面包車碰撞空間問題探討

【摘 要】隨著碰撞法規(guī)的推出，面包車普遍遭遇碰撞難關(guān)：①乘員傷害值超標(biāo)；②碰撞后車門無法打開；③乘員艙嚴(yán)重變形。本文針對(duì)后兩種問題，介紹了其中一種解決方案，并同時(shí)介紹了車身縱梁、A柱和B柱的不同形式對(duì)碰撞性能的影響，為將來面包車碰撞試驗(yàn)相關(guān)問題提出合理化建議。

【關(guān)鍵詞】面包車；法規(guī)；碰撞

Research on Van Crash Space

CAO Jing GU Hai-bo

（Brilliance Automotive Engineering Research Institute Safety Engineering Section， Shenyang Liaoning， 110141， China）

【Abstract】With the released of the collision regulations，van is in trouble.such as：（1）crew damage valu were exceeded；（2） the door can be not open after the collision；（3）cabin is deformed seriously.in this paper，in order to take care the last two problems by introducing one program.at the same time，it introduced A B-pillars of different forms of the collision properties and make reasonabel suggestions on van crash test.

【Key words】Van；Regulation；Collision

0 前言

面包車因?yàn)橐暰€好、發(fā)動(dòng)機(jī)與駕駛室布置緊湊、裝載區(qū)域大等優(yōu)點(diǎn)備受青睞[1]。在同樣車長(zhǎng)情況下，面包車要比長(zhǎng)車頭車的車廂長(zhǎng)很多，裝載量大，運(yùn)輸成本低，正因?yàn)榫邆淞诉@些顯而易見的優(yōu)點(diǎn)，面包車的銷售量保持常年持續(xù)上升。然而2003年，乘用車正面碰撞的乘員保護(hù)（GB11551-2003）法規(guī)的公布實(shí)施，使面包車遭遇到碰撞難關(guān)，平頭面包車尤其是平頭微面因不能達(dá)到法規(guī)要求而被迫停產(chǎn)，許多廠家因而轉(zhuǎn)產(chǎn)。

1 平頭車強(qiáng)度問題

在平頭面包車被國(guó)家法規(guī)政策叫停之后，現(xiàn)在各生產(chǎn)廠生產(chǎn)的面包車均為準(zhǔn)平頭車，顧名思義，準(zhǔn)平頭車比平頭車的前端略凸一些，仍具有平頭面包車的優(yōu)點(diǎn)，準(zhǔn)平頭車在具備平頭車這些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，卻也不可避免的遺傳了平頭車碰撞的難題，碰撞難關(guān)難在何處？

法規(guī)中對(duì)安全車身的具體要求是：碰撞中車門不許打開，避免車內(nèi)乘員甩出車外，碰撞后不使用工具情況下，對(duì)應(yīng)于每排座位，若有門，至少有一個(gè)門能打開。面包車在碰撞中，由于僅有較小的碰撞吸能結(jié)構(gòu)，前部客艙無法保證駕駛員和前排乘員的生存空間，在時(shí)速50公里/小時(shí)的正面碰撞中，面包車的前排乘員艙處于塑性變形區(qū)內(nèi)，從而車門無法打開，不能通過法規(guī)要求。

碰撞中保證車門不打開可以通過改進(jìn)鎖控機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，但碰撞后車門需要打開和前部乘員艙的生存空間這兩方面很難滿足，因此，面包車達(dá)到碰撞安全性法規(guī)目標(biāo)的難度較大。

圖1、圖2、圖3是某款面包車在進(jìn)行50公里/小時(shí)的正碰摸底試驗(yàn)后的照片。

圖1 試驗(yàn)后車輛正面照片 圖2 試驗(yàn)后左前門無法開啟

圖3 試驗(yàn)后右前門無法開啟

試驗(yàn)后，不使用工具情況下，兩前門均無法打開，乘員艙嚴(yán)重?cái)D壓變形，分析認(rèn)為，出現(xiàn)此問題的原因有三方面：一是，前端的吸能區(qū)域很??；二是，車輛整備質(zhì)量重，達(dá)到2100kg；三是，面包車通常重心較高，而承受碰撞的主要強(qiáng)度的縱梁位置較低，低于重心位置約300mm，碰撞發(fā)生后，縱梁變形壓縮到極限不再向前運(yùn)動(dòng)，而車輛重心由于慣性作用依舊向前運(yùn)動(dòng)，造成車后端翹起（如圖4、圖5、圖6所示），致使車身中上部受到嚴(yán)重?cái)D壓，A柱發(fā)生嚴(yán)重變形，車門擠壓在B柱上，從而使車門無法打開。試驗(yàn)后檢查發(fā)現(xiàn)，縱梁局部焊點(diǎn)開裂，縱梁產(chǎn)生彎曲，A柱下端嚴(yán)重彎曲。

圖4 碰撞即將發(fā)生 圖5 后端已經(jīng)翹起

圖6 后端翹起最大約18度

2 平頭車強(qiáng)度問題解決方案

車身縱梁是碰撞的主要吸能部件，縱梁的形式是通過對(duì)金屬薄板進(jìn)行沖壓、彎折等冷加工變形后，再通過點(diǎn)焊連接而構(gòu)成的[3]，焊點(diǎn)強(qiáng)度很大程度上影響縱梁對(duì)碰撞能量的吸收，如圖所示是薄壁梁構(gòu)件，對(duì)進(jìn)行碰撞變形測(cè)試（速度25公里/小時(shí)），碰撞變形的結(jié)果如圖7。

（a）碰撞后薄壁梁 （d）碰撞后薄壁梁

圖7 薄壁梁撞擊前后對(duì)比

圖7中所示的薄壁梁在碰撞中的變形模式為褶皺變形，因而動(dòng)能被充分吸收。

同時(shí)，薄壁構(gòu)件的壁厚于碰撞吸能是直接相關(guān)的，對(duì)于同樣模式的變形[4]，變形所吸收的能量與壁厚之間是指數(shù)增長(zhǎng)的關(guān)系。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，壁厚的選擇必須與實(shí)際情況相適應(yīng)，壁厚太小容易變形，但可能不具備足夠的吸能能力，而壁厚過大又不易變形吸能。從摸底碰撞試驗(yàn)的A柱變形情況來看，A柱偏軟，在碰撞受到擠壓時(shí)彎曲變形過大，致使車門向后移動(dòng)，擠壓在B柱上，進(jìn)而前門無法打開。對(duì)A柱進(jìn)行加厚處理并進(jìn)行模擬分析，從A柱下端至門的鎖扣直線位置上門的變形由原來的26mm降到21mm，對(duì)B柱的擠壓也相應(yīng)減小，如圖8。

（a）更改前車門上端1/3處 （b）更改后車門上端1/3處

圖8 薄壁構(gòu)件優(yōu)化前后對(duì)比

根據(jù)碰撞摸底結(jié)果和改進(jìn)效果的模擬分析，對(duì)乘員室部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，這些結(jié)構(gòu)包括車身縱梁、A柱和B柱，加強(qiáng)的方法包括增加焊接層、改善焊接工藝、改善熱處理工藝，材料加厚等。下圖為改善縱梁焊接位置和工藝、加厚A柱材料和改變B柱處理工藝后進(jìn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)后，兩前門均順利打開。

圖9 試驗(yàn)后車輛正面照片 圖10 試驗(yàn)后左前門順利打開

圖11 試驗(yàn)后右前門順利打開

碰撞后檢查發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后整車的碰撞變形全部集中在車體前部，而乘員室基本沒有發(fā)生變形，符合整車的理想碰撞變形，同時(shí)也滿足了法規(guī)要求。

3 結(jié)論

面包車在碰撞后通常會(huì)出現(xiàn)的車門無法開啟和乘員艙空間不足的問題，可以通過調(diào)節(jié)縱梁、A柱、B柱等零件的強(qiáng)度來改善。當(dāng)然，并不是所有碰撞結(jié)果都是千篇一律的，本文僅描述了所遇到的一種問題和解決方案，具體更改還要根據(jù)試驗(yàn)情況來具體分析解決。

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[責(zé)任編輯：丁艷]