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從車身結(jié)構(gòu)談汽車安全三

文檔作者：馮學(xué)敦張湘衡		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年06月16日
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技術(shù)論壇 Technical Talk
欄目編輯:姜曼 immotorchina.com
編者按:汽車安全是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它涉及“人”、“車”、“路”三大方面。其中“人”、“車”兩個
方面是最主要的也是在汽車行駛過程中可以控制的因素。本系列文章從“人”、“車”兩個方面,以汽車車
身結(jié)構(gòu)和汽車安全構(gòu)件的設(shè)計理念入手,分析乘員安全保護問題,此外還講述了駕駛員在緊急情況時,應(yīng)
如何采用正確駕駛技術(shù),才能讓汽車安全系統(tǒng)發(fā)揮更好的功能,確保乘員的安全。
從車身結(jié)構(gòu)談汽車安全(三)文江蘇馮學(xué)教張湘
(接上期)
效,這是衡量整體車身結(jié)構(gòu)是否有安全性的
2汽車側(cè)面碰撞
重要因素。
汽車車身側(cè)面碰撞是汽車碰撞中常見(1)車身側(cè)面防碰撞理念
的碰撞案例,其概率要占汽車碰撞事故總數(shù)當(dāng)汽車受到側(cè)碰撞時,受到撞擊的
的28%。在汽車側(cè)面碰撞中,車身結(jié)構(gòu)對部位一般是車門、立柱或門檻梁等,汽車
乘員的保護很困難,因此,碰撞死亡發(fā)生率車門立柱與乘員之間的空間很小,在乘
上
較高,約占死亡總?cè)藬?shù)的34%。汽車側(cè)面員部位水平面上,內(nèi)陷允許凹陷量只有
受到碰撞后,要求車身減小側(cè)圍結(jié)構(gòu)對乘員300mm左右。圖1為汽車碰撞車身壓入量
室的侵入量,以防止侵入量過大而對乘員造與車身變形示意圖,想要像車身前后部那樣
成擠壓傷害。同時,減小側(cè)圍結(jié)構(gòu)對乘員室設(shè)計吸能緩沖區(qū)比較困難。汽車側(cè)碰撞的理
圖2側(cè)面碰撞損壞構(gòu)件
的侵入速度,減小對乘員的撞擊力。碰撞過想特性只能是要求側(cè)面結(jié)構(gòu)有足夠大的剛
程中車門不能自動打開,而碰撞后可以不使度,確保車門和立柱不發(fā)生大的變形,加強
用工具打開非碰撞側(cè)的車門。
B柱鉸鏈柱的剛度及其與門檻接頭的剛度。
除發(fā)生滾翻事故外,汽車側(cè)面碰撞也
此外,還應(yīng)在車門處設(shè)置抗碰撞梁,
門說的
會讓汽車側(cè)翻或造成車身頂部損壞。整體地板下面設(shè)置橫梁,加大門檻梁的截面,車
車身設(shè)計成框架式結(jié)構(gòu),這樣的車身結(jié)構(gòu)一門下邊緣與門檻梁結(jié)構(gòu)相重疊,以加強車門
般通過立柱、車身頂邊梁、橫梁和相應(yīng)的接框架結(jié)構(gòu)的支承等,使門檻梁和地板能更好
頭來組成整體框架結(jié)構(gòu),以保證乘員室的安地起到承受側(cè)向力和吸能的作用
圖3車身側(cè)圍B柱加強件
全。合理匹配各框架構(gòu)件的剛度,防止因應(yīng)
車身在受到側(cè)面碰撞沖擊后,一般碰
而導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)機制的失撞損壞的構(gòu)件如圖2的黃色構(gòu)件所示
500
400
目300
200
圖4汽車車身側(cè)面結(jié)構(gòu)
=100
車身側(cè)圍B柱是為了加強防碰撞性能而
20040060080010021010080200
設(shè)計的,在B柱內(nèi)設(shè)置了強度很高的加強件
A柱
(見圖3)。B柱加強件通過焊接的方法與車
 x/
1-門梁一碰后的門內(nèi)上3測窗臺高度上4-碰撞前車門位置
身側(cè)圍上的橫梁和車身門檻梁連接。
2-人部水平面
陷量7乘員生存
空
汽車車身側(cè)面發(fā)生碰撞后,允許向
圖1汽車以50km/h車速側(cè)碰撞的變形示意圖
乘員室壓縮的空間很小,所以汽車車身的
 92 MOTOR-CHINA.December
欄目編輯:姜曼 : m@motorchina.com
 Technical Talk技術(shù)論壇
A、B、C柱需要較大的剛度,將汽車乘()汽車車身側(cè)面的防碰撞結(jié)構(gòu)
員室設(shè)計成強度較高的框架結(jié)構(gòu)(見圖4)
汽車車身門檻梁結(jié)構(gòu)如圖5所示,車身
紅色構(gòu)件是車身加強件,因需要很好的剛門檻梁外板是一個盒子型的箱形結(jié)構(gòu)其采
度,一般都是采用高強度的合金材料制用盒子型結(jié)構(gòu)可以提高構(gòu)件的整體剛度,盒
作,所以其塑性、延展性(整形性能)、焊接子型門檻梁還可以在碰撞時提供側(cè)圍的變形
性能不如低碳鋼。
空間。汽車車身側(cè)圍受到碰撞時,沖擊能量
汽車車身側(cè)圍外板一般是A、B、C使盒子梁凹陷或彎曲變形,從而減小車身側(cè)
圖8汽車后門加強件
柱連成一體,有的C柱還與車身后翼子板連圍整體向乘員室側(cè)變形的壓力,同時具有一
成一體,這樣的汽車車身側(cè)圍需較大的沖壓定的吸能特性,大大減小了碰撞沖擊能量
加工設(shè)備。因此,汽車車身側(cè)圍外板需要塑乘員室的沖擊。
性較好的金屬材料制造,這些材料的塑性
從汽車車身側(cè)面結(jié)構(gòu)可以看出,車身
整形彎曲特性、焊接性能等都優(yōu)于高強度合B柱對抵抗向車身內(nèi)部彎曲變形的剛度是很
金材料,也便于汽車碰撞后的修復(fù)。
重要的。車身在受到碰撞時,有足夠大的剛
度,與此同時車門B柱各截面形狀在受到碰
圖9汽車前門門內(nèi)板加強板
撞時,為了能夠按照理想狀況產(chǎn)生彎曲變
軌距
形,通常采用加強的方法達到目的。如圖6
所示,在車身B柱上的薄弱部位進行加強,
在圖中A-A、B-B的位置設(shè)置內(nèi)、外加
強板,為車身B柱的抗彎強度進行補強措
施,以提高車身B柱的整體剛度。
車輛A
汽車車身側(cè)面碰撞時,車身門檻梁主
碰撞點
圖5車身門檻梁結(jié)構(gòu)
要是向車身內(nèi)側(cè)彎曲變形。為了防止這種
車輛B
變形,車門檻梁中部受到側(cè)向撞擊后,向
車內(nèi)變形的彎曲剛度和沖擊的傳遞變得格移動方向
外重要。
B柱內(nèi)板
汽車側(cè)圍為了加強門檻梁的彎曲剛
B線加B柱內(nèi)板度,如圖6所示,設(shè)置了車身門檻梁內(nèi)板和
 A-A
A
內(nèi)板
圖10美國側(cè)面碰撞法規(guī)試驗形態(tài)
A
B柱下加強板等。有的汽車車身還在車身
側(cè)圍采用其他方法,如填充發(fā)泡材料,減需要加強車身車門的剛度。車身車門主體是
腰線加強
外板
小車門與車門框間隙;在車門與門框之間車門附件安裝體,是車門的重要支撐板件,
B柱外板安裝橡膠件,加強車門鉸鏈與車門鎖問的一般采用0.7-0.85mm的薄鋼板沖壓拉伸
門檻梁內(nèi)板
強度等。
成形。為了安裝車門附件機構(gòu),還需沖壓出
B柱下加強板
為了確保乘員室的安全,汽車乘員室各種形狀的凸臺、窩穴、手孔、安裝孔等
圖6車身側(cè)圍加強結(jié)構(gòu)
的底部橫向結(jié)構(gòu)對側(cè)圍結(jié)構(gòu)起到了很好的為了增強車門的整體剛度,車門周邊需要沖
頂蓋橫梁
支撐作用。因此,汽車車身設(shè)置一些橫向壓出凸邊、加強肋等。與此同時,車門還
車身結(jié)構(gòu),如圖7所示,頂蓋橫梁、前風(fēng)窗別安裝車門內(nèi)板加強件(見圖8、圖9),為加
前風(fēng)窗下橫梁下橫梁、儀表板安裝橫梁和地板橫梁等,強車身前、后門的構(gòu)件設(shè)置,有的還安裝
儀表板安
用以提高車身框架結(jié)構(gòu)的剛度,當(dāng)受到側(cè)性很好的圓柱形構(gòu)件,以提高車門的整體剛
裝橫梁
面碰撞時,確保乘員室的安全。汽車車身度和附件安裝部位的連接強度,如圖中紅色
內(nèi)部結(jié)構(gòu)(即車身側(cè)圍A、B、C立柱與車構(gòu)件所示。
身各種橫梁構(gòu)成)是剛度較好的框架結(jié)構(gòu)
總之,車身結(jié)構(gòu)防碰撞安全性能就是
以確保車身在受到側(cè)面碰撞時可以足夠的車身結(jié)構(gòu)承受碰撞的能力、變形模式以及吸
乘員艙地板橫梁
安全
收碰撞能量等綜合能力的體現(xiàn)。良好的車身
圖7車身側(cè)圍橫梁結(jié)構(gòu)
為了提高汽車車身側(cè)面的整體剛度,結(jié)構(gòu)同時具有較好的防碰撞性能,意味著在
2012/12·汽車維93
技術(shù)論壇 Technical Talk
欄目編輯:姜曼jm :jm@motorchina.com.com
一定的變形模式下,結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受較大的撞
向的另一方向。當(dāng)發(fā)生碰撞時,汽車車速
擊載荷,并吸收較多的碰撞能量,使結(jié)構(gòu)的
低于50km/h,整體式車身一般不會造成乘
變形向有利于保護乘員生存空間的方向發(fā)
員的嚴重傷害。駕駛員遇到這種突發(fā)狀況
展,使乘員所受到的沖擊損傷符合有關(guān)法規(guī)
可以采取制動的措施,讓車輛停下來,切
的要求。
不可慌亂,亂打方向,以免造成與其他障
2006年1月18日,我國頒布了有關(guān)汽
礙物的碰撞。
車側(cè)面碰撞的乘員保護法規(guī),法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)號G
(2)汽車車身側(cè)面對乘員室的可壓縮空
B20071(2006),并于2006年1月起開始
間較小。當(dāng)汽車受到側(cè)面碰撞沖擊很大時,
強制實施。由于我國乘用車大量引進進口車
因能量無法吸收,碰撞沖擊能量會將汽車
型,制定法規(guī)時也參考了國外法規(guī)。圖10
圖11汽車側(cè)面嚴重碰撞損壞
推翻或沖擊得很遠,但汽車整體式車身結(jié)構(gòu)
為美國側(cè)面碰撞法規(guī)試驗形態(tài)。
形,并且還引起車身頂部彎曲變形。但汽車仍可以保護乘員不受嚴重傷害。汽車保護系
如圖11所示,汽車碰撞損壞十分嚴乘員室并未受到擠壓,所以乘員沒有受到嚴統(tǒng),如安全帶、安全座椅、安全氣囊是保護
重,造成汽車車身側(cè)面嚴重損壞,由于直接重傷害。
乘員的有效設(shè)施,駕駛員應(yīng)利用好這些安全
碰撞點在汽車車身的中間位置,碰撞造成汽3汽車防側(cè)面碰撞乘員保護
設(shè)施,才能確保自已在突發(fā)事故中免受傷害
車車身側(cè)圍、B柱、兩個車門都嚴重損壞變()汽車側(cè)面碰撞一般來自汽車前進方或減輕傷害。(全文完
(上接第91頁)
另外,在重負荷和低轉(zhuǎn)速的部位,如空擋,這樣在搖轉(zhuǎn)曲軸的同時,通過離合器駕駛操作方法在大多數(shù)情況下是正確的,但
鋼板彈簧,鋼絲繩裝置,吊車、絞車和起重的連接,使變速器第一軸及其常合齒輪也是,當(dāng)汽車在泥濘、冰雪等附著力很小的
機的齒輪,干式摩擦式離合器的分離桿、銷轉(zhuǎn)動起來,可以攪動變速器內(nèi)的潤滑油,使路面上行駛,車輛起步時,可以提高1個
釘、支架、支承螺栓孔、壓盤鉤耳的內(nèi)側(cè)、變速器內(nèi)的零件得到潤滑,有利于延長機件位,這樣能夠減少換擋的次數(shù),有利于減小
調(diào)整螺母與離合器蓋的凹坑等零件的工作表的使用壽命。
橡膠輪胎的滑轉(zhuǎn),有利于汽車利地通過滑
面,應(yīng)當(dāng)使用耐壓、抗磨和抗水性能好的石
2啟動時,如果蓄電池充電不足,啟溜路段
墨潤滑脂,這些都是限定使用某種類型潤滑動機運轉(zhuǎn)無力,應(yīng)當(dāng)踩下離合器踏板,以減(3)下坡空擋滑行問題
脂的例子
小電啟動機的負荷。即使蓄電池不缺電,啟在道路交通安全法規(guī)中,規(guī)定機動車
動時也可以踩下離合器踏板。
不準(zhǔn)空擋下坡滑行。一方面是出于安全行
8.關(guān)于駕駛操作的選擇
③倒車時,如果汽車做定點倒車,例車考慮,另一方面是為了保護離合器和變
(1)離合器的使用
如泊車、進入倉庫、連接掛車、倒車裝貨、速器等機件不受破壞。但是,任何事情都
對于經(jīng)常結(jié)合式摩擦離合器,踩下離場地考試等,可以短時使用離合器的半聯(lián)要講究普遍性與特殊性相結(jié)合。有位駕駛
合器踏板的實質(zhì)是切斷發(fā)動機對變速器的動動,以便控制車速,提高倒車的準(zhǔn)確性。員曾做過如下試驗,他駕駛一輛二手自動
力傳遞。在通常情況下,應(yīng)當(dāng)按照操作規(guī)程
4行駛中,如果行駛中柴油發(fā)動機出擋乘用車在城市內(nèi)行駛,原綜合路況耗油
操縱汽車離合器,總的要求是“快分、慢現(xiàn)“飛車”,千萬不要匆忙踩離合器踏板,量應(yīng)為12L/100km,因比較多地采取空
合”,盡量少用半聯(lián)動。但是在若干特殊情這樣等于突然卸去了發(fā)動機的負荷(減少滑行的方法,城市內(nèi)綜合路況耗油量變?yōu)?
況下,需要結(jié)合汽車的結(jié)構(gòu)原理,靈活地運了驅(qū)動變速器的阻力),發(fā)動機的轉(zhuǎn)速會更8L/100km左右,長時間試驗未見乘用車有
用離合器。
高。此時應(yīng)當(dāng)踩下制動踏板,拉停油拉桿,明顯損壞。分析其原因可知,在城市內(nèi)行
①在搖車時,對離合器的操縱方式分扳下減手柄,以迫使發(fā)動機熄火;也可以駛,車速不可能很高,而且有時在擋、有
為兩種情況。如果搖車是為了對發(fā)動機進行掛入高速擋位,快速抬起離合器踏板,以此時不在擋,在這種特殊條件,能夠省油
檢查或調(diào)整,應(yīng)當(dāng)踩下離合器踏板,不讓變來增加發(fā)動機的負荷,迫使發(fā)動機熄火。而且對自動變速器沒有產(chǎn)生不良的影響。
速器第一軸轉(zhuǎn)動,這樣可以減小搖轉(zhuǎn)曲軸時(2)起步擋位的選擇
上述例子是一種特殊工況,并不鼓勵駕駛
的阻力。如果搖車是為了提高變速器的潤滑
在《使用說明書》上,一般要求汽車人不分路況條件隨意采用下坡空擋熄火滑
性,就不要踩離合器踏板,應(yīng)當(dāng)將變速器掛使用1擋起步,然后逐級加擋前進。這種行
 94 MOTDR-CHINA.December

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