側(cè)面碰撞防護措施
1. 從側(cè)碰法規(guī)看車身安全結(jié)構(gòu)的改進
安全車身是所有被動安全設(shè)施的基礎(chǔ),也是車內(nèi)乘員的最后一道防線。與汽車正面碰撞相比,汽車側(cè)面吸能構(gòu)件較少,乘員與門內(nèi)板之間僅存在20—30mm的空間,一旦受到來自側(cè)面的撞擊,乘員將受到強烈貫入的沖擊載荷作用,嚴重時危及生命。我們從前面的敘述中已經(jīng)知道,當乘員艙側(cè)面侵入增大,乘員死亡與傷害比例也隨之增大,所以汽車發(fā)生側(cè)面碰撞時若想保護乘員的安全,最重要的是盡可能地減少乘員艙空間的侵入,也就是讓車體變形和乘員保護系統(tǒng)(如安全帶、氣囊等)盡可能地吸收碰撞能量。并且我們還知道了側(cè)面碰撞傷害的主要形式包括:側(cè)碰橫梁上門內(nèi)板及B柱中上部結(jié)構(gòu)的潰塌變形導致乘員頭胸部的傷害;堅硬、突起的幾何外形內(nèi)飾件(如車門內(nèi)扶手)會導致乘員腹部的傷害;側(cè)碰橫梁下門內(nèi)板會對骨盆產(chǎn)生垂直的負載,導致骶骨剪切骨折等等。所以側(cè)面碰撞法規(guī)針對汽車側(cè)門強度提出要求,目的是檢查車側(cè)立柱、頂/底支柱連接和門連接等結(jié)構(gòu)強度,以盡量降低在側(cè)碰事故中乘員受重傷和致命傷害的風險。
保護和減輕乘員在側(cè)面碰撞中所受傷害,最根本的方法就是使作用在乘員身上的沖擊力低于可以接受的生物力學極限,為此就必須把側(cè)面碰撞中的變形效果和沖擊力降到最低。研究表明,要提高轎車抗側(cè)面碰撞能力,不可能僅就某一局部的改進就可以大大降低乘員在側(cè)面碰撞時所受到的沖擊,而需要從多方面綜合入手來提高汽車抗側(cè)面碰撞能力。從交通事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析,在側(cè)面碰撞事故中90o角碰撞占側(cè)面碰撞總數(shù)的70%左右,車輛乘員所處空間相對較小,因此乘員更容易受傷,車輛碰撞發(fā)生的部位在車身B柱和車門。實施側(cè)撞標準后,汽車的車身結(jié)構(gòu)需要進行相關(guān)調(diào)整,一般包括側(cè)門內(nèi)安裝加強裝置,如在側(cè)門上加裝防撞桿以及A柱、B柱加強等。具體講就是側(cè)面設(shè)計主要針對車體的側(cè)面梁系的設(shè)計,它要求車體要一定剛度和強度,通常是在汽車兩側(cè)門夾層中間放置一兩根非常堅固的鋼梁,當側(cè)門受到撞擊對,防撞鋼梁把碰撞力傳送到A柱、B柱上,如果設(shè)計更好的話A柱和B柱應(yīng)該再把這些力傳送到底盤的上頂,把這個撞擊力化解到最小,因此堅固的防撞桿能大大減輕側(cè)門的變形程度,從而能減少汽車撞擊對車內(nèi)乘員的傷害。Volvo是世界上最早開展側(cè)面安全性能研究的公司之一,其專利技術(shù)側(cè)面碰撞保護系統(tǒng)(SIPS)堪稱是最好的側(cè)面保護技術(shù),它對B柱作了專門的強化處理,具有優(yōu)異的抗沖擊性能。B柱彼此之間通過5個高強度的橫板連接成一體,當任何一個B柱受到碰撞的沖擊時,它就會通過橫板快速傳到其他B柱上,使沖擊力能向前、向后、向下快速擴散。車門在側(cè)面碰撞時也扮演著極為重要的角色,Volvo公司對車門采用角鋼制成,碰撞時,可以防止車門侵入車艙內(nèi)傷害到乘客。車門通過特殊結(jié)構(gòu)勾在B柱上,即使受到很大的碰撞力也不會脫落,這樣B柱上的沖擊力就可以有效地向前、向后、向下擴散開來。底座采用激光焊接,具有很高的強度,與B柱一起可以提供最好的側(cè)面保護??偠灾@些設(shè)計和結(jié)構(gòu)特征能把側(cè)面碰撞中擠入深度和擠入率降到最低,從而最大限度地降低乘客受傷的危險。
對于前面所提到的多起側(cè)碰后車身中部斷裂的事故,有人認為,這種車身斷裂的情況非常少見,整車斷裂與車身鋼板厚度不無關(guān)系?!鞍l(fā)生斷裂的地方是在汽車前底板和中橫梁的搭接部分,這里包含大量拼縫焊接區(qū),是一個受力集中區(qū)。雖然這里是車身的薄弱點,但產(chǎn)品在出廠前就應(yīng)該考慮到這個問題,發(fā)生這種斷裂情況可能是由于汽車存在自身缺陷而產(chǎn)生的”。從技術(shù)角度講,一般車身是由若干片沖壓件組成,大多數(shù)廠家采用點焊進行連接。但點焊存在不連續(xù)性,解決不了焊接處的平整度及縫隙問題,點焊造成焊接點周圍的鋼材應(yīng)力下降,因此當車輛遭嚴重撞擊時,斷裂部位恰恰就是這些車身焊接部位。因此在汽車設(shè)計制造過程中,車身采用超高剛性籠型車體,能有效提高車身防撞性能,盡可能避免因車身斷裂傷及乘員,保護乘員艙人員安全。焊接工藝建議采用激光焊接,因為激光焊接具有連續(xù)性,可以實現(xiàn)鋼材分子層面的結(jié)合,使兩塊鋼板結(jié)合成一整塊鋼板,從而增加了結(jié)合強度。激光焊接主要用于涉及乘員艙的頂蓋與側(cè)圍、底板與側(cè)圍、尾部以及門框等連接處,能夠大大提高車身的剛性。
2. 安全氣囊在側(cè)面碰撞防護中的應(yīng)用
安全氣囊,也稱輔助乘員保護系統(tǒng)。它是一種當汽車遭到碰撞而急劇減速時能很快膨脹的緩沖氣囊,可以保護車內(nèi)乘員不致撞到車廂內(nèi)部,是一種被動安全裝置。氣囊做為車身被動安全性的輔助配置,日漸受到人們的重視。當汽車碰撞后,乘員與車內(nèi)構(gòu)件尚未發(fā)生“二次碰撞前”迅速在兩者之間打開一個充滿氣體的氣墊,使乘員因慣性而移動時“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。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),側(cè)面碰撞對車內(nèi)乘員的身體和頭部的傷害程度比正面碰撞還要嚴重,在側(cè)面碰撞死亡事故中,頭部傷害占59.27%,胸部傷害占21.98%,而其他部位傷害占18.75%,對駕駛員來說,側(cè)面碰撞引起的腦部傷害占到所有因人身威脅而引起腦部傷害的50%。隨著消費者對安全的日益關(guān)注,將促使更多的量產(chǎn)車裝備頭部保護裝置。車輛在發(fā)生事故時,車內(nèi)的氣囊和氣簾可以有效保護車內(nèi)成員的生命安全,現(xiàn)在的汽車都使用了多氣囊系統(tǒng),換句話說氣囊、氣簾的個數(shù)越多越能有效的保障駕乘人員在發(fā)生交通事故時的生命安全,當然前提是要針對車輛在發(fā)生碰撞時來自各個不同方向的撞擊力合理的安排安全氣囊氣簾的位置及個數(shù)。隨著越來越多的安全氣囊系統(tǒng)增加到量產(chǎn)車中,頭部傷害將減少80%~90%,可以說氣囊系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有效地減輕了乘員的碰撞傷害程度。
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)和車外三個方向,對于側(cè)面碰撞防護多是側(cè)面安全氣囊和側(cè)面安全氣簾。側(cè)面氣囊系統(tǒng)是保護汽車遭側(cè)面碰撞以及車輛翻滾時乘員的安全,一般安裝于車門上,也有安裝于前部座椅靠背的外側(cè)。如圖3所示,側(cè)面安全氣囊由一個氣體發(fā)生器、氣囊罩以及氣囊組成。當一個安全氣囊引爆時,側(cè)面安全氣囊罩被來自于氣體發(fā)生器的氬氣引爆,向氣囊充氣。
在車輛遭到側(cè)面碰撞會導致車門嚴重變形,以至于無法開啟車門,車內(nèi)乘員被困于車內(nèi),側(cè)面安全氣囊可以有效的保護車內(nèi)駕乘人員來自側(cè)面撞擊導致的腰部,腹部,胸部外側(cè),以及胳膊的傷害,保證身體上肢的活動能力和逃生能力。除側(cè)面安全氣囊外,在車頂?shù)膬蓚?cè)會配有兩條管狀氣囊,稱為側(cè)面安全氣簾,在意外情況發(fā)生時能夠有效的緩解來自車頂上方的下壓力,配合側(cè)面氣簾能夠有效的保護乘客的頭部和頸部。
窗簾式安全氣囊被安裝在A柱與B柱之間車頂?shù)倪呇靥帯4昂熓桨踩珰饽矣蓺怏w發(fā)生器、管、氣囊罩以及氣囊構(gòu)成。當窗簾式安全氣囊引爆時,由氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氬氣將A裝飾柱與車頂內(nèi)襯分開,使氣囊充氣。圖5展示了發(fā)生側(cè)面碰撞時側(cè)面安全氣囊與簾式氣囊的展開效果。但是我們還應(yīng)該清楚的知道安全氣囊只是輔助裝置,在不系安全帶的狀況下,安全氣囊不但不能對乘員起到防護作用,還會對乘員有嚴重的殺傷力。安全氣囊的爆發(fā)力是驚人的,足以擊斷駕駛者的頸椎。因此,系好安全帶是安全氣囊發(fā)揮保護作用的一個重要條件。
結(jié)束語
有一句話說的好:“車是拿來開的,不是拿來撞的?!睕]有絕對安全的車,安全應(yīng)該從人做起。以人為本,加強對汽車側(cè)面碰撞防護安全的研究,切實采取措施提高碰撞事故生存率,從而更有效地保護乘員免受傷害。
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