汽车侧面碰撞保护技术.docx

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1、5.2汽车侧面碰撞爱护技术在道路交通事故中汽车的碰撞位置千变万化，其中来自侧面的碰撞属于汽车侧面碰撞,汽车侧面碰撞可以分为直接碰撞和间接碰撞两种形式，直接碰撞是指车与车之间的碰撞，而间接碰撞是指由于车辆的滑移，跑偏等引起的与障碍物的碰撞，如树木，柱子等，侧面碰撞位居正面碰撞之后，是其次种最常见的碰撞形式。对于整个车辆来说，最薄弱的部位是汽车的侧面，在汽车中占比例最大的轿车来说，轿车的前部及后部、发动机、行李箱、相关车身及底盘部分的结构强度设计要大于车辆侧面结构部分，在正面或者后面碰撞过程中可以通过这些部分的结构变形来汲取碰撞能量。轿车发生侧面碰撞时吸能区域小，没有其前部、后部那样的足够空间发生

2、结构变形来汲取碰撞能量，而且被撞部分与乘员的距离比较近，易于直接撞击乘员。因此与正面、后面碰撞相比，车辆侧面碰撞对乘员造成的损害更大，对乘员的爱护也就显得尤为重要。第3章现代汽车底盘新技术5.2.1 汽车侧面碰撞的讨论1 .国内外侧面碰撞的统计据国外有关机构调查讨论表明，交通事故类型中最多的就是碰撞事故，在各种汽车碰撞事故形式中，汽车侧面碰撞事故发生率仅次于正面碰撞，其造成死亡和重伤的事故约占25%,其中有43%55%是在车对车碰撞事故造成的，此外12%16%是由于车体侧面撞击到柱状物而造成的。在德国有半数以上的侧面碰撞对象是电线杆或大树等柱状物体，在2002年车祸中死亡的32335人中有23

3、%是死于侧面碰撞的，他们当中的60%是死于侧面碰撞时车辆遇到狭窄物体或者是其他的轻型小货车的碰撞事故中。y正面碰撞U/040%30%20%10%0%侧面碰撞.|hhIIIIIII我们我国不同形态事故统计数据在我们我国，由于我们我国城市道路的交叉路口以平面交叉为主，机动车、非机动车混合交通现象极为严峻，导致交通事故类型中汽车侧面碰撞的事故发生率最高。依据我们我国道路交通事故统计数据，2001-2007年我们我国发生的交通事故中的前两大事故形态数据统计如表1.1所示，表中数据表明近7年来我们我国侧面碰撞事故是发生频率最高的事故形态，远高于正面碰撞事故形态，其乘员死亡率仅次于正面碰撞。由此可见，侧面

4、碰撞是我们我国发生频次较高、造成严峻受伤人数较多的交通事故。提高我们我国汽车产品的侧面碰撞平安性能，对改善我们我国道路交通平安具有重大意义。2 .新车评价程序NCAP对侧面碰撞测试的规定为了降低在侧碰事故中乘员受重伤和致命损害的风险，各国都制定有汽车侧面碰撞法规，其目的是依据法规试验过程中测得的假人加速度，规定汽车的抗撞性能要求、车门加强要求和其他要求，以提高汽车侧面碰撞平安性。汽车企业产品开发的重要法律规范NCAP(NewCarAssessmentProgram),对新车的侧面碰撞平安性能做了相应的规定，各厂商在市场上销售的车型都依据NCAP进行碰撞平安性能测试、评分和划分星级，向社会公开评

5、价结果。表5.x各国新车评价规程中测试的速度欧洲新车平安评鉴协会(E-NCAP)美国高速大路平安管理局(NHTSA)口本新车平安评价体系(J-NCAP)中国新车评价规程(C-NCAP)正面碰撞无56kmh55kmh50kmh正面偏置40%碰撞64kmh无64km/h56kmh侧面碰撞50kmh63kmh55kmh50kmh侧面柱碰29kmh车辆以750角撞击柱体的碰撞测试，时速约32.2kmh无无2006年7月25日，中国汽车技术讨论中心正式发布了中国新车评价规程(C-NCAP)。其中，侧面评价体系基本参考了侧面碰撞的我国标准GB20071-2006,但也有所区分：碰撞最低速度由49kmh提高

6、到50km/h；采纳假人为ES2；增加对假人背板力Fv和几的F与M的测量。C-NCAP侧面碰撞试验工况，如图XX所示。试验评分将假人分为4个区域：头部、胸部、腹部和骨盆，每个部位最高得分均为4分，总分16分。其中各详细评价指标如下(括号内的数值分别为凹凸性能限值)：图XXC-NCAP侧面碰撞试验工况(1)头部：头部损害指数H/C36(6501000)和3ms合成加速度值(7288g)；(2)胸部：压缩变形量(2242mm)和粘性指数VC(0.321.0ms)；罚分项背板力Fv(1.04.0kN)以及几的Fv(1.52.0kN)和(150200Nm)；(3)腹部：腹部力(1.02.5kN)；骨盆

7、：骨盆力(3.06.0kN)o此外对试验过程中的车门开户、平安带失效和试验后的燃油泄漏也作了罚分规定。3 .侧面碰撞中乘员损害机理分析在侧面碰撞事故中，被撞车辆承受的碰撞能量最终转化为2部分：(1)转化为被撞车辆的系统动能；(2)转化为系统内能，包括车辆自身汲取的能量和乘员汲取的能量。其中乘员汲取的能量是造成乘员损害的根本缘由，这些能量的传递通过车身与乘员之间的碰撞实现。在碰撞事故中乘员受损害的程度直接取决于乘员与车身侧面零部件之间简单的相互接触过程，一般称之为二次碰撞。交通事故统计数据表明，在侧面碰撞中导致乘员死亡和身体严峻操作的主要部位依次是头部、胸部、脊椎、腹部和骨盆。通过对碰撞后车辆结

8、构损坏模式和乘员操作状况的分析,可以发觉造成上述部位损伤的主要缘由有：(1)车辆受到撞击后，侧面结构变形严峻造成侵入量过大，致使乘员失去了必要的生存空间，即挤压造成的损害；(2)乘员在二次碰撞过程中与车辆侧面零部件发生剧烈接触造成的损害。二次碰撞中引起乘员损害的直接接触，主要发生在乘员和内饰零部件之间，而乘员受损害的程度主要由接触速度、接触刚度和接触位置所打算。图XX侵入量过大造成乘员死亡要提高车辆侧面碰撞性能，降低乘员损害，一是要掌握能量转移，即加强车身横向结构刚度，使更多的能量转换为被撞击车辆的系统动能；二是要掌握侧围变形，削减侧围的侵入量，保证乘员的生存空间，降低由挤压造成的损害；三是要

9、掌握二次碰撞中直接引起乘员损害的接触过程，依据乘员不同部位的承受力量的不同和车身零件的侵入速度的不同，来掌握接触刚度。提高侧面碰撞平安性能车身整体结构平安性能上述分析可知，提高整车结构平安性能，加强车身横向结构刚度，可以掌握能量转移,使更多的能量转换为被撞击车辆的系统动能，并且削减侧围的侵入量，保证乘员的生存空间,降低由挤压造成的损害。提高整车结构平安性能总结有3种方法：(1)优化更改车身结构；(2)提高材料性能;(3)通过增加填充物质。1 .车身结构的优化更改在更改现有车身结构时，通常最有效的方法是增加适当的简洁加强部件，并保证不影响其相关位置原有部件的功能。这样不会大量增加制造和工艺成本，

10、有利于生产预备和优化比较，并且不影响现有生产组织的进行。但究其根本缘由是车身结构的设计不合理，故设计师在车身结构设计时要充分考虑到车身结构的平安性能。在车门设计时，合理设计防撞梁及其支架、中部加强板等横向传力部件，使其在撞击过程中能有效地将撞击力传递到侧围，削减车门的侵入量。同时优化车门与侧围的重置范围，在碰撞时维持车门和侧围结构保持良好的结合。门内饰的设计在满意功能要求前提下，削减不必要的加强筋，从而削减二次碰撞对乘员的损害。B柱的设计应最大化B柱位于窗框下方部分的抗弯曲力量。避开B柱在乘员的胸部区域弯曲失效。优化设计，引导B柱在碰撞时的变形方式，使得B柱以一个平滑的方式产生弯曲变形。同时合

11、理设计B柱上、下端与车体的连接部位使撞击力尽可能地通过地板横梁和车顶横梁向非撞击侧传递。车身横向承载结构的设计应保证横向承载结构能有效地将撞击力传递到另一侧。合理设计横梁截面，保持从一侧到另一侧的结构连续性。优化横梁的接头设计，使得车身横向结构与纵向结构间保持充分的连接。在障壁车的碰撞区域内布置足够的横向承载结构。局部进行加强以加快载荷传递的速度，稳定载荷传递路径的结构。例如，车身采纳“3H”形结构方案在欧美最为流行。如图XX所示，“3H”是指在车身的底部、侧面和顶部的骨架都呈现“H”形，并组成立体框架的设计，这一车身结构为高刚度、封闭式承载式车身，“3H”形结构能合理地分流在碰撞中传导的力，

12、提高车身横向承载力量，削减车体的变形量，从而改善整车的碰撞性能。优化座椅设计和布置，使得座椅管柱处在碰撞障壁前端接触区域内。适当布置中心通道支撑件，以传递座椅管柱的载荷。适当地对座椅管柱四周的车身侧围以及门结构进行设计，以确保其与座椅管柱能更早地接触。在提高车身整体平安性能方面，日系车比较注意车身结构的优化更改。例如，新马自达6通过优化车身结构设计以达到提高整车碰撞平安性能。与大多数汽车制造商所遵循的“碰撞能量分散与汲取”原理一样，马自达应用的MAIDAS方案（MazdaAdvancedImpactDistributionandAbsorptionSystem马自达先进碰撞能量分散与汲取方案）

13、，也是通过车身结构的优化使得碰撞时产生的能量可以沿着预设的方向向车身分散汲取。当车身结构在碰撞时汲取和分散撞击的能量后，从而大幅降低对乘员舱的冲击负荷，同时由超高强度钢板加强的乘员舱不会发生严峻的变形，保证乘员的生存空间。2 .提高材料性能；要达到“吸能&分散”的原则不仅仅需要车身结构的优化设计，在车身结构部件上还需要采纳强度更高的高强度钢板来起到抑制变形和传递能量的作用。高强度钢板的大量使用不仅可以降低钢板厚度，减轻重量同时还可以增加车体强度和刚性。因此这已经成为新款车型重要的车身特点。在转变车身结构比较困难的状况下，可通过对撞击传力途径（如图XX所示）上的关键部件提高其材料性能，例如：B立

14、柱、车顶纵梁、摇臂加强筋以及汽车横梁，对抗击侧碰撞特别重耍。通过提高材料性能使车体变形侵入量削减，更好地将撞击力由撞击侧传递到非撞击侧。目前国外高强度钢、超高强度钢在车身上已经普遍应用，但在国内，由于钢材性能和现有冲压模具的限制，对高强度、超高强度钢在汽车上的应用有肯定的制约。在提高车身整体平安性能方面，欧美车比较注意提高材料性能，以增加车身的刚度和强度。例如，BMW汽车配备高效的侧面撞击爱护系统，如图XX所示，包括高度稳定的车门和特殊结实的B柱，每扇门内均内置对角铝横梁，确保车门和侧壁具有非同一般的刚度和强度，防止外部物体突入车厢。此外，极其结实的车门锁和较链、座椅和扶手区域内的加强件以及附

15、加的合成吸能元件都有助于降低传导至车厢的撞击力。降低了修理和更换各个部件的相关费用。BMW的车架具有精彩强度，其本身是由高强度钢制成的，再加上经过特地强化的车身底板，这构成了乘员舱的结实基础。结实的A柱，B柱和C柱以及一体式侧面撞击防护系统，底板范围内以及座椅下的高度稳定的横梁构成了特别结实的平安笼，在发生事故的状况下确保乘员的生还空间。高强度材料和创新的轻型材料如铝的应用则提高了车辆应对撞击的力量,3 .填充物的添加图XX填充方法在车身上的应用填充方法也是一种不转变现有结构而提高碰撞性能的有效途径，也是解决NVH问题的有效途径。填充方法是在现有结构薄弱位置的空腔中，在不影响相关零件的布置和功能的前提下，通过加入不同基材的填充物质，采用发泡材料作连接剂，在现有工艺工装条件下，采用