4-3汽车被动安全性

乘员最大前移距离约1cm
因而减小了汽车和乘员间的速度差。
前部气囊(airbag)在发生碰撞时，被以突然爆炸方式 充气，在乘员与气囊接触前充满。
气囊与乘员接触时，立即部分泄气，并以生理上可 承受的表面压力和减速力，柔和地吸收能量，这时 至少在很大程度上可以减小乘员头部和胸部损伤。 驾驶员前部气囊容积50~60L，应在30~35ms时间内 充满氮气；副驾驶前部气囊容积100~140L，要求在 50ms内充满。
图4-66 汽车与固定障碍相撞时减速度的变化 a)平均减速度沿车长方向分布 b)质心处减速度随时间变化过程
为了降低正面碰撞时的减速度，在轿车前部做 成折叠变形区(图4-67)。这样，在撞车时可提供 400mm~700mm的变形行程，通过前部折叠区的 变形来吸收撞车时的动能。
图4-67 轿车各部不同的刚度(乘坐区刚度大,保证乘员的生存空间)
图4-67 轿车各部不同的刚度(乘坐区刚度大,保证乘员的生存空间)
侧向碰撞时，由于碰撞部位的装饰件和结构件允许 的变形行程很小，吸引能量的能力远小于前部和后 部，因而引起的车内的严重变形对乘客伤害的危险 性很高。
伤害危险性很大程度上取决于轿车侧部结构强度(立 柱和车门的联接、顶部及底部与立柱的联接)、底板 横梁和座椅的承载能力以及门内板的设计。 应保证主撞车不致侵入被撞车的乘员空间。
5-摄影机从右侧摄试验车A 和移动障壁 6-摄影机从左侧摄试验车A 移动情况 7-试验车A发动机罩上方摄 影机观察前面假人 8-试验车A侧面摄影机观察 前面假人移位 9-试验车A侧面摄影机观察 后面假人移位 10-24幅/s实时摄影机
图4-79 侧向碰撞试验
1-上方摄影机摄试验车A动态性能 2-上方摄影机摄碰撞平面 3-移动障壁B上的摄影机摄碰撞点 4-移动障壁B上的摄影机摄碰撞边
侧向碰撞试验采用移动 变形障壁。试验车A静 止，移动障壁B向前运 动，运动方向与试验车 中轴线成63°角，速度 53km/h。 图示为碰撞左侧的情况， 碰撞右侧与此类似，移 动障壁的碰撞材料为铝 制蜂窝状材料。
图4-79 侧向碰撞试验
正面碰撞中的试验车以及侧向碰撞中的移动障壁可 用电机牵引加速，也可用牵引车牵引加速。
试验中需要测量车辆的变形、减速度及负荷。 必要时在车内设置试验用假人，测定有关部位 的负荷及变形情况。
实车正面碰撞试验时采用固定障壁，障壁布置有 全宽如40%重叠偏置两种，见图4-77和图4-78。
图4-77 正面全宽碰撞试验 固定障壁，50km/h
图4-78 正面40%重叠偏置碰撞试验 蜂窝状铝合金变形障壁，56km/h
从安全角度看，发动机罩前端圆角半径应
大些，机罩高度低，挡风玻璃倾角小。
在头部撞击区要求妥善软化，并且取消突
出部，如雨刷在停止状态时应位于发动机 罩下，不设导雨槽等。
2.载货汽车的外部被动安全性
载货汽车与轿车相比，其质量、刚度和尺寸都要 大得多，在与轿车正面相撞时，轿车损坏比载货 汽车严重得多。 特别是两者尺寸相差悬殊时，轿车往往“楔入” 载货汽车下面，轿车的前部折叠区不能发挥作用， 而导致乘坐区受到破坏。故对于尾部离地高度不 小于700mm车辆应装后保险杠，保险杠安装高度 一般为380～560mm。尾部缓冲装置
图4-64 撞车中轿车前排乘客受伤过程
受伤部位分布
撞车中轿车前排乘客 无安全带/有安全带受伤过程
1-头 2-面部 3-颈
事故中轿车乘员身体各部位受伤分布
25 20 15 10 5 0 驾驶员 副驾驶员 头部 19.7 22.5 面部 18.5 22 颈部 3.7 4 胸部 21.5 22.3
第四章 汽车行驶安全性
第一节 汽车制动性 第二节 汽车操纵稳定性 第三节 汽车被动安全性
一、车辆事故分析和被动安全性的评价方法 二、车内被动安全性 三、外部被动安全性 四、被动安全性试验
一、车辆事故分析和被动安全性的评价 方法 (一)分析车辆事故 道路交通事故的统计和分析是研究汽 车被动安全性基础。根据事故统计，了 解事故与气候、道路、时间以及驾驶员 和车外人员的年龄等的关系(影响因素)， 并找出发生频数最多的那一部分事故(即 所谓“典型事故”），便于集中力量进 行研究。
在有的事故中还发生行人被汽车辗压。
这是“三次碰撞”。
图4-75 撞人事故中行人动态示意图
决定行人伤害 严重程度的主 要因素是一次 碰撞的部位和 汽车与人体碰 撞的部件形状、 刚度。
图4-76 行人/轿车碰撞结果统计
汽车前部的形状参数和刚度对碰撞的影响
汽车前后均应装保险杠。设计合理的保险杠不仅应 考虑内部被动安全性，也要顾及外部被动安全性。 从减轻事故中受伤程度看，行人与保险杠的碰撞部 位在膝盖以下为好，希望保险杠降低。保险杠过低， 会加大头部在发动机罩或挡风玻璃上的撞击速度。 保险杠高度取为330~350mm是合适的，可保证大部 分行人的碰撞部位发生在膝盖以下。 保险杠应该没有尖角和突出部，并且适当软化。
衡量道路交通事故严重程度的指标还有每10万居民、 每1000000km行程、每万车的事故死伤人数。
考虑到事故中的伤亡情况的差异，前苏联学者提出 了“危险系数k”的概念，即
k (k1 N q k2 N z k3 N s ) /( N q N z N s N o )
Nq—轻伤人数；Nz—重伤人数；No—未受伤人数； k1、k2、k3—加权系数，取k1 =0.015，k2=0.36， k3 =1
图4-74 生存空间
界限1-1将引起轻伤，界限2-2导致重伤，3-3将是致命的。
图4-74 生存空间
仪表板下部、转向盘和挡风玻璃引起伤害的事故频 数较高。 仪表板下部应安装膝部缓冲垫。 挡风玻璃应采用钢化玻璃或夹层玻璃。 转向盘可采用弹性有波纹的结构，并且盘缘可变形， 转向柱能弯曲或伸缩。 乘员室内各种部件应软化，材料的燃烧速度要小。
折叠区的变形力应满 足梯度特性。 即可分为五个区 行人保护 低车速保护 对事故对方共存保护 自身保护(针对本车乘 员) 生存空间
图4-68 轿车前部变形力梯度特性
1.安全车身
变形力从前向后 逐渐增加，使得 撞车力较小时， 变形仅限于前部 零件。
图4-68 轿车前部变形力梯度特性
后部撞车的速度较低，轿车后部折叠区的变形过程约 为300~500mm。备胎后置有助于减小冲撞加速度，而 油箱位置则必须避开折叠区。 行李箱盖边缘不能穿过后窗而撞入车内。
载货汽车与行人相撞造成的伤亡远比轿车严重。
这是因为一次碰撞中，无论是长头还是平头驾驶 室的载货汽车，都不可能存在轿车事故中的行人 身体在发动机罩上翻转过程，而是在很短时间内 行人被加速到货车速度，易于造成人的伤亡。 驾驶室上突出的后视镜、驾驶员踏板以及保险杠 也容易使行人头部、骨盆和大腿受伤。
汽车被动安全性试验应尽量再现典型的公路撞 车事故的现象。
图4-62 轿车碰撞事故类型分布
事故中头、胸、下腹和 脊椎等部位伤害是主要 致死原因。
0.25
轿车各座位的危险系数k
0.2 0.15 0.1 0.05 0 座位
驾驶员 0.184
副驾驶员 0.229
后左座 0.149
后中座 0.167
后右座 0.171
轿车各个座位的危险系数
图4-63 撞车中轿车驾驶员受伤过程
事故中人体内伤和脑损伤与减速度直接 有关，骨折与作用力有关，组织损伤与 剪切应力有关。
研究汽车内部被动安全性的重要内容是 降低人体的减速度。
1.安全车身
在轿车发生正面碰撞或碰撞固定障碍物时，前部出现特 别大的平均减速度jcp(300～400)，向后逐渐降低。其质 心位置的平均减速度jcp为40~60，瞬时值可达80~100g。
驾驶员 副驾驶员
上肢 8.5 7.2
腹部 6.5 4
下肢 20.5 19
事故中轿车乘员身体各部位受伤分布
汽车和自行车碰撞时速度多在40~50km/h，而与摩 托车碰撞速度则高得多，往往超过65km/h。
大多数行人是在交叉路口和道路入口处从侧面被汽 车正面所撞。 轿车平均碰撞速度不超过35km/h。
汽车速度超过40 km/h，则常会导致行人死亡。
载货汽车，20km/h的速度已可使行人头部受到致 命伤害。
评价被动安全性的最简单指标是“事故严重程度因 素”F，即
F N s / N sh
Ns—事故中死亡人数(当场死亡或事故后存活 不超过7昼夜的)；
Nsh—事故中的受伤人数。
各国统计数据表明，—般在1/5～1/40范围内。
安全气囊的作用情况
侧面气囊装在车门或座椅架上
由于乘员与向内移动的汽车部件之间距 离很小，所以容积为12L的侧面气囊响应 时间不得超过3ms，充满时间应小于 10ms。
影响安全带收紧器和气囊保护效果的决定因素是 在准确的时间触发。
就气囊来说，要使乘员在气囊仍然处于充满状态 并开始放气时与其接触。 电子控制的触发装置通过加速度传感器来检测碰 撞过程中减速力的大小，在识别碰撞类型后（如 正面、横向或成一定角度碰撞），迅速准确触发 气囊和安全带收紧器，引爆气体发生器。
侧面气囊利用压力传感器来检测侧向碰 撞造成车门变形引发的压力上升，触发 气体发生器。 两侧使用相互独立的传感器，分别检测 各自的压力，决定是否触发。
3.消除部件致伤因素
在乘坐区设计时必须保证在乘员生存空间
内没有致伤部件。
由于人体尺寸的差异，乘员乘坐姿势的不
同，生存空间的形式也各不相向。
在图中画出了在撞车前和撞车后零件变形界限。
2.限制乘员位移
轿车驾驶员和前排乘客多用三点式安全带 后排乘客或载货汽车、大客车乘员也有用腰部安全 带的，赛车乘员则用四点式。
图4-70 安全带形式
安全带的惯性式锁紧装置只要拉伸速度超过设 计速度就可以把安全带拉紧。
腰部固定点承载能力不应低于22.7kN，肩部固 定点则应高于22.9kN。