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1、第四节 汽车被动安全性第四节 汽车被动安全性被动安全性系指发生事故时，汽车保护乘员的 能力。为确保乘员的安全，车身结构及乘员约束系统 的性能都非常重要。尽管安全带、气囊等可以显著 地减轻事故过程乘员的伤害程度，但随着车速的提 高，仅靠几种乘员约束装置确保乘员的安全已变得 越来越困难。因而，人们常考虑从汽车被动安全部件，如车 身结构、安全带、气囊、吸能式转向柱、座椅、头 枕及内饰件等方面考虑，以减轻乘员伤害的各个部 件着手，以得到最佳的乘员保护效果。被动安全性系指发生事故时，汽车保护乘员的 能力。为确保乘员的安全，车身结构及乘员约束系统 的性能都非常重要。尽管安全带、气囊等可以显著 地减轻事故过
2、程乘员的伤害程度，但随着车速的提 高，仅靠几种乘员约束装置确保乘员的安全已变得 越来越困难。因而，人们常考虑从汽车被动安全部件，如车 身结构、安全带、气囊、吸能式转向柱、座椅、头 枕及内饰件等方面考虑，以减轻乘员伤害的各个部 件着手，以得到最佳的乘员保护效果。一、车辆事故分析与被动安全性 的评价方法1.汽车碰撞事故的分析2.撞车事故人员受伤过程 3.被动安全性的评价指标1.汽车碰撞事故的分析2.撞车事故人员受伤过程 3.被动安全性的评价指标轿车（分子）和大客车（分母）撞车事故分布559465 .2669 .311811 .323213 .1234 51.汽车碰撞事故的分析1.汽车碰撞事故的分析
3、轿车、轻型货车碰撞部位的平均分布(SAE)轿车正面碰撞分布(SAE)撞车中轿车驾 驶员受伤过程2.撞车事故人 员受伤过程2.撞车事故人 员受伤过程撞车中轿车前排乘客 有无安全带受伤过程05101520250510152025 驾驶员驾驶员 副驾驶员副驾驶员驾驶员19.718.53.721.58.56.520.5驾驶员19.718.53.721.58.56.520.5 副驾驶员22.522422.37.2419头部面部颈部胸部上肢腹部下肢副驾驶员22.522422.37.2419头部面部颈部胸部上肢腹部下肢事故中轿车乘员身体各部位受伤分布3.被动安全性的评价指标3.被动安全性的评价指标事故中的受
4、伤人数。昼夜）；或事故后存活不超过七场死亡事故中的死亡人数（当事故中的受伤人数。昼夜）；或事故后存活不超过七场死亡事故中的死亡人数（当SHSSHSN N NNF =（2）（2）死亡人数 常用每百万居民，每百万公里行程，或 每百万部车的事故死亡人数来衡量道路交通 事故的程度。（1）（1）严重性因素（3）危险系数。，为加权系数，建议取，未受伤人数；死亡人数；重伤人数；过四周）；轻伤人数（康复期不超136. 0015. 0 321321321=+=kkkkkkNNNNNNNNNkNkNkkoSZqoSZqSZq00.050.10.150.20.2500.050.10.150.20.25轿车各座位的危
5、险系数k轿车各座位的危险系数k座位0.1840.2290.1490.1670.171驾驶员副驾驶员后左座后中座后右座座位0.1840.2290.1490.1670.171驾驶员副驾驶员后左座后中座后右座轿车各个座位的危险系数?据统计，下图为轿车各 个座位的危险系数。据统计，下图为轿车各 个座位的危险系数。二、内部被动安全性降低低人体减速度是研究内部被动安全 性的重要内容。1. 安全车身1. 安全车身 轿车发生迎面碰撞或碰到固定障碍物 时，前部分发生特别大的平均减速度j jcpcp（300g400g），从车头到车尾逐渐降 低；轿车质心平均减速度j jcpcp为4060g，瞬时值可达80g100g
6、。平均减速度沿车长方向分布轿车质心平均减速度?为了降低为了降低迎面碰撞迎面碰撞时的减速度， 可将轿车前部做成褶皱区，在碰撞时， 可提供500600mm的变形行程，以通过 褶皱区吸收撞车时的动能。时的减速度， 可将轿车前部做成褶皱区，在碰撞时， 可提供500600mm的变形行程，以通过 褶皱区吸收撞车时的动能。 ?后部撞车的车速较低，轿车后部 的褶皱区的变形过程约为300500mm。后部撞车的车速较低，轿车后部 的褶皱区的变形过程约为300500mm。 ?侧面撞车侧面撞车时，碰撞部位允许的变 形行程很小，应保证主撞车不会侵入被 撞车的乘客室。因此，车门和铰链、门 锁机构承受碰撞的能力是一个关键。
7、时，碰撞部位允许的变 形行程很小，应保证主撞车不会侵入被 撞车的乘客室。因此，车门和铰链、门 锁机构承受碰撞的能力是一个关键。考虑撞车安全性的车身结构设计的基本思 想是利用车身的前、后部有效地吸收撞击能 量，驾驶员仓要坚固可靠，确保乘员的有效生 存空间。轿车各部分不同的刚度（乘坐区刚度 大，保证乘员的幸存空间）上图中上图中所示的阴影线部分就是撞车 变形的理想区域。发动机采取较低位置的安装方式，使汽 车在遭受正面撞击时，发动机直接滑向汽车 中央通道的下方，以避免发动机直接向驾驶 座方向冲入，而伤及前座的乘員。HONDA轻型轿车采用的车身 技术，其主要概念是注意到撞 击发生时g力与乘员g力两者发
8、生的时间差，利用车体变形的 三个阶段来控制撞击时产生的g 力。 第一阶段前侧车架在遭受 撞击时呈蛇纹状向內溃缩，让 车身开始产生高g力，以提早乘 员g力产生的时机，让乘员g力 在还不高之时即被分散吸收。 第二阶段前侧车架后端快 速折曲使正在上升中的车体g力 能够減缓，并同时降低乘员的g 力。 第三阶段除了抑制乘员g力 之外，并利用坚固的车室吸收 冲击的力，以防止变形。汽车低速碰撞(8kmh)安全措施的目的：保护行人和骑车人的安 全，降低对他们的伤害程度；保护汽车重要部件免遭损坏，节约因 撞车造成的维修费用。这些功能主要由图4-72所示的第一段结构来 实现。上图是从保护行人出发的汽车头部的“软”
9、外形。 行人伤害一般包括保险杠和一次碰撞时产生的下肢伤害；与发动 机罩、风窗玻璃等二次碰撞时的伤害；以及与路面三次碰撞产生的 伤害。设计车身时，应就这三方面伤害采取相应的措施。低速碰撞安全结构低速碰撞安全结构轿车正面碰撞 理想变形特性保险杠安全结构保险杠安全结构保险杠安全结构保险杠安全结构发动机罩、风挡玻 璃边框等安全结构发动机罩、风挡玻 璃边框等安全结构发动机罩、风挡玻 璃边框等安全结构发动机罩、风挡玻 璃边框等安全结构发动机罩、风挡玻 璃边框等安全结构发动机罩、风挡玻 璃边框等安全结构正面碰撞保护的主要措施是 利用汽车前部的压溃变形吸 收能量，以缓解碰撞加速 度；加固车身驾驶室结构， 保证
10、乘员有足够的生存空 间；利用安全带、安全气囊 等乘员保护装置，防止乘员 因二次碰撞造成伤害。正面碰撞车 内安全结构正面碰撞车 内安全结构侧面碰撞安全结构侧面碰撞安全结构2.限制乘员位移2.限制乘员位移(1)限制乘员位移的装置中，最简单有效 的是安全带(1)限制乘员位移的装置中，最简单有效 的是安全带。 轿车驾驶员和前排乘客多采用三 点式安全带，后排乘客或载货汽车、 大客车乘员也有用腰部安全带的，赛 车则用四点式。安全带的型式 二点式安全带、三点式安全带和全背带式安全带同普通三点式安 全带相比，有安全 带预紧作用的肩带/ 膝垫组合的驾驶员 头部加速度较低。同普通三点式安 全带相比，有安全 带预紧
11、作用的肩带/ 膝垫组合的驾驶员 头部加速度较低。佩戴三点式安全 带同未佩戴的相 比，驾驶员头部合 加速度峰值明显降 低，有利于保护车 内乘员。佩戴三点式安全 带同未佩戴的相 比，驾驶员头部合 加速度峰值明显降 低，有利于保护车 内乘员。(2) 气囊(2) 气囊典型的气囊系统一般由三个主要部分组成：气袋、气体发生器(充气装置)、气体过滤及 加热装置；控制装置、触发装置、传感器、连接插头、 导线及监控器、电压保护装置及备用电源；转向盘、仪表板等上的气囊安装位置及重新 布置的内饰件等。安全气囊的组成?安全气囊的作用情况：安全气囊的作用情况：传感器传感器在撞车发生时 可感知车身变形和减速度，撞车信号通
12、过在撞车发生时 可感知车身变形和减速度，撞车信号通过引爆 装置引爆 装置使使气体发生器气体发生器产生了高压氮气和氩气进入产生了高压氮气和氩气进入 气囊气囊。气囊可在十分之一秒内充气完毕，保护 乘客的头部和上身。事故发生后经过。气囊可在十分之一秒内充气完毕，保护 乘客的头部和上身。事故发生后经过0.40.5 秒，气囊的气体通过专门的孔放出，乘客可以 自由活动。秒，气囊的气体通过专门的孔放出，乘客可以 自由活动。 ? 使用气囊的缺点使用气囊的缺点是在放气时形成160dB- 180dB的声压，另外，成本高。是在放气时形成160dB- 180dB的声压，另外，成本高。气囊的作用情况3. 消除部件致伤因
13、素 在乘坐区设计时必须保证乘员幸存 空间内没有致伤部件。图4-10画出了在 撞车前、后零件变形界限。界限1-1界限1-1将引 起轻伤轻伤，界限2-2界限2-2导致重伤，而界限3-3界限3-3 将是致命的。 仪表板下部应安装膝部缓冲垫，风 挡玻璃应采用钢化或夹层玻璃；转向盘 可采用弹性有波纹的结构，且盘缘可以 变形，转向柱能弯曲或伸缩。生存空间吸能式转向柱吸能式转向柱座椅及头枕座椅及头枕座椅及头枕座椅及头枕三、外部被动安全性1.轿车与行人的碰撞1.轿车与行人的碰撞 轿车与人碰撞，行人动态示意图见图4- 11。从图中看出，首先行人腿部碰撞到保险杠 上，然后骨盆与发动机罩前段接触，最后头部 撞到发动
14、机罩或风挡玻璃上。此时行人被加速 到车速，即所谓的“一次碰撞一次碰撞”。 由于汽车制动使行人与汽车分离，行人以 与碰撞速度相近的速度撞到路面上，这是“二 次碰撞二 次碰撞”。有的交通事故还发生行人被汽车辗 压，这是“ 三次碰撞三次碰撞”。图4-11撞人事故中行人动态示意图决定行人伤害严重程度的主要因素是一次碰 撞的部位和汽车与人体碰撞的部件形状与刚度。决定行人伤害严重程度的主要因素是一次碰 撞的部位和汽车与人体碰撞的部件形状与刚度。 汽车前部的形状参数和刚度对碰撞的影响可见汽车前部的形状参数和刚度对碰撞的影响可见图图 4-134-13。 保险杠保险杠是汽车安全性的一个关键部件。为了 减轻事故中
15、受伤程度，行人与保险杠的碰撞部位 应在膝盖以下为好，此时希望保险杠降低，但过 低会加大人的头部在发动机罩或挡风玻璃上的撞 击速度，因此保险杠高度一般为是汽车安全性的一个关键部件。为了 减轻事故中受伤程度，行人与保险杠的碰撞部位 应在膝盖以下为好，此时希望保险杠降低，但过 低会加大人的头部在发动机罩或挡风玻璃上的撞 击速度，因此保险杠高度一般为330350mm较 为适宜。另外，保险杠应没有尖角和突出部位， 并应适当轮化。较 为适宜。另外，保险杠应没有尖角和突出部位， 并应适当轮化。图4-13 汽车前部的形状 参数和刚度对碰撞的影响2载货汽车的外部被动安全性2载货汽车的外部被动安全性载货汽车在与轿
16、车迎面碰撞时，因载货 汽车的质量、刚度和尺寸都比轿车大得多。 所以轿车的损坏要比载货汽车严重的多；一 般载货汽车后部都不装保险杠，因此跟随行 驶的轿车在发生交通事故时，轿车“楔入”载 货汽车的可能性增加，故对于尾部离地高度 不小于0.7m0.7m车辆应装后保险杠后保险杠，保险杠安装 高度一般为0.380.51m。载货汽车与行人相撞时造成的伤亡 也比轿车严重。载货汽车与行人相撞时造成的伤亡 也比轿车严重。 原因:原因: 在一次碰撞中，无论是长头还是平 头驾驶室的载货汽车，都不可能存在在 轿车事故中的行人身体在发动机罩上的 翻转过程，而是在很短的时间内行人被 加速到货车速度，易造成人的伤亡。在一次碰撞中，无论是长头还是平 头驾驶室的载货汽车，都不可能存在在 轿车事故中的行人身体在发动机罩上的 翻转过程，而是在很短的时间内行人被 加速到货车速度，易造成人的伤亡。目的：目的：再现典型的公路撞车事故。再现典型的公路撞车事故。测量参数:测量参数:
