汽車新技術(shù) 第五章

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第三節(jié)安全帶新技術(shù)Home一、車身新材料二、車身新結(jié)構(gòu)三、接縫接合新技術(shù)第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)第一節(jié)車身新技術(shù)Home一、車身新材料

第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)1.車身新材料的種類（1）高強(qiáng)度鋼板從前的高強(qiáng)度鋼板，拉延強(qiáng)度雖高于低碳鋼板，但延伸率只有后者的50%，故只適用于形狀簡(jiǎn)單、延伸度不大的零件?，F(xiàn)在的高強(qiáng)度鋼板是在低碳鋼內(nèi)加入適當(dāng)?shù)奈⒘吭?，?jīng)各種處理軋制而成，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)420N/mm2，是普通低碳鋼板的2～3倍，深拉延性能極好，可軋制成很薄的鋼板，是車身輕量化的重要材料。到2000年，其用量占車身鋼板用量。已上升到50%左右。中國(guó)奇瑞汽車公司與寶鋼合作，2001年在試制樣車上使用的高強(qiáng)度鋼用量為262kg，占車身鋼板用量的46%，對(duì)減重和改進(jìn)車身性能起到了良好的作用。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)車身設(shè)計(jì)師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來(lái)選擇鋼板品種。含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板：含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板主要用于轎車外板、車門(mén)、頂蓋和行李箱蓋升板，也可用于載貨汽車駕駛室的沖壓件。主要特點(diǎn)為：具有較高強(qiáng)度，比普通冷軋鋼板高15%～25%；良好的強(qiáng)度和塑性平衡，即隨著強(qiáng)度的增加，伸長(zhǎng)率和應(yīng)變硬化指數(shù)下降甚微；具有良好的耐腐蝕性，比普通冷軋鋼板提高20%；具有良好的點(diǎn)焊性能。烘烤硬化冷軋鋼板：經(jīng)過(guò)沖壓、拉延變形及烤漆高溫時(shí)效處理，屈服強(qiáng)度得以提高。這種簡(jiǎn)稱為BH鋼板的烘烤硬化鋼板既薄又有足夠的強(qiáng)度，是車身外板輕量化設(shè)計(jì)首選材料之一。冷軋雙向鋼板：具有連續(xù)屈服、屈強(qiáng)比低和加工硬化高、兼?zhèn)涓邚?qiáng)度及高塑性的特點(diǎn)，經(jīng)烤漆后強(qiáng)度可進(jìn)一步提高。適用于形狀復(fù)雜且強(qiáng)度要求高的車身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件，如車門(mén)加強(qiáng)板、保險(xiǎn)杠等。超低碳高強(qiáng)度冷軋鋼板：在超低碳鋼（C≤0.005%）中加入適量鈦或鈮，以保證鋼板的深沖性能，再添加適量的磷以提高鋼板的強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)了深沖性與高強(qiáng)度的結(jié)合，特別適用于一些形狀復(fù)雜而強(qiáng)度要求高的沖壓零件。輕量化迭層鋼板：迭層鋼板是在兩層超薄鋼板之間壓入塑料的復(fù)合材料，表層鋼板厚度為0.2～0.3mm，塑料層的厚度占總厚度的25%～65%。與具有同樣剛度的單層鋼板相比，質(zhì)量只有其57%。隔熱防振性能良好，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、車身底板等部件。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（2）鋁合金與汽車鋼板相比，鋁合金具有密度?。?.7g/cm3）、比強(qiáng)度高、耐銹蝕、熱穩(wěn)定性好、易成形、可回收再生等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟。德國(guó)大眾公司的新型奧迪A2型轎車，由于采用了全鋁車身骨架和外板結(jié)構(gòu)，使其總質(zhì)量減少了135kg，比傳統(tǒng)鋼材料車身減輕了43%，使平均油耗降至每百公里3L的水平。全新奧迪A8通過(guò)使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件，車身零件數(shù)量從50個(gè)減至29個(gè)，車身框架完全閉合。這種結(jié)構(gòu)不僅使車身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%，還比同類車型的鋼制車身車重減少50%。由于所有的鋁合金都可以回收再利用，深受環(huán)保人士的歡迎。根據(jù)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，采用激光束壓合成型工藝，將不同厚度的鋁板或者用鋁板與鋼板復(fù)合成型，再在表面涂覆防腐蝕材料使其結(jié)構(gòu)輕量化且具有良好的耐腐蝕性。鋁合金已成為僅次于鋼材的汽車用金屬材料，能夠?yàn)槠囂峁└鞣N鋁合金鑄件、沖壓結(jié)構(gòu)件和拉制的鋁型材。鋁合金主要用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、活塞、進(jìn)氣支管、氣缸蓋、變速器殼體、轎車的骨架、車身、座椅支架、車輪等部件。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（3）鎂合金和鈦合金鎂的密度為1.8g/cm3，僅為鋼材密度的35%，鋁材密度的66%。此外，它的比強(qiáng)度、比剛度高，阻尼性、導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽能力強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好，因此在航空工業(yè)和汽車工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。鎂的儲(chǔ)藏量十分豐富，鎂可從石棉、白云石、滑石中提取，特別是海水的鹽分中含3.7%的鎂。近年來(lái)鎂合金在世界范圍內(nèi)的增長(zhǎng)率高達(dá)20%。鑄造鎂合金的車門(mén)由成型鋁材制成的門(mén)框和耐碰撞的鎂合金骨架、內(nèi)板組成。另一種鎂合金制成的車門(mén)，它由內(nèi)外車門(mén)板和中間蜂窩狀加強(qiáng)筋構(gòu)成，每扇門(mén)的凈質(zhì)量比傳統(tǒng)的鋼制車門(mén)輕10kg，且剛度極高。隨著壓鑄技術(shù)的進(jìn)步，已可以制造出形狀復(fù)雜的薄壁鎂合金車身零件，如前、后擋板，儀表盤(pán)，方向盤(pán)等。鈦的比重為4.6g/cm3，僅是鐵的1/2，但強(qiáng)度和硬度超過(guò)了鋼，且不易生銹。用鈦合金鑄造的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件更輕、更堅(jiān)固和更耐腐蝕，鈦合金車身可以承受更大的作用力。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（4）泡沫合金板泡沫合金板由粉末合金制成，其特點(diǎn)是密度小，僅為0.4～0.7g/cm3，彈性好，當(dāng)受力壓縮變形后，可憑自身的彈性恢復(fù)原料形狀。泡沫合金板種類繁多，除了泡沫鋁合金板外，還有泡沫鋅合金、泡沫錫合金、泡沫鋼等，可根據(jù)不同的需要進(jìn)行選擇。由于泡沫合金板的特殊性能，特別是出眾的低密度、良好的隔熱吸振性能，深受汽車制造商的青睞。目前，用泡沫鋁合金制成的零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋等。（5）蜂窩夾芯復(fù)合板蜂窩夾芯復(fù)合板是兩層薄面板中間夾一層厚而極輕的蜂窩組成。根據(jù)夾芯材料的不同，可分為紙蜂窩、玻璃布蜂窩、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂蜂窩、鋁蜂窩等；面板可以采用玻璃鋼、塑料、鋁板和鋼板等材料。由于蜂窩夾芯復(fù)合板具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度和比剛度高、抗振、隔熱、隔音和阻燃等特點(diǎn)，故在汽車車身上獲得較多應(yīng)用，如車身外板、車門(mén)、車架、保險(xiǎn)杠、座椅框架等。英國(guó)發(fā)明了一種以聚丙烯作芯，鋼板為面板的薄夾層板用以替代鋼制車身外板，使零件質(zhì)量減輕了50%～60%，且易于沖壓成型。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（6）工程塑料與通用塑料相比，工程塑料具有優(yōu)良的機(jī)械性能、電性能、耐化學(xué)性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)，且比要取代的金屬材料輕、成型時(shí)能耗少。20世紀(jì)70年代起，以軟質(zhì)聚氯乙烯、聚氨酯為主的泡沫類、襯墊類、緩沖材料等塑料在汽車工業(yè)中被廣泛采用。福特公司開(kāi)發(fā)的LTD試驗(yàn)車，塑料化后的車身取得了輕量化方面的顯著成果（表5-1-2）。中國(guó)工程塑料工業(yè)普遍存在工藝落后、設(shè)備陳舊、規(guī)模小、品種少、質(zhì)量不穩(wěn)定的狀況，而且價(jià)格高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。工程塑料在汽車上的應(yīng)用僅相當(dāng)于國(guó)外20世紀(jì)80年代的水平。如上海桑塔納轎車塑料用量?jī)H為2.86kg/輛，紅旗CA7228型轎車為2.4kg/輛，而日本轎車平均為14kg/輛，寶馬則更高，為35.64kg/輛。但這種局面將很快被打破，由上海普利特復(fù)合材料有限公司投資新建、國(guó)內(nèi)最大的汽車用高性能ABS工程塑料生產(chǎn)基地日前在上海建成投產(chǎn)。此項(xiàng)目引進(jìn)了世界先進(jìn)的工程塑料生成線和試驗(yàn)檢測(cè)儀器等設(shè)備，形成了年產(chǎn)15,000噸高性能ABS工程塑料的能力。工程塑料用于汽車可實(shí)現(xiàn)輕量化和節(jié)能，且可回收和循環(huán)利用。目前六大類的塑料：PP、PUR、PVC、ABS、PA和PE在汽車上得到廣泛的應(yīng)用，通常用于制造車身覆蓋件、車門(mén)門(mén)檻、車身內(nèi)外裝飾件、水箱面罩、保險(xiǎn)杠和車輪護(hù)罩等。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（7）高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料復(fù)合材料是一種多相材料，是由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬和金屬等原材料復(fù)合而成。目前玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料和碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料在汽車上已經(jīng)獲得成功的應(yīng)用。玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料耐腐蝕、絕緣性好，特別是有良好的可塑性，對(duì)模具要求較低，對(duì)制造車身大型覆蓋件的模具加工工藝較簡(jiǎn)易，生產(chǎn)周期短，成本較低。在轎車和客車上，采用玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料制造的轎車車身覆蓋件、客車前后圍覆蓋件和貨車駕駛室等零部件。高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料，特別是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），因其質(zhì)量小，而且具有高強(qiáng)度、高剛性，有良好的耐蠕變與耐腐蝕性，因而是很有前途的汽車用輕量化材料。碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用，美國(guó)開(kāi)展的最好。20世紀(jì)80年代后期，復(fù)合材料車身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車門(mén)、車頂板、導(dǎo)流罩、車廂后擋板等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車駕駛室和轎車車身。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在歐美等國(guó)汽車復(fù)合材料的用量約占本國(guó)復(fù)合材料總產(chǎn)量的33%左右，并繼續(xù)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，復(fù)合材料作為汽車車身的外覆件來(lái)說(shuō)，無(wú)論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)制造、應(yīng)用都已成熟，并已從車身外覆件的使用向汽車的內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（8）陶瓷材料由于陶瓷本身具有的特殊力學(xué)性能以及對(duì)熱、電、光等的物理性能，陶瓷材料特別是特種陶瓷在汽車上的應(yīng)用日益受到人們的重視。我國(guó)已成功研制鈦酸鋁陶瓷-鋁合金復(fù)合排氣管、氮化硅陶瓷柴油機(jī)渦輪增壓轉(zhuǎn)子和球軸承等汽車部件。汽車的構(gòu)造材料可反映人類應(yīng)用材料的技術(shù)水平。目前，六類主要材料如鋼﹑鐵﹑塑料﹑鋁﹑橡膠﹑玻璃共占轎車質(zhì)量的90%，其余10%為其他多種材料，包括有色金屬（銅、鉛、鋅、錫等），車中裝備的液體（燃油、潤(rùn)滑劑、其他油品和水基液等），油漆、纖維制品。如富康轎車用料為鋼55%，鑄鐵12%，塑料12%，鋁6%，橡膠3%。常見(jiàn)汽車材料的構(gòu)成如圖5-1-1所示。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)2.車身新材料應(yīng)用的現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)外車身輕量化的研究方向是開(kāi)發(fā)具有較高強(qiáng)度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計(jì)新的輕量化結(jié)構(gòu)。通過(guò)多年的探索，已取得了新的進(jìn)展。德國(guó)大眾九十年代末開(kāi)發(fā)的路波TDI車型就是采用新設(shè)計(jì)、新材料、新工藝的綜合成果。TDI所有車身部件都是由輕質(zhì)金屬制成，包括前擋泥板、車門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和尾門(mén)，其中尾門(mén)的金屬外層是鋁質(zhì)，內(nèi)板是鎂制成的。汽車的內(nèi)部設(shè)備很多也是由輕質(zhì)金屬制成的，如座椅的框架由鋁制成，方向盤(pán)的內(nèi)骨架由鎂制成，乘客艙和發(fā)動(dòng)機(jī)室之間組合隔板是鋁質(zhì)的。支撐結(jié)構(gòu)通常也是由高強(qiáng)度的薄板金屬制成的。為解決新材料的防腐蝕保護(hù)和連接，大眾采用創(chuàng)新的沖孔鉚接法、迭邊壓接、激光釬焊等技術(shù)。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)寶馬在E60車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，又還出了新的一步。E60車身的每個(gè)部件都按照各自不同的要求使用最合適的材料。如圖5-1-2所示。白車身由以下幾部分組成：車身前部寶馬E60，車身側(cè)面框架和頂棚，側(cè)面板前部，車身底部，車身后部。二、車身新結(jié)構(gòu)Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)1.車身前部車身前部由于要減少重量會(huì)使用鋁合金，所以又為“減重型鋁質(zhì)前車”，德文的縮寫(xiě)為GRAV，車身前部如圖5-1-3所示。GRAV的主要優(yōu)點(diǎn)是前部車身的重量減輕；車橋的負(fù)荷分批和車的行駛特性進(jìn)一步優(yōu)化；由于重量減少，整個(gè)行駛舒適性提高。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)2.車身側(cè)面框架和頂棚A柱加固板如圖5-1-4所示，在A柱內(nèi)，上面和下面有兩塊水平加固板，提高了車在碰撞時(shí)的強(qiáng)度。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)車架空心腔內(nèi)加固板如圖5-1-5、圖5-1-6所示。在側(cè)面骨架空腔內(nèi)和以前一樣安放漲壓空腔加固板（成形件）。在E60車內(nèi)有22塊這樣的板塊，它降低了車的內(nèi)部噪聲。這些空腔和鼓的道理是一樣的，空腔的空間越小，它從內(nèi)部發(fā)射出的的噪聲就越小。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)3.底板結(jié)構(gòu)底板結(jié)構(gòu)必須使用高強(qiáng)度的鋼。底板的結(jié)構(gòu)分成三節(jié)，和行李廂之間沒(méi)有隔板。隔板和后排座在一起。側(cè)面框架外部加高件是在側(cè)面固定到縱向橫梁上，這就使得在側(cè)面碰撞和正面碰撞時(shí)明顯提高了在門(mén)檻區(qū)間的強(qiáng)度。前部的底板分成三件，如圖5-1-7所示。這種結(jié)構(gòu)的新特點(diǎn)在于下面各個(gè)構(gòu)件和底板的固定是采用了特種方式鉚接的螺母，如發(fā)動(dòng)機(jī)撐架后部加長(zhǎng)段（圖5-1-8）。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)4.車后部結(jié)構(gòu)輪罩分成四件，如圖5-1-9所示。懸架彈簧減振桿的支座的強(qiáng)度提高，厚度增加為2.5mm。這樣也就無(wú)須其他的加固方法。防撞板如圖5-1-10所示。這個(gè)構(gòu)件是三位一體的，上面安裝保險(xiǎn)杠的可變形件，這里指的不是保險(xiǎn)杠的桿件，而是采用激光拼焊的沖壓成型件。這塊板上的四個(gè)孔用來(lái)固定保險(xiǎn)杠的可變形構(gòu)件。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)1.鋼件接合技術(shù)（1）點(diǎn)焊粘貼接合點(diǎn)焊粘貼接合有三個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)：①由于接合方式是面接觸，受力狀況改善，使車身的剛度提高；②車身剛度的提高也達(dá)到了降低噪聲的效果；③整個(gè)表面的粘合和密封效果的改善，提高了防腐能力。使用的粘合材料是1K環(huán)氧化物粘合劑，這種粘合劑的優(yōu)點(diǎn)在于有很高的機(jī)械強(qiáng)度，而且可以實(shí)施自動(dòng)化的工藝操作。（2）MIG釬焊MIG釬焊，即惰性氣體保護(hù)焊，和一般焊接的區(qū)別在于，它使用的材料是青銅焊絲，它和要粘焊的基底材料不互熔，但卻有非常高的粘合強(qiáng)度，有時(shí)甚至能夠高于基底材料的強(qiáng)度。由于使用的溫度較低，對(duì)鋅覆蓋層的影響小一些。由于釬焊料和基底材料之間的不同的電化學(xué)電位，在粘焊的部位內(nèi)有良好的防腐蝕能力。三、接縫接合新技術(shù)Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)2.鋁件接合技術(shù)沖鉚拼合技術(shù)是純正的機(jī)械加工方法，在過(guò)程中沒(méi)有加熱。要拼合的構(gòu)件采用沖鉚接合。這種方法不需要預(yù)先鉆孔。在沖鉚過(guò)程中沖鉚的兩個(gè)平面都要露出來(lái)以便加工。在E60車身上面采用半孔鉚接。把沖鉚件放入沖壓工裝內(nèi)，把鉚釘沖進(jìn)上面板件內(nèi)，把下面件的鉚釘頭鉚死。為了防腐蝕，鉚釘表面也要有專門(mén)的覆蓋護(hù)層。如圖5-1-11所示。在有交變和振動(dòng)負(fù)載時(shí)，鉚釘?shù)氖芰^(guò)大，可以在受力較高的部位加一道點(diǎn)焊的工藝過(guò)程。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)3.鋼件和鋁件的接合技術(shù)鋼和鋁之間會(huì)形成電解，使鋁件損傷。所以在鋼件和鋁件接合的時(shí)候一定要注意縫隙內(nèi)有沒(méi)有電解質(zhì)。在E60車身鋼件和鋁件的連接處采用拼貼和沖鉚相接合方法。這時(shí)粘合劑不但起著密封的作用，也起著對(duì)接合方位增強(qiáng)強(qiáng)度的作用。使用的粘合劑是1K環(huán)氧基的粘合材料。這種粘合劑的優(yōu)點(diǎn)是高強(qiáng)度，可以方便使用自動(dòng)化的工藝過(guò)程。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)第二節(jié)安全氣囊系統(tǒng)SRS

一、安全氣囊的類型二、安全氣囊系統(tǒng)主要部件三、安全氣囊系統(tǒng)的工作原理及工作過(guò)程Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)一、安全氣囊的類型按照氣囊的數(shù)量可分為單氣囊系統(tǒng)（只裝在駕駛員側(cè)）、雙氣囊系統(tǒng)（正、副駕駛員側(cè)各有一個(gè)安全氣囊）和多氣囊系統(tǒng)（前排安全氣囊、后排安全氣囊、側(cè)面安全氣囊），如圖5-2-3所示。按大小可分為保護(hù)全身的安全氣囊、保護(hù)整個(gè)上身的大型氣囊和主要保護(hù)面部的小型護(hù)面氣囊。按照保護(hù)對(duì)象不同可分為駕駛員防撞安全氣囊、前排乘員防撞安全氣囊、后排乘員防撞安全氣囊和側(cè)面防撞安全氣囊。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（1）駕駛員防撞安全氣囊駕駛員防撞安全氣囊裝在方向盤(pán)上，分美式和歐式兩種。美式氣囊考慮到駕駛員沒(méi)有佩戴座椅安全帶而汽車相撞時(shí)起保護(hù)作用，其容積較大，為60L。歐式氣囊是假定駕駛員佩戴座椅安全帶而設(shè)計(jì)的，其容積較小，約40L。日本的安全氣囊屬于歐式氣囊。近年來(lái)，由于安全氣囊的生產(chǎn)成本下降，日本安全氣囊規(guī)格有所增加，如本田轎車的駕駛員防撞安全氣囊容積為60L。（2）前排乘員防撞安全氣囊由于副駕駛位置乘員在車內(nèi)位置不固定且前方空間較大，因此為保護(hù)其撞車時(shí)免受傷害，設(shè)計(jì)的防撞安全氣囊也較大。美式的約160L左右，歐式的約75L左右（后者考慮了乘員受座椅安全帶的約束）。（3）后排乘員防撞安全氣囊裝在前排座椅上，防止后排乘員在撞車時(shí)受到傷害。（4）側(cè)面防撞安全氣囊裝在車門(mén)上，防止駕駛員及乘員受側(cè)面撞擊。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)傳感器（1）前方傳感器此傳感器安裝在保險(xiǎn)杠后與擋泥板之間，用來(lái)感測(cè)低速?zèng)_撞的信號(hào)。傳感器裝在一個(gè)密封的防振保護(hù)盒內(nèi)，如圖5-2-4所示。前方傳感器大部分使用的是偏心錘式，其工作原理是：汽車正常行駛時(shí)，扭力彈簧將動(dòng)、靜觸頭定在止點(diǎn)位置，傳感器沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)給中央控制器。當(dāng)汽車沖撞時(shí)，慣性力克服彈簧的扭力而使其產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)觸頭轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)、靜觸頭接合。此時(shí)，傳感器向中央控制器發(fā)生“接通”信號(hào)，同時(shí)安全傳感器也接通，于是電子控制器發(fā)出引爆安全帶預(yù)緊器電雷管的指令，使安全帶拉緊而達(dá)到安全保護(hù)作用。前方傳感器有四個(gè)引腳，其中兩個(gè)引腳接到電子控制器，另外兩個(gè)為自診斷引腳。金屬電阻的作用是診斷該傳感器和中央控制器之間是處于開(kāi)路狀態(tài)還是正常狀態(tài)。二、安全氣囊系統(tǒng)主要部件Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（2）中央傳感器中央傳感器裝在中央控制器內(nèi)，用來(lái)感測(cè)汽車發(fā)生高速?zèng)_撞的信息，并將其輸送到電子控制器，用來(lái)引爆氣囊電雷管，使氣囊張開(kāi)。同時(shí)前方傳感器也引爆了預(yù)緊器的電雷管，即安全帶預(yù)緊和氣囊張開(kāi)同時(shí)起作用。如圖5-2-5所示。中央傳感器是一個(gè)固體半導(dǎo)體壓力傳感器，具有穩(wěn)定性好、應(yīng)變靈敏系數(shù)K值大（約100～150）及壓敏電阻效應(yīng)線性好等特點(diǎn)。中央傳感器的懸臂架壓在半導(dǎo)體應(yīng)變片的兩端，當(dāng)汽車發(fā)生沖撞時(shí)，半導(dǎo)體應(yīng)變片在懸臂減速度力作用下發(fā)生彎曲變形，受壓后的電阻發(fā)生變化，電阻的變化引起動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀輸出電壓發(fā)生變化。汽車的速度越大，沖撞后產(chǎn)生的減速度力越大，則輸出的電壓也越大。由于半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器輸出特性受溫度影響較大，故應(yīng)用晶體管的基極發(fā)射極間電壓Vbe的溫度變化來(lái)消除傳感器輸出特性的變化，所以半導(dǎo)體傳感器要求有穩(wěn)定電源。（3）安全傳感器安全氣囊系統(tǒng)設(shè)立了兩個(gè)安全傳感器，用來(lái)防止系統(tǒng)在非沖撞時(shí)引起氣囊的誤動(dòng)作。它們裝在中央控制器內(nèi)，是一個(gè)水銀常開(kāi)開(kāi)關(guān)。當(dāng)發(fā)生沖撞時(shí)，足夠大的減速度力將水銀拋上，接通電雷管電路。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)2.電子控制器控制器是由周邊器件和主芯片（或單片機(jī)）組成。周邊器件是一些功能器件，如執(zhí)行、采樣等，它們是電阻、傳感器、橋式開(kāi)關(guān)電路，以及輔助單片機(jī)或?qū)Ｓ眉呻娐吠瓿煽刂七^(guò)程的器件；單片機(jī)也稱微控制器，是把存儲(chǔ)器、有變換信號(hào)語(yǔ)言的譯碼器、鋸齒波發(fā)生器和脈寬調(diào)制功能電路以及能使開(kāi)關(guān)電路功率管導(dǎo)通或截止、通過(guò)方波控制功率管的導(dǎo)通時(shí)間以控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)電路、輸入輸出端口等集成于一體而構(gòu)成的計(jì)算機(jī)芯片?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)品質(zhì)、特性、所采用的微處理器的功能、功率開(kāi)關(guān)器件電路及周邊器件布局等，直接關(guān)系到氣囊的性能和運(yùn)行狀態(tài)，也影響控制器本身性能和效率。大部分ECU的電路結(jié)構(gòu)大同小異，控制功能的變化則依賴于軟件及輸入、輸出模塊的變化，隨控制系統(tǒng)所完成任務(wù)的不同而不同。ECU的輸入信號(hào)主要有三種形式，模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)（包括開(kāi)關(guān)信號(hào)）和脈沖信號(hào)。模擬信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)提供給微處理器?？刂葡到y(tǒng)要求模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換具有較高的分辨率和精度（>10位）。為了保證測(cè)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采樣間隔一般要求小于4ms。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)數(shù)字信號(hào)需要通過(guò)電平轉(zhuǎn)換，得到計(jì)算機(jī)接受的信號(hào)。對(duì)超過(guò)電源電壓、電壓在正負(fù)之間變化、帶有較高的振蕩或噪聲、帶有波動(dòng)電壓等的輸入信號(hào)，輸入電路也對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。電子控制器包括引爆控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、儲(chǔ)存電路和診斷電路等。它們都集中裝在中央控制器上。實(shí)際上，引爆控制電路是一個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)電路。當(dāng)傳感器傳來(lái)的信號(hào)電壓足夠大時(shí)，晶體管的發(fā)射極和集電極就導(dǎo)通，將傳來(lái)的信號(hào)與已經(jīng)儲(chǔ)存的信號(hào)（電阻、電壓）相比較，確認(rèn)是沖撞信號(hào)后則接通繼電器，由驅(qū)動(dòng)電路接通電源與電雷管的總開(kāi)關(guān)電路，引爆氣囊和安全帶電雷管，如圖5-2-6所示。3.氣囊組件氣囊組件主要包括氣囊、氣體發(fā)生器以及點(diǎn)火器等。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)安全氣囊所要做的就是將乘客的速度降為零，同時(shí)確保乘客受到較少的損傷，甚至毫發(fā)無(wú)損。安全氣囊的使用非常嚴(yán)格。安全氣囊只能在乘客和方向盤(pán)或儀表板之間的有限空間內(nèi)發(fā)揮作用，并且必須在幾分之一秒的時(shí)間內(nèi)完成使命。不過(guò)，如果安全氣囊系統(tǒng)能夠勻速降低乘客的速度，而不是讓其運(yùn)動(dòng)驟然而止，那么即便是如此有限的距離和時(shí)間也是很有價(jià)值的。這里首先介紹安全氣囊的基本化學(xué)原理：汽車的安全氣囊內(nèi)有疊氮化鈉（NaN3）或硝酸銨（NH4NO3）等物質(zhì)。當(dāng)汽車在高速行駛中受到猛烈撞擊時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)迅速發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，充滿氣囊。疊氮化鈉分解產(chǎn)生氮?dú)夂凸虘B(tài)鈉；硝酸銨分解產(chǎn)生大量的一氧化二氮（N2O）氣體和水蒸汽。三、安全氣囊系統(tǒng)的工作原理及工作過(guò)程Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)1.安全氣囊系統(tǒng)的工作過(guò)程當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，控制器根據(jù)傳感器發(fā)出的加速度信號(hào)，識(shí)別和判斷碰撞的強(qiáng)度，當(dāng)碰撞強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)條件時(shí)，引爆氣囊的傳感器迅速觸動(dòng)點(diǎn)火器引爆氮?dú)夤虘B(tài)粒子，形成迅速膨脹的氣袋，以緩沖前排乘客所受的沖擊力度，主要保護(hù)其頭部不受傷害。根據(jù)德國(guó)羅伯特博世公司在奧迪轎車上的實(shí)驗(yàn)研究表明：當(dāng)汽車以50km/h的速度與前面障礙物相撞時(shí)，安全氣囊系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)序如下所示：Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)碰撞10ms后，安全氣囊系統(tǒng)達(dá)到引爆極限，氣囊組件中的電雷管引爆點(diǎn)火劑并且產(chǎn)生大量熱量，使充氣劑受熱分解。如圖5-2-7（a）所示。碰撞大約40ms后，氣囊完全充滿，體積最大，駕駛員向前移動(dòng)，安全帶斜系在駕駛員身上并收緊，部分沖擊能量已被吸收。如圖5-2-7（b）所示。碰撞大約60ms后，駕駛員頭部及身體上部壓向氣囊，氣囊背面的排氣孔在氣體和人體壓力作用下排氣，利用排氣節(jié)流作用吸收人體與氣囊之間彈性碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能。如圖5-2-7（c）所示。碰撞大約110ms后，大部分氣體已從氣囊逸出，駕駛員身體上部回到座椅依靠背上，汽車前方恢復(fù)視野。如圖5-2-7（d）所示。碰撞大約120ms后，碰撞危害解除，車速降低至零。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)2.安全氣囊系統(tǒng)的有效范圍汽車安全氣囊系統(tǒng)并非在所有碰撞情況下都能起到作用。一般來(lái)說(shuō)，只有在車輛正面一定角度范圍內(nèi)才是打開(kāi)安全氣囊的有效碰撞范圍，后碰、側(cè)碰、翻轉(zhuǎn)都不會(huì)引發(fā)安全氣囊打開(kāi)。如桑塔納2000升級(jí)版在車身正面左右各30以內(nèi)受到重創(chuàng)時(shí)才會(huì)打開(kāi)安全氣囊。在下列條件之一的情況下，安全氣囊系統(tǒng)不會(huì)引爆點(diǎn)火劑，也不會(huì)給安全氣囊充氣，如圖5-2-8所示。（1）汽車遭受側(cè)面碰撞超過(guò)斜前方±30時(shí)。（2）汽遭受橫向碰撞時(shí)。（3）汽車遭受后方碰撞時(shí)。（4）汽車發(fā)生繞縱向軸線側(cè)翻時(shí)。（5）縱向減速度未達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)。（6）汽車正常行駛、正常制動(dòng)或在路面不平的條件下行駛時(shí)。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)3.安全氣囊的引爆條件為了保證安全氣囊在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開(kāi)，汽車生產(chǎn)廠家都規(guī)定了氣囊的起爆條件，只有滿足了這些條件，氣囊才會(huì)爆炸。雖然在一些交通事故中，車內(nèi)乘員碰得頭破血流，甚至出現(xiàn)生命危險(xiǎn)，車輛接近報(bào)廢，但是如果達(dá)不到安全氣囊爆炸的條件，氣囊還是不會(huì)打開(kāi)。安全氣囊展開(kāi)進(jìn)行保護(hù)的過(guò)程，是一種不可逆的過(guò)程，在完成保護(hù)過(guò)程后，必須重新安裝安全氣囊控制器和安全氣囊總成。一般來(lái)說(shuō)，車輛的輕微碰撞不會(huì)使氣囊打開(kāi)。只有在車輛正面一定角度范圍內(nèi)碰撞才能使氣囊打開(kāi)。汽車發(fā)生碰撞時(shí)的主要受力部位是乘員艙骨架和車身縱梁。為了緩沖碰撞時(shí)的沖擊力，車身前部大都設(shè)計(jì)有碰撞緩沖區(qū)，而且車身的剛度分布也是不均勻的。在一些事故中，例如當(dāng)轎車與沒(méi)有后部防護(hù)裝置的卡車發(fā)生鉆入性追尾事故，或轎車碰撞護(hù)欄后發(fā)生翻車事故，或發(fā)生車身側(cè)面碰撞等，這樣的事故往往沒(méi)有車身前部的直接撞擊，主要是車身上部和側(cè)面發(fā)生碰撞，碰撞車身部位的剛度很小，雖然車艙發(fā)生了很大的變形，造成了車內(nèi)乘員受傷或死亡，但是由于碰撞部位不對(duì)，有時(shí)候氣囊并不能打開(kāi)。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)必須滿足以下條件，安全氣囊才會(huì)引爆：（1）車速一般在50km/h以上，但關(guān)鍵因素是碰撞發(fā)生時(shí)的加速度（在國(guó)家鑒定試驗(yàn)中，碰撞瞬時(shí)的加速度約為-40g）；（2）正面行駛；（3）碰撞物體：剛性墻壁或障礙物；（4）打開(kāi)時(shí)間：在碰撞發(fā)生后的幾十毫秒內(nèi)；（5）碰撞物體的剛性：車輛以50km/h速度撞向墻壁和撞向沙堆的效果截然不同，因此50km/h只是相對(duì)速度，只有當(dāng)實(shí)際碰撞滿足條件時(shí)，安全氣囊才會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。這里所說(shuō)的速度是在試驗(yàn)室中車輛相對(duì)剛性固定障礙物碰撞的速度，實(shí)際碰撞中汽車的速度高于試驗(yàn)速度，氣囊才能打開(kāi)。后碰、側(cè)碰、翻轉(zhuǎn)都不會(huì)引發(fā)氣囊打開(kāi)。安全氣囊可將撞擊力均勻地分布在頭部和胸部，防止脆弱的乘客肉體與車身產(chǎn)生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。此外，氣囊爆發(fā)時(shí)的音量大約只有130分貝，在人體可忍受的范圍；氣囊中78%的氣體是氮?dú)?，十分安定且不含毒性，?duì)人體無(wú)害；爆出時(shí)帶出的粉末是維持氣囊在折疊狀態(tài)下不粘在一起的潤(rùn)滑粉末，對(duì)人體亦無(wú)害。但是需要強(qiáng)調(diào)的是，系好安全帶是安全氣囊發(fā)揮保護(hù)作用的一個(gè)重要條件。側(cè)面SRS氣囊系統(tǒng)只有在汽車遭受側(cè)面碰撞并且其橫向加速達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，才能引爆點(diǎn)火劑使充氣劑受熱分解給側(cè)面SRS氣囊充氣，而不會(huì)給正面SRS氣囊充氣。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)第三節(jié)安全帶新技術(shù)一、智能預(yù)緊式汽車安全帶的工作原理二、氣囊式安全帶Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)一、智能預(yù)緊式汽車安全帶的工作原理智能預(yù)緊式汽車安全帶（PretensionerSeatBelt）也稱預(yù)縮式安全帶。這種安全帶的特點(diǎn)是當(dāng)汽車發(fā)生碰撞事故的一瞬間，乘員尚未向前移動(dòng)時(shí)它會(huì)首先拉緊織帶，立即將乘員緊緊地綁在座椅上，然后鎖止織帶防止乘員身體前傾，有效保護(hù)乘員的安全。預(yù)緊式安全帶中起主要作用的卷收器與普通安全帶不同，除了普通卷收器的收放織帶功能外，還具有當(dāng)車速發(fā)生急劇變化時(shí)，能夠在0.1s左右加強(qiáng)對(duì)乘員的約束力，因此它還有控制裝置和預(yù)拉緊裝置。理想的安全帶作用過(guò)程是：首先，及時(shí)收緊，在事故發(fā)生的第一時(shí)刻毫不猶豫地把人“按”在座椅上。然后，適度放松，待沖擊力峰值過(guò)去，或人已能受到氣囊的保護(hù)時(shí)，即適當(dāng)放松安全帶。避免因拉力過(guò)大而使人肋骨受傷。最先進(jìn)的安全帶都帶有預(yù)收緊裝置和拉力限制器。目前，己研制出安全帶上裝有安全氣襄，被稱為背帶式安全氣襄。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)1.預(yù)收緊裝置當(dāng)今的多數(shù)設(shè)計(jì)采用點(diǎn)火方式來(lái)拉入安全帶。當(dāng)燃?xì)恻c(diǎn)燃時(shí)，壓力會(huì)推動(dòng)活塞上行，從而旋轉(zhuǎn)卷收器。這種預(yù)緊器中的核心元件是一個(gè)燃?xì)馐?。在燃?xì)馐覂?nèi)，還有一個(gè)包含易爆點(diǎn)火材料的小燃燒室。這個(gè)小燃燒室?guī)в袃蓚€(gè)電極，并連接至中央處理器。當(dāng)處理器探測(cè)到撞擊時(shí)，它會(huì)立即在電極上施加一個(gè)電流。電極產(chǎn)生的火花將點(diǎn)燃點(diǎn)火材料，從而將燃?xì)馐抑械娜細(xì)恻c(diǎn)燃。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，人向前，座椅往后，此時(shí)如果安全帶過(guò)松，則后果很可能是：乘員從安全帶下面滑出去（即所謂“下滑”現(xiàn)象）；或者，人已碰到了氣囊，而此時(shí)安全帶由于張緊余量過(guò)大而未能及時(shí)繃緊，將全部負(fù)擔(dān)都交給了氣囊。這兩種情況都有可能導(dǎo)致乘員嚴(yán)重受傷。正確安裝的安全帶，其松動(dòng)余地一是由于乘員的衣服本身有一定的厚度，另外在安全帶裝置中也多少隱藏了部分松動(dòng)余地，這種余地?zé)o法消除，但真遇到事故時(shí)，還應(yīng)該盡量消除。安全帶預(yù)收緊裝置負(fù)責(zé)提供瞬間繃緊的安全帶，如圖5-3-1所示。其作用過(guò)程是：首先由一個(gè)探頭負(fù)責(zé)收集撞車信息，然后釋放出電脈沖，該脈沖傳遞到氣體發(fā)生器上，引爆氣體。爆炸產(chǎn)生的氣體在管道內(nèi)迅速膨脹，壓向所謂的球鏈，使球在管內(nèi)往前竄，帶動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)。棘輪跟軸連為一體，安全帶就繞在軸上。簡(jiǎn)單地講，就是氣體壓力使球移動(dòng)，球帶動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)，棘輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)——瞬間實(shí)現(xiàn)了安全帶的預(yù)收緊功能。從感知事故到完成安全帶預(yù)收緊的全過(guò)程僅持續(xù)千分之幾秒。管道末端是一截空腔，用于容留滾過(guò)來(lái)的球。圖5-3-2所示為齒條式預(yù)收緊裝置示意圖。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)2.安全帶拉力限制器事故發(fā)生后，安全帶在預(yù)收緊裝置的作用下，已經(jīng)繃緊了。但當(dāng)受力峰值過(guò)去后，安全帶的張緊力度馬上降低，以減小乘員受力，這份特殊任務(wù)由安全帶拉力限制器來(lái)完成。在安全帶裝置上，有一個(gè)如前所述的預(yù)收緊裝置，底下卷繞著安全帶。軸芯里邊是一根鋼質(zhì)扭轉(zhuǎn)棒。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到預(yù)定情況時(shí)，扭轉(zhuǎn)棒即開(kāi)始扭曲，這樣就在一定程度上放松了安全帶，實(shí)現(xiàn)了安全帶的拉力限制功能，如圖5-3-3所示。在安全帶預(yù)收緊裝置和安全帶拉力限制器的共同作用下，安全帶的保護(hù)能力幾乎達(dá)到了理想狀態(tài)。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)3.智能預(yù)緊式汽車安全帶控制過(guò)程該系統(tǒng)包括一個(gè)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的回卷器和模塊化的電動(dòng)機(jī)控制器。在汽車的前向雷達(dá)或其他探測(cè)系統(tǒng)提供預(yù)警信號(hào)的情況下，自動(dòng)預(yù)緊式安全帶回卷器，不僅能夠降低由于汽車安全氣囊爆發(fā)所導(dǎo)致的負(fù)面?zhèn)Τ潭?，而且可以提高安全帶使用的舒適度。智能型汽車安全帶系統(tǒng)工作過(guò)程如圖5-3-4所示。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)其控制模塊原理如圖5-3-5所示。碰撞傳感器（Collisionsensor），通過(guò)ADx、ADy、ADz與電控單元（ECU）相連，提供碰撞信息，為ECU提供預(yù)緊式安全的控制提供依據(jù)。電控單元（ECU）根據(jù)獲得的碰撞信息，對(duì)應(yīng)控制預(yù)緊式安全帶電動(dòng)機(jī)的操作，來(lái)收緊或放松安全帶，實(shí)現(xiàn)舒適度和安全性的良好結(jié)合。同時(shí)，電控單元通過(guò)CAN總線與車身控制系統(tǒng)相連，可從CAN總線獲得相關(guān)的傳感器信息及控制指令，同時(shí)將自身的工作狀態(tài)信息傳送到其他控制單元。電控單元通過(guò)DR1和DR2來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)緊式安全帶電動(dòng)機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速改變等操作。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)4.智能預(yù)緊式汽車安全帶的兩種控制模式智能預(yù)緊式汽車安全帶的控制模式主要有兩種：一種是電子控制模式（即E型），由電子控制單元（ECU）檢測(cè)到汽車加速度的不正常變化，經(jīng)過(guò)電腦處理將信號(hào)發(fā)至卷收器的控制裝置，激發(fā)預(yù)拉緊裝置工作，這種預(yù)緊式安全帶通常與輔助安全氣囊組合使用；另一種是機(jī)械控制模式（即M型），由傳感器檢測(cè)到汽車加速度的不正常變化，控制裝置激發(fā)預(yù)拉緊裝置工作，這種預(yù)緊式安全帶可以單獨(dú)使用。（1）電子控制模式電子控制模式由電控單元ECU、距離警示系統(tǒng)、車道偏離警示系統(tǒng)以及各種傳感器組成。電控單元ECU，其安裝位置因車型而異。當(dāng)前碰撞傳感器和防護(hù)傳感器與ECU組裝在一起時(shí)，ECU必須安裝在汽車縱向軸線上。不同車型ECU的結(jié)構(gòu)各有不同，但大同小異。電子控制單元（ECU）均主要由專用中央處理單元CPU、備用電源電路、穩(wěn)壓電路、信號(hào)處理電路、保護(hù)電路、點(diǎn)火電路和監(jiān)測(cè)電路組成。距離警示系統(tǒng)：這是最新安全技術(shù)的核心部分，它的主要特點(diǎn)是可以幫助駕駛員知道與前車的安全距離。當(dāng)距離警示系統(tǒng)被激活后，駕駛員可以預(yù)先設(shè)定自己與前車的時(shí)間間隔（共有五種選擇）。汽車行駛時(shí)，系統(tǒng)探測(cè)到本車與前面的汽車時(shí)間間隔低于本車的設(shè)定閾值時(shí)，會(huì)使卷收器處于預(yù)工作狀態(tài)，同時(shí)會(huì)根據(jù)其他信號(hào)（加速度信號(hào)）的變化適時(shí)迅速地啟動(dòng)安全帶預(yù)緊系統(tǒng)。該系統(tǒng)和前向雷達(dá)配合使用。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)車道偏離警示系統(tǒng)：車道偏離警示使用攝像頭監(jiān)測(cè)汽車在車道標(biāo)線之間的位置，如果未使用變道信號(hào)而越過(guò)車道標(biāo)線且轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生大幅度急劇變化，系統(tǒng)則認(rèn)為駕駛員正在規(guī)避前方車輛，車輛處于危險(xiǎn)狀態(tài)，從而向卷收器發(fā)出卷收指令。該系統(tǒng)和方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器配合使用。汽車在行駛過(guò)程中，各種傳感器隨時(shí)監(jiān)測(cè)汽車的實(shí)時(shí)信號(hào)，并將這些信號(hào)傳送至電子控制單元（ECU）。電子控制單元（ECU）根據(jù)這些信號(hào)判斷汽車此時(shí)的行駛狀態(tài)。在汽車行駛中，前向雷達(dá)通過(guò)發(fā)射和接受超聲波判斷汽車與前車或前方障礙物的實(shí)時(shí)距離，并將信號(hào)傳送至電子控制單元（ECU），通過(guò)電子控制單元（ECU）與汽車出廠時(shí)生產(chǎn)廠商設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，判斷汽車是否處于危險(xiǎn)狀態(tài)，進(jìn)而判斷是否需要向安全帶卷收器發(fā)出預(yù)緊指令。在汽車行駛中，車速傳感器不僅探測(cè)、感知汽車的實(shí)時(shí)車速，更監(jiān)控汽車的瞬時(shí)加速度，或準(zhǔn)確地說(shuō)是瞬時(shí)減速度。當(dāng)車速傳感器檢測(cè)到汽車的瞬時(shí)減速度超過(guò)某一閾值時(shí)，則認(rèn)為汽車可能處于急剎車狀態(tài)，于是向安全帶卷收器發(fā)出指令，使安全帶預(yù)緊。當(dāng)汽車瞬時(shí)減速度恢復(fù)到正常范圍時(shí)，將這一情況反饋到安全帶卷收器，卷收器放松。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)在汽車行駛中，不僅車速傳感器工作，前碰撞傳感器同時(shí)也處于工作狀態(tài)。前碰撞傳感器用于感知汽車遭受碰撞瞬間的受力大小并將此信號(hào)傳送至ECU，進(jìn)而判斷出汽車遭受碰撞的劇烈程度，從而使得原來(lái)松跨在乘員身上的安全帶瞬時(shí)拉緊，以減少?zèng)_擊力。當(dāng)汽車遭受碰撞、與前車距離小于最小安全距離或減速度達(dá)到前碰撞傳感器和防護(hù)傳感器設(shè)定閾值時(shí)，ECU判斷汽車遭受碰撞或?yàn)槎惚芪ｋU(xiǎn)而處于緊急制動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，為防止駕駛員和前排乘客在巨大的慣性力作用下與方向盤(pán)或儀表臺(tái)發(fā)生碰撞而受傷，必須使安全帶預(yù)緊卷收。于是ECU立即通過(guò)前碰撞傳感器和防護(hù)傳感器將安全帶卷收器的點(diǎn)火電路接通，向安全帶收緊點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令，使收緊點(diǎn)火器電路接通，氣體發(fā)生器就會(huì)產(chǎn)生氮?dú)馐故站o器工作，在碰撞8ms內(nèi)將安全帶收緊15～20cm，最終縮短駕駛員和前排乘員身體向前移動(dòng)的距離，防止面部、胸部與轉(zhuǎn)向盤(pán)、擋風(fēng)玻璃或儀表臺(tái)發(fā)生碰撞而受傷。在ECU向安全帶收緊點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令的同時(shí)，還要向氣囊點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令，使氣囊膨脹吸收碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能，達(dá)到保護(hù)駕駛員和乘員的目的。因?yàn)闅饽以诎l(fā)生碰撞40ms后才能完全充氣達(dá)到最大體積，所以在座椅安全帶收緊后，駕駛席氣囊和成員席氣囊才同時(shí)膨開(kāi)。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（2）機(jī)械控制模式機(jī)械控制模式是由傳感器檢測(cè)到汽車加速度的不正常變化，控制裝置激發(fā)預(yù)拉緊裝置工作，這種預(yù)緊式安全帶可以單獨(dú)使用。與智能電子控制模式相比，其控制模式簡(jiǎn)單，主要由機(jī)械型座椅安全帶收緊傳感器的氣體發(fā)生器完成預(yù)緊動(dòng)作。具體如下：收緊傳感器的構(gòu)造雖因車型的不同而有差異，但其基本構(gòu)造和工作原理是相同的。其組成元件有：慣性配重、觸發(fā)軸（或栓桿）、點(diǎn)火銷、點(diǎn)火彈簧和偏位彈簧。在正常情況下，點(diǎn)火銷被觸發(fā)軸（或栓桿）扣住，使點(diǎn)火銷不能觸發(fā)出去。此外，任何不必要的慣性移動(dòng)均被偏位彈簧的彈力抑制，使安全帶收緊器不致被誤觸發(fā)。如果車輛發(fā)生嚴(yán)重的正面碰撞，瞬間減速，慣性配重克服偏位彈簧力向前移動(dòng)，從而使觸發(fā)軸（或栓桿）釋放開(kāi)點(diǎn)火銷，點(diǎn)火銷被點(diǎn)火彈簧射出，點(diǎn)燃傳爆管?；鹧嫠矔r(shí)擴(kuò)散到氣體發(fā)生劑，從而產(chǎn)生大量氣體。所有這一切動(dòng)作都發(fā)生在20ms內(nèi)。這種拉緊作用通過(guò)帶扣同時(shí)作用于肩帶和腰帶上，能最大程度地束縛住佩戴者。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)5.智能預(yù)緊式汽車安全帶的技術(shù)要求智能預(yù)緊式汽車安全帶是一種十分有效的乘員保護(hù)部件。但是它是否達(dá)到預(yù)期效果，滿足設(shè)計(jì)要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，尚需對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行必要的試驗(yàn)驗(yàn)證，以確保每條安全帶在碰撞事故中都起到應(yīng)有的作用。目前國(guó)內(nèi)安全帶產(chǎn)品還存在許多問(wèn)題和不足：總成強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求；卷收器壽命試驗(yàn)達(dá)不到要求；卷收器結(jié)構(gòu)問(wèn)題等。（1）點(diǎn)爆條件的要求預(yù)緊式安全帶的關(guān)鍵技術(shù)之一是點(diǎn)爆條件。由于汽車碰撞的形式不同，強(qiáng)度不同，準(zhǔn)確點(diǎn)爆是基本要求。在汽車過(guò)坑、臺(tái)階、各種粗糙路面以及減速時(shí)，不能點(diǎn)爆。某些種類的預(yù)緊器帶有機(jī)械式的控制器，由機(jī)械機(jī)構(gòu)觸發(fā)；多數(shù)預(yù)緊器由電子式控制器觸發(fā)。如果汽車裝備了氣囊且使用智能控制器，則預(yù)緊式安全帶的控制一般都由氣囊控制器完成。例如由氣囊控制器控制兩個(gè)氣囊和兩個(gè)預(yù)緊式安全帶，分兩級(jí)控制；當(dāng)碰撞強(qiáng)度達(dá)到第一級(jí)、未達(dá)到第二級(jí)時(shí)，點(diǎn)爆預(yù)緊式安全帶；達(dá)到第二級(jí)時(shí)，點(diǎn)爆氣囊。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（2）預(yù)緊器的收緊量要求收緊量的多少直接關(guān)系到預(yù)緊效果。預(yù)緊器有效工作時(shí)間受爆炸氣體壓力峰值持續(xù)時(shí)間的限制，一般都是10ms左右，有限的時(shí)間內(nèi)，收緊量越大，對(duì)乘員的約束性能越好。但織帶與人體胸部接觸，其拉力也就是人體胸部受到的壓迫力，過(guò)高的壓迫力使織帶可能會(huì)勒進(jìn)乘員身體，引起骨折或壓傷內(nèi)臟器官，同樣會(huì)對(duì)乘員造成不必要的傷害，這就增加了非碰撞帶來(lái)的傷害風(fēng)險(xiǎn)。收緊量的大小視安全帶佩戴狀態(tài)的不同，一般為50～100mm。對(duì)預(yù)緊量的要求（限制）主要體現(xiàn)在對(duì)預(yù)緊力的限制，它是通過(guò)安全帶限力器來(lái)完成的。安全帶限力器由限力板、卷筒和固定軸等構(gòu)成，具體如圖5-3-6所示。當(dāng)車輛發(fā)生嚴(yán)重的正面碰撞時(shí)，由于乘員進(jìn)一步向前移動(dòng)而使安全帶所受的力超過(guò)預(yù)定值時(shí)，限力板開(kāi)始變形，卷筒立即旋轉(zhuǎn)，使得繞在其上的安全帶得以向外拉出。與此同時(shí)，限力板繼續(xù)隨卷筒的旋轉(zhuǎn)而繞固定軸變形，成為安全帶繼續(xù)拉出的阻力。當(dāng)卷筒繞過(guò)1.25圈時(shí)，隨著限力板兩端接觸，限力板完成繞固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，卷筒也不能再進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果，限力器完成其工作。Home第五章汽車被動(dòng)安全新技術(shù)（3）預(yù)緊器起始工作時(shí)間的要求車輛碰撞過(guò)程極其短暫，要達(dá)到預(yù)緊的目的，必須在乘員身體尚未向前移動(dòng)時(shí)，預(yù)緊器就起作用，因此預(yù)緊器的起始工作時(shí)間越早越好。預(yù)緊器要實(shí)現(xiàn)預(yù)緊作用，應(yīng)在碰撞發(fā)生20ms內(nèi)被觸發(fā)并完成預(yù)緊動(dòng)作，才能更好地保護(hù)乘員。（4）安全帶卷收器的技術(shù)要求卷收器是安全帶中最復(fù)雜的部件，種類不