汽車被動安全性

1、汽車被動安全性第1頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.1 概述被動安全性(事故后汽車安全性)含義：事故發(fā)生時保護乘員和步行者，使直接損失降到最小的性能；為防止事故后出現(xiàn)二次傷害的安全性，還應考慮防止事故車輛火災以及迅速疏散乘客的性能。分類外部安全性：包括一切旨在減輕在事故中汽車對行人、自行車和摩托車乘員的傷害而專門設計的與汽車有關的措施。決定因素包括碰撞后汽車車身變形的狀態(tài)，汽車車身外部形狀。內(nèi)部安全性：包括事故中使作用于乘客的加速度和力降低到最小，在事故發(fā)生以后提供足夠的生存空間，以及確保那些對從車輛中營救乘員起關鍵作用部件的可操作性等有關措施。決定因素包括車身變形狀

2、態(tài)、客廂強度、碰撞發(fā)生時發(fā)生后的生存空間尺寸、撞擊面積（車內(nèi)部）、轉向系統(tǒng)、乘員的解救、防火。第2頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.1 概述被動安全性汽車碰撞安全性：汽車的被動安全性常和汽車碰撞事故聯(lián)系在一起。汽車碰撞分類：汽車碰撞二次碰撞：一次碰撞后汽車的速度下降，車內(nèi)駕駛員和乘客受慣性力的作用繼續(xù)以原有的速度向前運動，并與車內(nèi)物體碰撞。(乘員與汽車內(nèi)部結構的碰撞)一次碰撞：汽車與汽車或汽車與障礙物之間的碰撞。(汽車和外部事物之間的碰撞)第3頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.1 概述汽車發(fā)生碰撞時乘員受傷害原因：在碰撞時，汽車結構發(fā)生變形，

3、汽車構件侵入乘客空間，使乘員受到傷害；碰撞時，由于汽車結構破壞等原因，使得乘員的部分身體或全部身體暴露在汽車外面受傷；在碰撞作用下，汽車的速度急劇減小，這使乘員由于慣性作用繼續(xù)前移與汽車內(nèi)部結構碰撞而造成傷害。 汽車被動安全系統(tǒng)：安全車身結構：減緩一次碰撞的強度，減少一次碰撞帶來的傷害；確保汽車乘員的生存空間，并保證發(fā)生事故后乘員能夠順利逃逸。具體措施包括增大塑性變形，吸收更多的能量；保證乘員生存空間。第4頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.1 概述汽車被動安全系統(tǒng)：車身結構的安全性如何，在一定程度上影響到交通事故對乘員所造成的危害程度，車身的安全設計水平，很大程度上決

4、定了車輛的被動安全性能，因此在汽車車身機構的布設上，人們的要求從美觀、舒適進而發(fā)展到追求高的安全性。乘員保護系統(tǒng)：使用安全帶、安全氣囊等保護裝置對駕駛員及乘員加以保護，以減少二次碰撞造成乘員破損或避免二次碰撞。具體措施包括配置安全帶、 安全氣囊和安全轉向柱等。以達到保護駕駛員和乘員的目的。第5頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構安全的車身結構，就是利用車身的前后部的變形有效地吸收撞擊能量，降低事故時人體的減速度；同時車室堅固可靠，確保乘員的有效生存空間。從車輛的被動安全性考慮，對汽車外部設計的最基本要求應是使碰撞的不良后果減輕到最低程度。設計原則：車身

5、應與安全帶、安全氣囊、能量吸收式轉向系等圍繞乘員的一些裝置進行匹配，完成以下三個功能：車身前部構件盡量吸收撞擊能量，緩解乘員受到的沖擊；增大乘員室剛度，確保乘員的有效生存空間，同時還必須保證碰撞后乘員易于逃脫和容易進行救護；碰撞發(fā)生后，結構允許破壞，但要嚴格控制破壞后的變形，防止車輪、發(fā)動機、變速箱等剛性部件侵入駕駛室。第6頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構1.車身的變形特性汽車的碰撞形式：前碰撞（包括偏置碰撞和正面碰撞）、側面碰撞和追尾碰撞；車撞人和翻車等。包含所有傷害類型的碰撞事故的概率分布圖：汽車發(fā)生前碰撞的概率在40%左右。第7頁，共86頁，

6、2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構1.車身的變形特性正面碰撞概率分布圖：正面碰撞在汽車事故中發(fā)生頻率最高(16%)采用適當?shù)恼媾鲎脖Ｗo措施，可明顯減少因交通事故造成的人員傷亡。具體有：正面碰撞時，車身前部結構和能量吸收及駕駛室變形密切相關，碰撞能量靠物件的彎曲變形和壓潰變形來吸收，因此在設計時，應對前部構件進行優(yōu)化，確定其最佳形狀、厚度等，以提高其能量吸收能力，使作用于乘員上的力和加速度降到規(guī)定的范圍內(nèi)。(有限元分析方法)第8頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構1.車身的變形特性汽車前部如發(fā)動機、變速箱、差速器、行走部分

7、等質量較大，是不產(chǎn)生變形的部件，在碰撞時不吸收能量，從而使車身的壓潰變形量變小，為防止這些部件侵入駕駛室，必須采取相應措施使之向下轉移。第9頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構1.車身的變形特性側面碰撞側面碰撞車身變形空間小，裝飾件和結構件所能吸收的能量有限，對乘客危害較大，因此，增加車室剛度，保證乘員的有效生存空間顯得尤為重要。實現(xiàn)側面碰撞防護的指導思想：將側碰力有效地轉移到車身具有保護作用的梁、柱、地板、車頂及其他部件，使撞擊力被這些部件分散、吸收，從而極大限度的把可能造成的損害降低到最小程度。第10頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分

8、，星期五4.2 安全的車身結構1.車身的變形特性側面碰撞提高側面碰撞性能可采取的措施：車門和立柱應有足夠大的剛性，在碰撞時不應發(fā)生大的變形；考慮到側撞時乘客可能會撞擊到車門內(nèi)板，車門內(nèi)板柔軟。采用防側碰安全氣囊，來減輕乘員因二次碰撞造成的傷害。第11頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構1.車身的變形特性追尾碰撞一般碰撞速度較低，且尾部有足夠多的碰撞吸能區(qū)間，因此其吸能設計相對前部較低，設計要求：由于乘員傷害主要是頸部沖擊損傷，尾部區(qū)段應盡量軟化；保證發(fā)生追尾碰撞時行李箱邊緣不能穿過后窗而撞入車廂內(nèi)，并保證燃油系統(tǒng)的完整性。第12頁，共86頁，2022年

9、，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構1.車身的變形特性碰撞安全法規(guī)保護人群：乘員、路上行人碰撞類型：前碰撞和側面碰撞車型：針對轎車（目前）指定的我國：起步較晚，2002年實施，內(nèi)容只是車輛前部正面碰撞，最主要的法規(guī)關于正面碰撞乘員保護的設計規(guī)則。第13頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構2.車身結構安全設計從汽車的碰撞安全性考慮，分為A區(qū)即乘客安全區(qū)和B區(qū)即緩沖吸能區(qū)。為保證乘員安全，要求車身的前后部能有效吸收碰撞能量，車室要堅固可靠，確保乘員的有效生存空間-A區(qū)變形小，B區(qū)剛性足夠小，變形足夠大；存在著矛盾。第14頁，共86頁，20

10、22年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構2.車身結構安全設計B區(qū)外柔內(nèi)剛的結構，即B區(qū)和A區(qū)交界處設計成具有較大剛性的結構，外圍設計成具有較小剛性和較好緩沖吸能的機構。第15頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構2.車身結構安全設計汽車碰撞安全性設計和改進的基本目標：合理設計汽車的結構，車身結構方面的措施：前保險杠：減輕一次碰撞的傷害程度-吸能保險杠，按照吸能材料和作用原理，可分為：阻尼型：在保險杠和車身之間加裝油壓或液氣阻尼元件（阻尼器），通過油的粘性阻尼力抵抗碰撞，吸收碰撞能量。特點：能量吸收率高，車身部分變形量小，熱敏性能穩(wěn)定。

11、第16頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構2.車身結構安全設計彈性型：在保險杠內(nèi)填充泡沫塑料、蜂窩結構材料等吸能材料。特點：結構簡單、質量輕、成本低、對上下左右各方向的碰撞均有能量吸收能力。彈性-阻尼型第17頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構2.車身結構安全設計波紋管型：在保險杠內(nèi)加裝幾個矩形波紋管，通過波形管的變形來吸收碰撞能量。柔性型：采用合成材料制成，通過保險杠本體材料變形來吸收碰撞能量，碰撞后可恢復原狀。能量耗散型：采用金屬切削或彎曲、擠壓變形等手段來消耗碰撞能量。主動作用型：多與主動碰撞探測系統(tǒng)相連

12、根據(jù)探測系統(tǒng)對將發(fā)生的碰撞判斷，通過緩沖氣缸將保險杠自動彈出一段距離。第18頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構2.車身結構安全設計后保險杠：車身后部的防撞裝置，倒車時側圍保險杠：車身側面的防撞裝置，防止會車時與側面碰撞物之間的擦傷，減輕側面碰撞沖擊。救護網(wǎng)：多設置在車身前部，防止撞擊后的行人跌下路面繼而受車輪的碾軋。減輕撞擊行人的彈性裝置：發(fā)動機上部及前風窗玻璃周圍布置彈性材料，減輕行人撞擊后再次沖擊的程度-減輕二次碰撞傷害。第19頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構2.車身結構安全設計吸能車架結構：利用車架

13、的變形吸收撞擊能量，保證乘員必要的生存空間。（圖4-7）翻車安全對策：A.加強車頂縱梁及立柱的強度和剛度B.在車頂設置翻車保護杠第20頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構3.車身碰撞過程的數(shù)值分析車身碰撞有限元法分析過程車身碰撞有限元法：整車的有限元分析、零部件或結構的碰撞有限元分析等。計算結果作用：可直接用于評價車輛或部件的碰撞安全性能，另外可作為車身結構改進的意見。第21頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.2 安全的車身結構3.車身碰撞過程的數(shù)值分析汽車碰撞過程的計算機仿真A.多剛體動力學：主要是運用一些無質量的彈簧、阻尼以

14、及各種動態(tài)鉸來描述系統(tǒng)的動態(tài)響應。優(yōu)點：建模方便且計算速度快缺點：以剛體為代表分析對象，不能直接用來進行車體結構的受撞變形的計算分析。B.動態(tài)大變形非線性有限元法：通過將連續(xù)的空間系統(tǒng)離散化，利用節(jié)點將實際結構的各個部件聯(lián)系在一起，可用于人體和車輛的詳細建模，能得到各個部件的變形、應力應變分布、速度和加速度分布等。C.多剛體動力學和動態(tài)大變形非線性有限元混合法：既突出有限元的特點又可通過局部的多剛體處理提高計算速度。第22頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)汽車座椅安全帶是重要的乘員保護約束系統(tǒng)設施之一，在減輕碰撞事故中乘員傷害程度方面起著重要的作

15、用。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，佩戴安全帶使碰撞事故中乘員傷亡率減少15%30% 。發(fā)展：1922年出現(xiàn)在賽車上；1955年開始得到普及，1959年瑞典VOLVO三點式座椅安全帶；1963年開始有有關安全帶的法規(guī)；1968年美國汽車安全標準FMVSS208要求所有轎車的前方座位處必須有安全帶 ；我國強制使用安全帶條例于1993年7月開始實施。第23頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五1.汽車座椅安全帶分類作用和原理作用：為了減輕乘員在二次碰撞中受到的傷害，利用安全帶將乘員身體與坐席牽制在一起，減少沖擊時身體位移，能有效防止乘員身體與車內(nèi)構造物相碰，從而起到一定的保護作用。原理：碰撞安全帶

16、在人體作用下產(chǎn)生位移當人體作用在安全帶上的力使安全帶的運動速率超過一定的值后，鎖止機構開始工作安全帶被鎖緊，不能從卷收器中繼續(xù)抽出，將乘員約束在座椅上，防止二次碰撞和被拋離座椅。4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)第24頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五1.汽車座椅安全帶分類分類按照其使用的主動性（1）主動型安全帶：用人工鎖扣及解扣的安全帶，需要乘員的主動操作才起作用。（2）被動型安全帶：車門關閉或開啟后自動鎖扣及解扣的安全帶，不需要乘員動作。按照固定 安裝方式： 兩點式 三點式 全背式4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)第25頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五2. 安

17、全帶組成織帶：構成安全帶的主體，約束乘員并將力傳遞到安全帶固定點的柔性帶狀物-要求安全帶在規(guī)定伸長率以內(nèi)有效約束住乘員，并盡量減輕乘員所受的沖擊力，以避免造成人身傷害-具有足夠的強度、延伸性能和吸收能量的性能。帶扣：既能把乘員約束在安全帶內(nèi)又能快速釋放的連接裝置-作用：結合或脫開安全帶。4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)第26頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五2. 安全帶組成卷收器：用于收卷、儲存部分或全部織帶的裝置，是安全帶系統(tǒng)中最復雜的機械件。 分類：無鎖式、自鎖式、緊急鎖止式、預緊式、限力式導向件：對織帶進行導向或改變方向的零件。固定件：固定安全帶各部件的結構件長度調節(jié)件：

18、適應乘員體形調整織帶長度的機構4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)第27頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五卷收器：無鎖式卷收器：在織帶全部拉出時保持束緊力的卷收器，無法在織帶拉出的位置自動鎖緊織帶。自鎖式卷收器：在任意位置停止拉出織帶時，鎖止機構能在停止附近自動鎖止同時保持束緊力的卷收器-可在織帶拉出的任意位置自動鎖緊織帶。緊急鎖止式：在汽車正常行駛時允許織帶自由伸縮，當汽車速度急劇變化時，其鎖止機構鎖止并保持安全帶束緊力約束乘員。4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)2. 安全帶組成第28頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五卷收器預緊式卷收器：在普通安全帶上增加預緊器由來

19、：織帶松弛量：碰撞中乘員慣性前傾運動開始至開始感應到織帶張力時，織帶有一個長度的變化，該長度的變化量稱為織帶松弛量。產(chǎn)生因素：乘員衣服的松弛、織帶在卷軸上的纏繞、卷收器的鎖止敏感性等因素。乘員胸部加速度和頭部傷害指數(shù)與安全帶的織帶松弛量成線性增長關系通過較早地產(chǎn)生約束力來減少乘員的前移量。4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)2. 安全帶組成第29頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五卷收器預緊式卷收器：在普通安全帶上增加預緊器原理：當汽車發(fā)生碰撞事故的一瞬間，乘員尚未向前移動時它會帶動鎖扣回縮或卷收器回轉，使安全帶縮短一定距離，消除安全帶和人體之間的間隙，提高安全帶的作用。分類：鎖機式

20、預拉緊器：在碰撞事故中快速拉下鎖扣以消除安全帶和乘客的間隙。煙火式預緊器：通過加速度傳感器實現(xiàn)煙火發(fā)生器電子點火，產(chǎn)生高壓氣體驅動卷軸回收，以預拉緊織帶。4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)2. 安全帶組成第30頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五卷收器限力式：由來：避免織帶拉力過大對人體造成傷害。原理：當織帶所受的作用力達到一定值時，允許卷收器或鎖扣等部件移動，從而使安全帶有效長度變長。優(yōu)點：改善安全帶的能量吸收特性，對乘員施加比較均勻的約束力，降低安全帶所造成的不適感，改善安全帶的佩戴舒適性，提高安全帶的使用率。缺點：增加碰撞事故中乘員的前移動量，注意與安全氣囊協(xié)同工作。4.3

21、汽車座椅安全帶系統(tǒng)2. 安全帶組成第31頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五2. 安全帶組成4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)第32頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五（1）加設高度調節(jié)器優(yōu)點：獲得較為舒服的肩帶佩帶位置-改善安全帶的佩帶舒適性。（圖4-20）（2）加設安全帶自動佩帶裝置（圖4-21）（3）報警裝置（4）氣囊式安全帶：在安全帶的主要長度部分，將安全帶作成可充氣膨脹的氣囊；安全帶的寬度增加，使人體接觸面加大而減少傷害。4.3 汽車座椅安全帶系統(tǒng)3. 其他提高安全帶安全舒適和方便性的方法第33頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五安

22、全氣囊系統(tǒng)是轎車上的一種輔助保護系統(tǒng)，也稱空氣袋(AIR BAG)。當汽車遭到正面或側面嚴重沖撞時導致減速度急劇變化時，氣囊迅速膨脹，在駕駛員、乘員與車內(nèi)構件之間迅速鋪墊一個緩沖，利用氣囊排氣節(jié)流的阻尼作用來吸收人體慣性力產(chǎn)生的動能，從而減輕人體遭受傷害的程度。安全氣囊與座椅安全帶配合使用，可為乘員提供有效的防撞保護，有效降低乘員的傷亡率。需指出的是安全氣囊系統(tǒng)實際上是安全帶的輔助裝置，只有在使用安全帶的條件下，安全氣囊系統(tǒng)才能充分發(fā)揮保護乘員的作用。-單獨使用：減少18%的死亡率；和安全帶配合使用，減少47%。4.4 安全氣囊系統(tǒng)第34頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五

23、其功能包括控制氣囊系統(tǒng)的點火；氣囊系統(tǒng)的故障診斷和判定座位是否有乘員及乘員的類型等。4.4 安全氣囊系統(tǒng)1. 組成和工作原理控制裝置傳感器（碰撞）：通過車身減速度的變化檢測汽車發(fā)生碰撞事故的嚴重度，并將感測到的信號（車身減速度信號）傳給電子控制系統(tǒng)。電子控制系統(tǒng)：對傳感器信號進行計算和分析，以決定是否要啟動安全氣囊。觸發(fā)裝置：接到啟動信號后點燃氣體發(fā)生器，使安全氣囊進入工作狀態(tài)。組成：控制裝置、氣體發(fā)生器和氣袋?？刂蒲b置：是安全氣囊系統(tǒng)的核心。第35頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五組成：控制裝置、氣體發(fā)生器和氣袋。氣體發(fā)生器：功能：碰撞時迅速產(chǎn)生大量氣體，并給氣袋充足氣

24、。類型：固體燃料式（煙火式、壓縮空氣式）、混合式4.4 安全氣囊系統(tǒng)1. 組成和工作原理氣袋：功能：發(fā)生碰撞時其會通過充氣形成柔軟的氣墊，起到緩沖吸能作用。要求：充氣過程中有足夠的密封性-保證氣袋有足夠的壓力；一定的透氣或節(jié)流機制，以便氣袋受撞后能排除其內(nèi)部的氣體而達到消耗碰撞能量的目的。第36頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五工作過程：發(fā)生碰撞事故時，傳感器感受汽車碰撞強度，電子控制系統(tǒng)接收并處理傳感器的信號，經(jīng)計算有必要打開氣袋時，由觸發(fā)裝置發(fā)出點火信號觸發(fā)氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器收到信號后，迅速產(chǎn)生大量氣體，在乘員的前部形成充滿氣體的氣囊。一方面4.4 安全氣囊系統(tǒng)1

25、. 組成和工作原理乘員的頭部和胸部壓在氣袋上與前面的車內(nèi)物體隔開，另一方面當人體和氣袋接觸時，利用氣囊本身的阻尼作用或氣袋背面的排氣孔排氣節(jié)流作用來吸收乘員慣性力產(chǎn)生的動能，達到保護乘員的作用。第37頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.4 安全氣囊系統(tǒng)2. 分類傳感器機械式：直接由傳感器觸發(fā)氣體發(fā)生器-結構簡單，成本低，但復雜情況時不適用，不易使氣囊在最佳點火時刻點火。機電式：觸點在車身減速度的作用下，克服機械勢能觸發(fā)安全氣囊點火開關點火-采用電子信號點火。電子式：電子傳感器向計算機控制系統(tǒng)提供傳感器所在位置的車身減速度信號，電子控制單元ECU決定是否需要點火。ECU:

26、組成：中央處理器CPU，存儲模塊、數(shù)/模轉換模塊、電源模塊基本功能：分析傳感器產(chǎn)生的信號識別碰撞事故；啟動點火算法程序，適時地下達點火指令；對系統(tǒng)進行故障診斷處理；碰撞事故的記錄、儲存和系統(tǒng)工作程序的記錄。第38頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.4 安全氣囊系統(tǒng)2.分類保護作用和安裝位置駕駛員側氣囊(轉向盤氣囊)：避免駕駛員與轉向盤、儀表板和風窗玻璃發(fā)生碰撞造成傷害。前排乘員用安全氣囊(儀表板氣囊)：避免前排乘員與儀表板和前風窗玻璃發(fā)生碰撞。側撞安全氣囊：保護車內(nèi)乘員在發(fā)生碰撞時不會因與車門發(fā)生碰撞造成傷害。又包括：胸部側撞安全氣囊和頭部側撞安全氣囊。后座椅安全氣囊：

27、安裝在前排座椅的靠背上部后側或頭枕后部內(nèi)，保護頭部（和胸部）。第39頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五第40頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五多氣囊系統(tǒng)第41頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.4 安全氣囊系統(tǒng)3. 安全氣囊相應法規(guī)法規(guī)FMVSS208-乘員碰撞保護FMVSS214-側面碰撞保護ECE R94-正面碰撞乘員保護法規(guī)ECE R95-側面碰撞乘員保護法規(guī)GB 11551-車速為48km/h正面碰撞，假人頭部傷害指數(shù)不得大于1000，作用時間超過3ms時，假人胸部質心處的合成加速度不大于60kg，假人每條大腿軸向的合

28、力不大于10000N。規(guī)定：在碰撞事故試驗中，假人在約束系統(tǒng)保護下，頭部傷害值、胸部加速度值和腿部載荷必須低于法規(guī)限值。第42頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.4 安全氣囊系統(tǒng)4.安全氣囊新技術開發(fā)質量小、折疊體積小的輕小氣囊-舒適性和裝配性好。改進氣袋的展開模式傳統(tǒng)：充氣沖出后膨脹展開改進：先展開后膨脹避免安全氣囊展開時的沖擊力和膜張力對乘員造成的傷害。第43頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.4 安全氣囊系統(tǒng)4.安全氣囊新技術開發(fā)智能型/自適應型安全氣囊： 普通的安全氣囊不能根據(jù)乘客乘坐狀態(tài)， 實際車速和碰撞烈度來調整氣囊開啟的速度和強度，

29、 造成了一些因為氣囊開啟強度過大而導致的不必要的人員（尤其是兒童）傷亡事件-根據(jù)碰撞的猛烈程度和乘員的狀況決定氣囊是全力展開還是減力展開。將感知系統(tǒng)、預測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、作用系統(tǒng)集成為一個完整系統(tǒng)。第44頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.4 安全氣囊系統(tǒng)4.安全氣囊新技術傳感器技術：除碰撞傳感器外，需各種探測診斷傳感器，以獲取更多的信息，適應各種復雜環(huán)境。傳感器技術傳感與診斷模塊：感知碰撞減速度，數(shù)據(jù)處理， 適時展開。側碰撞傳感裝置：3ms內(nèi)判斷是否為側碰氣囊是否展開。乘員位置傳感裝置：乘員類型、有無空座椅、乘員的位置和坐姿等。座椅位置傳感裝置：座椅安全帶傳感裝置：成

30、人臨界重量傳感裝置：若低于某值，不啟動碰撞程度傳感器：能預測到即將發(fā)生的翻車事故碰撞預警傳感器：第45頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.4 安全氣囊系統(tǒng)5.安全帶和安全氣囊比較 優(yōu) 點 缺 點安全帶避免身體翻滾，摔出車外或與車內(nèi)物體二次碰撞、多次碰撞 不能保護頭部、頸部氣囊無需有意識地完成“佩帶”這一動作只對正碰、側碰有作用，而在傾斜、翻滾時不能保護乘員。視頻第46頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.5 汽車座椅系統(tǒng)1.汽車座椅的作用：汽車乘坐舒適性、方便性和安全性為人體提供良好的支撐。座椅通過對人體提供合理的體壓分布，可以有效的保證人體在車輛

31、行駛過程中的平衡與平穩(wěn)。駕駛員的定位系統(tǒng)。通過座椅對駕駛員的定位，可以使駕駛員獲得良好的視野，并實現(xiàn)駕駛員對汽車操縱系統(tǒng)的控制。為乘員提供舒適的乘坐環(huán)境。座椅中各種人性化的附屬設備以及豪華配置，能為乘員提供優(yōu)越的乘坐環(huán)境提供保證。在汽車受到撞擊時最大限度的保護乘員的安全。合理的配置頭枕和靠背的軟墊，防止駕駛員或乘員的頸部以及頭部在汽車發(fā)生碰撞時受到意外傷害。第47頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.5 汽車座椅系統(tǒng)2.汽車座椅系統(tǒng)安全性定義：汽車座椅在事故發(fā)生時能最大限度地減少對駕駛員及乘員造成的傷害能力。要求：滿足主動安全（減輕駕駛員及乘員疲勞）和被動安全（和安全帶、

32、安全氣囊一起對乘員定位的同時緩解碰撞強度，使傷害最?。M足乘坐舒適性，保證安全的駕駛姿勢和保護乘員安全的功能。2.1 座椅的主動安全性座椅系統(tǒng)的設計與駕駛員視野、駕駛員定位以及其它汽車控制系統(tǒng)功能的更好發(fā)揮息息相關，這些系統(tǒng)之間配合的好壞也不同程度的影響座椅的主動安全性。第48頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.5 汽車座椅系統(tǒng)2.1 座椅的主動安全性座椅作為駕駛員以及乘員的定位部件，在人體的重要結構上起支撐作用，使乘員在汽車行駛中保持平穩(wěn)，使事故發(fā)生的可能性減為最??；另外，舒適的座椅給駕駛員提供一個良好的工作環(huán)境、寬闊的視野，使他們心情愉快、精力集中，也可以有效地防止

33、交通事故的發(fā)生，從而提高汽車的主動安全性。2.2 座椅的被動安全性保證乘員處于自身生存空間之內(nèi)，并防止其他物體進入這個空間；使乘員保持一定的姿態(tài)，以便其他系統(tǒng)發(fā)揮作用；在“二次碰撞”時吸收碰撞能量，減少對乘員的傷害。第49頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.5 汽車座椅系統(tǒng)3.座椅系統(tǒng)的安全結構組成：座墊、頭枕、靠背、調節(jié)裝置、座椅總成與車身連接的固定部件等。座墊：坐墊一般不會對乘員造成直接的沖擊傷害，但其結構可以影響到乘員的運動過程，以及約束力施加到乘員身體上的方式和外部載荷的絕對值大小-緩和由車身傳來的沖擊。 一般在滿足乘坐舒適性的前提下，車速越高其駕駛員座椅的坐墊

34、傾角就越大。第50頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.5 汽車座椅系統(tǒng)3.座椅系統(tǒng)的安全結構頭枕：在發(fā)生后部碰撞時，引起的頭部與胸部加速度差值，對于頸部尤其是脊柱以及神經(jīng)系統(tǒng)的影響卻是不可忽視的。-可抑制乘員頭部后傾，防止或減輕頸部損傷。頭枕應能夠自動實現(xiàn)水平、垂直位置的的調整，以適應乘員位置的變化。第51頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.5 汽車座椅系統(tǒng)3.座椅系統(tǒng)的安全結構靠背(強度設計）：柔性吸能式在低速追尾碰撞中，座椅的靠背應盡量保持柔性，以減少由于靠背剛性給人體帶來的不必要的傷害，例如：乘員身體沿靠背上滑、靠背對乘員產(chǎn)生回彈以及乘員以

35、非正常坐姿乘坐等剛性吸能式然而在高速追尾碰撞中，靠背應盡量保持剛性。因為，剛性靠背能夠將加速度分布到人體的背部以至全身，這時人體可在胸部承受35g 以上的加速度。第52頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.5 汽車座椅系統(tǒng)3.座椅系統(tǒng)的安全結構調節(jié)裝置：座椅調節(jié)裝置和靠背傾斜角調節(jié)裝置。連接部件：影響到座椅本身的安全性能，要求有足夠的剛度。4.座椅系統(tǒng)安全性能要求體壓分布要求振動特性要求強度、剛度要求第53頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五兒童安全第54頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五1.兒童安全座椅的重要性4.6 兒童安全所

36、有車輛的安全設施都是為成人設計的。 國外試驗證明，當10kg重的兒童在時速40公里的車上遭到正面撞擊時，由于慣性定律，兒童將會瞬間產(chǎn)生30倍(300kg)往前沖的力量，如果父母抱著兒童坐在前座，即使再強壯的手臂，也無法抱住孩子，兒童可能在瞬間脫離了大人的懷抱，或被拋出車外，或撞上擋風玻璃。根據(jù)美國高速公路交通安全局數(shù)據(jù)顯示，若能正確使用兒童安全座椅或臥床，可有效降低兒童車禍時傷亡率達七成以上。第55頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五 1.兒童安全座椅的重要性4.6 兒童安全第56頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五美國：法律規(guī)定兒童乘車時必須使用兒童安

37、全座椅；如果汽車前座安裝有雙安全氣囊，則必須把兒童安全座椅安裝在后座上。違者罰款100300美金。瑞典：從1982年開始就制訂了法規(guī)，7歲以下的兒童乘車，車上應備有保護兒童安全的裝置，到目前為止，這種安全裝置的使用率已上升到95。加拿大：體重在18公斤（40磅）以下的兒童，乘車時必須坐在兒童安全座椅上；較重的兒童，則需扣上安全帶。如果汽車前座安裝有雙安全氣囊，則不能將兒童放在前排座位，違者會受到罰款處罰。2.國外兒童乘坐安全的有關規(guī)定4.6 兒童安全第57頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五澳洲: 未滿8歲之孩童，未使用安全座椅的罰款166澳幣。德國: 未滿12歲且身高未滿

38、150cm之孩童，未使用的罰款80馬克。英國：未滿3歲之孩童，未使用安全座椅罰款20-500英鎊；3歲以上未滿14歲而身高未滿150cm少年另有規(guī)定。法國：未滿10歲之孩童，除非例外，否則均需乘坐后座，違者罰款250-1000法郎。新加坡：未滿8歲之孩童均須使用安全座椅。2.國外兒童乘坐安全的有關規(guī)定4.6 兒童安全第58頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五針對兒童乘車安全的相關法規(guī)在我國一直是空白。我國的兒童座椅安全法規(guī)起草工作從2003年開始，在2007年進入立法階段。同時，中國汽車技術研究中心汽車標準化研究所也起草了“兒童約束系統(tǒng)”標準（兒童安全座椅標準），屬于國家強

39、制性標準。但是時至今日，這些法規(guī)、標準都沒有出臺實施。國外已有超過40個國家出臺了相關的法規(guī)，兒童乘車必須使用汽車兒童安全座椅。而且強制在完成正碰、側碰、后碰后，必須進行兒童座椅的安全碰撞測試。 3.我國的相關規(guī)定4.6 兒童安全據(jù)有關部門統(tǒng)計，目前我國每年都有超過1.85萬名14歲以下兒童死于交通事故，死亡率是歐洲的2.5倍、美國的2.6倍，交通事故已成為14歲以下兒童的第一死因。 第59頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五 4.兒童安全座椅的分類4.6 兒童安全根據(jù)固定方式的種類來區(qū)分的，目前共分成三種：歐洲標準的ISO FIX固定方式、美國標準的LATCH固定方式和安

40、全帶固定方式。歐洲標準的ISO FIX固定方式ISO FIX(International Standards Organization FIX)兒童安全座椅固定系統(tǒng)，是歐洲從1990年開始設計實施的一種針對兒童安全座椅接口的標準。目前在歐洲地區(qū)銷售的車型上都會將這個接口作為標準配置，在國內(nèi)也有一部分合資汽車廠家提供了這種接口的配置。該配置的特點就是具有兩個與兒童座椅進行硬鏈接的固定接口。 第60頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.兒童安全座椅的分類4.6 兒童安全目前采用ISO FIX接口的主要車型有：邁騰、晶銳、標致408等。 第61頁，共86頁，2022年，5月20

41、日，0點50分，星期五 4.兒童安全座椅的分類4.6 兒童安全美國標準的LATCH固定方式兒童使用的下扣件和拴帶，從2002年9月1日開始，美國便規(guī)定幾乎所有種類的轎車必須提供LATCH系統(tǒng)的兒童安全座椅固定方式。它與歐洲標準的ISO FIX固定方式最大的區(qū)別是連接方式并不是硬鏈接而是同時掛鉤方式連接，并且固定點比ISO FIX多一個，一共三個。第62頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五 4.兒童安全座椅的分類4.6 兒童安全安全帶固定方式這種兒童安全座椅固定方式是使用汽車上安全帶，因此可以通用全世界上任何一個有安全帶配置車型使用。在國內(nèi)銷售的很多兒童安全座椅都是只支持這種

42、固定方式。按照兒童年齡和體重共分為5類。 LATCH接口的一定也可以裝ISOFIX接口的座椅，但是只有ISOFIX接口的就不能使用LATCH接口的兒童座椅。第63頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.7 轉向系防傷機構1.由來正面碰撞時，碰撞能量使汽車的前部發(fā)生塑性變形-布置在汽車前部的轉向盤、轉向管柱及轉向軸在碰撞力的作用下向后移動，而人體在慣性力的作用下又要向前沖-駕駛員的胸部和頭部會碰撞到轉向盤而受傷。-在轉向系中設計并安裝能防止或者減輕駕駛員受傷的機構，以有效地吸收汽車正面碰撞時的碰撞能量。第64頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.7 轉向

43、系防傷機構1.轉向系防傷機構原理一次碰撞：碰撞能量使汽車的前部發(fā)生塑性變形，安裝在汽車前部的與轉向器輸入端相連的轉向中間軸在碰撞力的作用下向后運動。隔絕一次碰撞影響的方法是通過轉向中間軸的防撞結構來實現(xiàn)，如采用伸縮式轉向中間軸、波紋管式或網(wǎng)格式轉向中間軸和可斷開式轉向中間軸等。二次碰撞：碰撞繼續(xù)，碰撞力作用在轉向柱的下端，使轉向柱向后移動；同時駕駛員在本身慣性作用下沖向轉向盤。-通過采用吸收沖擊能量的轉向盤、轉向柱管結構。第65頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.7 轉向系防傷機構吸能轉向盤碰撞時，輪轂發(fā)生塑性變形吸收碰撞能量。第66頁，共86頁，2022年，5月20日

44、，0點50分，星期五4.7 轉向系防傷機構吸能式轉向柱管是能防止或減少碰撞能量傷害駕駛員的轉向柱，基本原理是當轉向軸受到巨大沖擊時，轉向軸產(chǎn)生軸向位移，使支架或某些支承件產(chǎn)生塑性變形，從而吸收沖擊能量。性能要求：正常行駛時，轉向柱管及其中的轉向軸有足夠的強度和剛度；正面碰撞時，轉向柱管系統(tǒng)能夠從車身結構中以機械的方式脫離；正面碰撞時，轉向柱管及其中的轉向軸可以被壓縮，轉向柱管系統(tǒng)中應具有能量吸收元件以吸收碰撞能量。第67頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.7 轉向系防傷機構吸能式轉向柱管一般形式：伸縮型（依靠自身長度的收縮，同時借助這種收縮吸收沖擊能量），波紋管型（波紋

45、管壓縮），網(wǎng)格式（局部強度削弱）。 網(wǎng)格狀管柱 段開式吸能原理：材料的彎曲、變形、接觸摩擦、剪斷、折斷或以上幾種的組合。第68頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.8 其他被動安全碰撞時右腿易受創(chuàng)傷，甚至骨折大眾公司開發(fā)了COF在受力超過臨界值時，制動踏板自動脫落或折斷COF 可潰縮式制動踏板減少對頭部的沖擊防止火災造成的人員傷亡吸能內(nèi)飾和阻燃內(nèi)飾汽車安全玻璃要求：爆裂后不傷害乘客和行人；保護乘員不被拋出車外。一般采用聚氨脂膠合玻璃第69頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.8 其他被動安全反光安全車身反光安全車身平時和普通車身一樣，但在黎明、傍晚、

46、濃霧天氣等光線不良時，可使其他車輛的駕駛員和行人在遠處就能清楚地看到該反光安全車身的外觀特征（大小、寬窄、長短和外形等）和運動特征，從而提高駕駛員和行人的主動觀察能力和對車輛跟蹤的精確度，做到及時主動避讓。反光安全車身完全克服了傳統(tǒng)車身靠車燈及位置判斷機動車特征的弊端，特別是針對車輛燈光設施不齊時，駕駛員和行人判斷失誤多，易發(fā)交通事故的特點設計的。經(jīng)測定，濃霧時反光安全車身不普通車身視野距離可提前530米，夜間可提高50300米，這大大提高了車輛運動感覺和警示性，增加了安全距離，延長了駕駛員和行人的主動應變時間，提高了行車安全。第70頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五4.

47、8 其他被動安全行人安全保護發(fā)動機罩和散熱器罩過渡部位采用的吸能結構車外安全氣囊福特汽車公司正在探索的發(fā)動機罩安全氣囊是在初始碰撞中為行人提供保護的一種方式。這種氣囊可為中等以上身材的成年人提供腿部和臀部保護，為矮小身材的成年人及兒童提供胸部和頭部保護。第71頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五自適應約束技術系統(tǒng)(ARTS)4.8 其他被動安全美洲豹全新的自適應約束技術系統(tǒng)(ARTS)利用一系列傳感器來監(jiān)測駕駛員座椅位置、安全帶使用情況、前排乘員乘坐質量和位置以及發(fā)生碰撞時的碰撞烈度和碰撞力的方向等信息，再根據(jù)具體的碰撞特點對每個前排乘員氣囊的展開進行調節(jié)。該系統(tǒng)可進一步減

48、少由于氣囊展開不當對乘員造成的傷害。其主要技術包括：座椅滑軌內(nèi)的一個電子傳感器負責測量駕駛員座椅的前后位置；駕駛員和前排乘員安全帶帶扣中的傳感器負責監(jiān)測乘員是否佩系了安全帶；第72頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五自適應約束技術系統(tǒng)(ARTS)4.8 其他被動安全位于汽車前橫梁和汽車側面的碰撞傳感器測量碰撞的烈度。對于前排乘客座椅，還設有一個質量傳感器監(jiān)測座位上是否有人；各傳感器將信息傳給系統(tǒng)的中央處理器，中央處理器控制安全帶預緊的動作和氣囊的展開?？梢栽?0ms之內(nèi)做出反應；當乘客座椅上沒有坐人時，乘客氣囊將不展開，以節(jié)省修理費用。第73頁，共86頁，2022年，5月2

49、0日，0點50分，星期五RescueCar技術 4.8 其他被動安全經(jīng)統(tǒng)計，發(fā)生事故后，一般要過5min以上有關部門才能收到事故報告。研究表明，在碰撞發(fā)生后的lmin之內(nèi)，由碰撞自動通知系統(tǒng)向有關部門發(fā)出報告，每年就可以挽救多達3000人的生命。福特汽車公司的RescueCar技術可在碰撞事故發(fā)生后立刻向有關部門報告，并在救援人員趕赴現(xiàn)場的途中轉發(fā)傷員身體方面的重要信息。其主要技術包括：RescueCar系統(tǒng)在發(fā)生嚴重碰撞事故后可自動向事故救援調整度中心發(fā)出呼叫，報告汽車基于全球衛(wèi)星定位(GPS)數(shù)據(jù)的準確位置；第74頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五RescueCar技

50、術 4.8 其他被動安全救援人員在抵達事故現(xiàn)場之前便獲得了有關汽車乘員數(shù)量、乘座位置、安全帶使用情況和氣囊展開情況的信息，從而可進行相應的準備；汽車姿態(tài)(是傾覆還是側翻)數(shù)據(jù)也報送給救援人員，為解救工作做好準備；車內(nèi)現(xiàn)場的照片可以使醫(yī)務救護人員對可能的傷情類型做好準備；RescueCar的事故分析和通訊裝置如能達到與安全氣囊相同的普及率，就可大幅度改進對事故傷員救護的速度和質量，每年挽救數(shù)以萬計的生命。同時，它所自動提供的碰撞數(shù)據(jù)還能幫助設計人員設計出在現(xiàn)實條件下更加安全的汽車。第75頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五汽車安全的發(fā)展過程第76頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，星期五先進安全汽車（ASV）1.世界汽車安全研究的動向實驗安全車（ESV）研究安全車（RSV）先進安全汽車（ASV）功能增強的車輛綜合安全性（ESV）通過試驗試制高度安全性汽車96,15屆 汽車安全研究報告結果14屆，綜合考慮汽車的安全性應用日新月異的電子技術目的：避免事故發(fā)生減少乘員傷害，展示安全汽車將來的發(fā)展方向，促進各汽車制造公司從事汽車安全技術研究和開發(fā)。第77頁，共86頁，2022年，5月20日，0點50分，