車輛側(cè)面碰撞移動變形壁障系統(tǒng)研制

尹綏玉,陳育榮,伍 星

(1湖北汽車工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系,湖北 十堰 442002;2襄樊偉世通工業(yè)控制技術(shù)有限公司,湖北 襄樊 441004)

1 車輛側(cè)面碰撞概述

側(cè)面碰撞法規(guī)檢查車門連接、車門支柱、頂/底支架連接等強(qiáng)度,減少側(cè)面碰撞事故和傷害乘員的風(fēng)險(xiǎn)[1].碰撞試驗(yàn)使用移動變形壁障(Moving Deformable Barrier,MDB)以一定速度撞擊車的側(cè)面,在車內(nèi)前后座上裝有側(cè)面碰撞假人,來測定人員傷害指數(shù),圖1分別為美國和歐洲的側(cè)面碰撞簡圖.

圖1 側(cè)面碰撞簡圖

1.1 國際上側(cè)面碰撞法規(guī)試驗(yàn)內(nèi)容比較

70年美國等國家已開始研究側(cè)碰試驗(yàn)技術(shù).1990年10月,美國在聯(lián)邦法規(guī)FMVSS214車門靜強(qiáng)度試驗(yàn)方法中增加了實(shí)車側(cè)面碰撞試驗(yàn)內(nèi)容.1995年10月,歐洲也把側(cè)碰正式納入法規(guī)中,并頒布了ECE R95.

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容

1)美國、歐洲 美國的側(cè)碰假人SID側(cè)碰車移動壁障設(shè)計(jì)成27°,質(zhì)量為1356 kg,移碰速度為54 km/h,并且試驗(yàn)車要垂直于變形壁障.移動壁障左邊距車軸中心940 mm,車軸距大于2896 mm,距前軸后邊距離508 mm.地面高度279 mm.

歐洲側(cè)碰假人EURO-SID變形移動壁障質(zhì)量為950 kg,并且設(shè)計(jì)了防二次碰撞的裝置,汽車的中心與移動壁障中心要垂直,碰撞點(diǎn)通過座椅的R點(diǎn)(移動壁障的中心),地面高度300 mm.移動速度為50±1 km/h.

2)移動變形壁障簡圖 美國與歐洲的移動變形壁障簡圖見圖2.

圖2 移動變形壁障簡圖

3)碰撞假人 歐、美側(cè)碰試驗(yàn)都是用可變形移動壁障從側(cè)面撞碰靜止的試驗(yàn)車.在側(cè)面碰撞試驗(yàn)中都是用假人進(jìn)行指標(biāo)評定,且有一定不同.歐、美、日等國以及相應(yīng)的國際組織已研發(fā)了新一代的側(cè)碰所用假人,2005年正式采用了統(tǒng)一的側(cè)碰假人標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝車側(cè)碰試驗(yàn)(圖3,圖4).

圖3 美國側(cè)碰假人SID

圖4 歐洲側(cè)碰假人EUROSID

1.3 中國側(cè)碰法規(guī)現(xiàn)狀

1998年我國汽車側(cè)碰事故發(fā)生率占整個(gè)交通事故的31.65%,受傷人數(shù)占30.15%,指標(biāo)都超過了正面碰撞事故率[2].可見側(cè)碰事故在我國的事故率還是很高的.因此,我國政府和汽車廠家都非常重視汽車側(cè)碰事故.

我國汽車相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)目前參照歐洲的標(biāo)準(zhǔn),而相關(guān)車輛正面碰撞法規(guī)CMVDR 294參照了歐洲ECE R94法規(guī),我國現(xiàn)實(shí)行的側(cè)面碰撞法規(guī)是參照歐洲法規(guī)制訂的,即CMVDR 295《汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》.

2 移動變形壁障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 車輛側(cè)碰試驗(yàn)簡圖

車輛側(cè)碰試驗(yàn)如圖5所示.

圖5 車輛側(cè)碰試驗(yàn)圖

2.2 移動車設(shè)計(jì)

1)移動車結(jié)構(gòu)如圖6所示[3].

圖6 符合美國214標(biāo)準(zhǔn)的側(cè)碰試驗(yàn)車簡圖

符合ECE R95標(biāo)準(zhǔn)的側(cè)面碰撞試驗(yàn)車如圖7所示.

2)碰撞面部件設(shè)計(jì),如圖8所示.

3)通風(fēng)板部件設(shè)計(jì),如圖9所示.

5)其它主要部件設(shè)計(jì)包括:①車架部件.由75×45×4的方管焊接,再進(jìn)行人工時(shí)效處理,消除焊接應(yīng)力及變形,后由機(jī)加工工序完成,再進(jìn)行涂裝處理;②重心調(diào)節(jié)裝置,采用了絲杠及滑塊調(diào)整,調(diào)整精度高,互換性好且制造簡單.重心調(diào)節(jié)配件設(shè)計(jì)成系列配重標(biāo)準(zhǔn)塊;③數(shù)據(jù)測量,用32通道數(shù)采設(shè)備采集各速度和加速度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),用高速攝像機(jī)拍照2000幀時(shí)間軸運(yùn)動;④制動設(shè)計(jì).利用壓敏傳感器在碰撞瞬間觸發(fā)氣液制動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)移動車的制動;⑤報(bào)警器設(shè)計(jì),啟動移動車前,打開報(bào)警器裝置,碰撞發(fā)生時(shí)觸發(fā)壓敏傳感器自動關(guān)閉報(bào)警器.

3 結(jié)論

移動車是車輛側(cè)碰撞試驗(yàn)中的重要設(shè)備,作為移動的碰撞障礙壁障,其力學(xué)和運(yùn)動學(xué)特性有嚴(yán)格要求,在汽車安全性能試驗(yàn)方面我國研究起步較晚,此類設(shè)備主要靠進(jìn)口,本文作者所作的設(shè)計(jì)及研究,在我國車輛側(cè)面碰撞試驗(yàn)中得到了很好的應(yīng)用,填補(bǔ)了此類設(shè)備依靠進(jìn)口的歷史.

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)CM VDR 295.汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)[M].北京:標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

[2]李向榮,龍海靖.側(cè)面柱碰試驗(yàn)與一般側(cè)面碰撞試驗(yàn)的對比研究[J].汽車技術(shù),2005(2):187-190.

[3]美國國家公路交通安全管理局第214號標(biāo)準(zhǔn).側(cè)面碰撞防護(hù)[S].