可以将驾驶员和乘客束缚在座椅上,以避免前冲,从而保护驾驶员和乘客避免二次碰撞所造成的伤害。

二、被动安全气囊系统基本部件的失效分析和改进措施

1、气体发生器

气体发生器是气囊的主要部件,目前现代汽车多采用烟火式与压缩气体式混合型气体发生器,其主要的工作原理是在短时间内由爆炸产生大量对人不毒害的气体来填满气囊气袋,从而起到缓冲的作用。其常见的失效模式是发生器产生的压力值过低或者过高起不到预计的保护效果,以及产生气体温度过高伤人。由于本文中所选车型的气体发生器失效概率明显高于其他关键部件,所以通过对气体发生器故障模式的分析提出以下改进意见:(1)充气方式的改进现阶段汽车仍以采用单级气囊为主,单级气囊为一次点火起爆,起爆压力较大容易造成对人体的伤害。采用改进充气方式后,气囊分为两次点火起爆,第一次只起爆气囊容积的60%,降低了起爆的最大压力值,减少了人体伤害的风险。并根据碰撞事故的严重性,决定是否进行二次起爆,二次起爆将点燃剩余全部气体并使气袋达到最大压力值。(2)安装设计的改进气体发生器的充气口应与气袋的进气口相结合,在实际的生产实践中有过装配人员将气体发生器接口与气袋接口连接错误的事件。因此应在设计之初为气体发生器设计相应的接口物理防错,避免装配人员的误操作。(3)点火器的改进点火器的点火的可靠性和点火时间的准确性是衡量点火器合格与否的重要标准,为保证点火器在规定的时间能完成规定的点火动作应强化点火器的可靠性,并在有可能的情况下适度增加点火器的数量以增加余度,进一步保障点火器的可靠性。

2、控制模块(ECU)

控制模块是气囊系统的核心部件,刚性大的地方一般为防止外界的干扰多数安装在中控台内。在车辆行驶中,有车前端传感器实时监测车辆的加速度、压力的敏感信息,当监控值超过预定值就认为发生了碰撞事故。随后由控制模块向发生器发出控制信号,发生器起爆气囊。控制模块的失效主要表现为不能准确的控制点火时间(多数为点火时间过晚),从而导致点火器触发时间偏后,气体发生器升压时间晚气袋压力不足,不能有效的保护乘客。产生这种情况的原因一般是装备质量问题或者检验差错,选择使用了不合格的元器件,改进的方案如下(1)控制线束固定的改进控制线束的松动或脱落是造成控制模块(ECU)失效的主要原因,在控制模块(ECu)与控制线束接口之间设计锁止卡槽卡口,能有效的防止控制线束松动脱落。(2)不合格原件使用的改进在装车前进行原件的可靠性检验,并通过静态环境试验和静态静起爆试验以保证使用的控制模块电子原件的可靠性。

三、安全车身的改进

车身结构是保障车辆安全性的关键,车身结构设计的科学合理就能有效的降低整车装备重量,又能极大地提高车体本身的安全性为车内乘员提供更全面的保护。

1、正面碰撞是最为常见

,同时也是对乘员保护的重难点,改进措施如下(1)前侧梁和撞击防护箱采用高强度钢板,以使车辆前部在撞击中的损坏程度降到最低。(2)强化水箱支架及底部结构,提高撞击能量吸收效率。(3)强化车门内板、设计出缓冲横梁,以抑制车舱变形并为驾乘人员提供足够的安全生存空间。

2、侧面碰撞也是之一种常见的事故

类型,和正面碰撞相比,它的碰撞缓冲区域相当狭小,因此对安全性设计也就要求更高。安全车声侧面碰撞防护措施:(1)强化车侧面部件:通过将B柱加强梁采用多层高强度钢板、地板横梁增加了强化件以及将冲击梁进行最佳配比等方法增强汽车乘员车舱的强度,将车舱的损坏程度降到最低。(2)对车顶进行加固,将撞击能量传递和分散到碰撞的相反方向上,以减小车身的变形。

四、安全座椅的改进

(1)加大坐垫的摩擦系数,防止碰撞时乘员从座椅上向前滑动,影响与安全相配合的固定作用,降低安全气囊的使用效果。(2)安全座椅靠背内置充气系统,当碰撞发生时瞬间充气,为乘员提供更好的侧向包围,尤其是在发生翻过事故中能有效的保护乘客不与车辆内饰件相撞。(3)加强安全座椅背部的强度,避免正面碰撞时后排乘客对前排乘客造成二次撞击,或后备箱物品对后排乘客造成冲击伤害。

参考文献

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