汽車碰撞防護(hù)裝置設(shè)計(jì)分析

武帥京、李建平

（鄭州宇通客車股份有限公司 450000)

1 目前防撞路障裝置在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國對(duì)于阻攔型防撞路障的早期研究相對(duì)缺乏，并且也尚未建立起與阻攔型防撞路障產(chǎn)品相關(guān)的試驗(yàn)與測試規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足安全需求，國內(nèi)各廠商逐漸重視對(duì)汽車防撞裝置的研究與開發(fā)。北京機(jī)械設(shè)備研究所開發(fā)的是一款升降柱式車輛攔截裝置，此種裝置主要應(yīng)用的原理就是在地下埋設(shè)防撞柱，當(dāng)檢測到車輛需要被攔截時(shí)，攔截裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)將防撞柱利用液壓升舉裝置上升到一定的高度，進(jìn)而可以攔停需要攔截的車輛，進(jìn)而發(fā)揮良好的保護(hù)作用。與此相類似的裝置還有可自動(dòng)升降式防撞柱系統(tǒng)，同樣是使防撞柱在液壓驅(qū)動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)升舉，通過遙控來實(shí)現(xiàn)防撞柱的即時(shí)升降。

2 設(shè)計(jì)碰撞防護(hù)裝置的主要作用

當(dāng)汽車發(fā)生碰撞后，對(duì)車輛內(nèi)人員造成損傷主要有2方面的原因：一是車輛變形，導(dǎo)致無法打開車門，加之乘車人員身體受到擠壓，人員不能夠及時(shí)逃生；另一方面是車輛發(fā)生嚴(yán)重碰撞后，車內(nèi)人員由于慣性而出現(xiàn)前傾，導(dǎo)致胸部與方向盤、頭部與擋風(fēng)玻璃發(fā)生撞擊而造成損傷。雖然安全氣囊可使這種傷害得到有效避免，但是當(dāng)氣囊沒有足夠緩沖作用時(shí)間的情況下，就會(huì)出現(xiàn)無法順利打開的情況[1]。

本次所設(shè)計(jì)的新型汽車碰撞防護(hù)裝置，不但可以實(shí)現(xiàn)迅速停車，而且還能夠最大限度的吸收碰撞能量，減輕車輛及人員的傷害，達(dá)到理想的保護(hù)目的，使現(xiàn)有防撞設(shè)備的不足得到有效彌補(bǔ)。

3 汽車碰撞防護(hù)裝置的基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本次研究的汽車碰撞防護(hù)裝置主要的構(gòu)成部分有彈簧吸能系統(tǒng)、水箱系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)鋼板以及L型鋼板組件等。彈簧吸能系統(tǒng)由彈簧與彈簧板構(gòu)成；水箱系統(tǒng)由水、可折疊水箱及橡膠密封套構(gòu)成；氣囊系統(tǒng)由位置傳感器、氣囊控制單元ECU、氣體發(fā)生器、氣囊及氣囊飾蓋等構(gòu)成；L型鋼板由吸能及接地鋼板與鎖死桿臂構(gòu)成。鎖死桿臂的主要作用是能夠在2塊鋼板形成90°夾角狀態(tài)時(shí)，使吸能鋼板以軸線為中心做單向旋轉(zhuǎn)。此外，將具有高摩擦系數(shù)的橡膠材料附著在接地鋼板的外側(cè)，使接地鋼板能夠緊密的與摩擦材料內(nèi)部中存在的眾多小鋼釘形成一個(gè)整體。

4 碰撞防護(hù)裝置的具體工作過程

防護(hù)裝置工作流程：防護(hù)裝置與車之間形成碰撞出現(xiàn)變形，使滑塊掉落，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，L型鋼板上的鋼針借助汽車動(dòng)能接觸地面，并在成地面變形，即第1次碰撞完成；而當(dāng)旋轉(zhuǎn)鋼板劃過氣囊傳感器檢測位置時(shí)，氣體發(fā)生器會(huì)收到位于L型鋼板前端氣囊系統(tǒng)中傳感器的激發(fā)，而可以迅速給氣囊充氣，并在L型鋼板前端迅速展開，從而完成第2次碰撞；當(dāng)氣囊泄氣后，汽車前輪進(jìn)而會(huì)開上裝置鋼板，并撞擊彈簧板，使余下的碰撞動(dòng)能能夠向彈性勢能轉(zhuǎn)變，使汽車和裝置之間存在的摩擦力出現(xiàn)增加，完成第3次碰撞。

5 仿真實(shí)驗(yàn)

依據(jù)現(xiàn)行的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并參照汽車在公路上行使的一般規(guī)律進(jìn)行設(shè)置，在裝有碰撞防護(hù)裝置的車輛上安裝加速度傳感器，并將標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)假人放置在駕駛員位置上，系好安全帶，將試驗(yàn)速度設(shè)置為50 km/h。在碰撞試驗(yàn)過程中需要對(duì)車身變形情況、實(shí)驗(yàn)假人損傷情況以及從碰撞至假人前傾所用時(shí)間進(jìn)行記錄。從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，車身外形并未產(chǎn)生嚴(yán)重變形，假人頭部、胸部及腿部未受到嚴(yán)重撞擊，車門可順利打開，從碰撞到假人前傾共經(jīng)過了58 s，超過國家規(guī)定的安全氣囊打開時(shí)間[2]。由此表明此碰撞防護(hù)裝置可以很好的使碰撞沖擊得到有效緩解作用，并且可有足夠的時(shí)間打開安全氣囊。

6 結(jié)束語

本次所設(shè)計(jì)的新型碰撞防護(hù)裝置，有效提升了汽車的防撞特性，車輛的吸能得到提高，使撞擊過程中產(chǎn)生的沖擊力得以減輕。并且通過碰撞仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生撞擊后，車輛的外形變形程度減小，車內(nèi)人員身體遭受擠壓的幾率降低，車門可順利打開。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐偉杰,李楚琳,田華.商用車前下防護(hù)裝置碰撞分析與輕量化研究[J].湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2017(4):36-39.

[2]馬瑞雪,周從榮,王欣.汽車后下部防護(hù)裝置碰撞相容性因素分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].客車技術(shù)與研究,2015(5):26-28.