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從車身結構談汽車安全三

文檔作者：馮學敦張湘衡		點擊數：	更新時間： 2021年06月16日
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技術論壇 Technical Talk
欄目編輯:姜曼 immotorchina.com
編者按:汽車安全是一個復雜的系統工程,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
身結構和汽車安全構件的設計理念入手,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
如何采用正確駕駛技術,才能讓汽車安全系統發揮更好的功能,確保乘員的安全。
從車身結構談汽車安全(三)文江蘇馮學教張湘
(接上期)
效,這是衡量整體車身結構是否有安全性的
2汽車側面碰撞
重要因素。
汽車車身側面碰撞是汽車碰撞中常見(1)車身側面防碰撞理念
的碰撞案例,其概率要占汽車碰撞事故總數當汽車受到側碰撞時,受到撞擊的
的28%。在汽車側面碰撞中,車身結構對部位一般是車門、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,約占死亡總人數的34%。汽車側面員部位水平面上,內陷允許凹陷量只有
受到碰撞后,要求車身減小側圍結構對乘員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,減小側圍結構對乘員室設計吸能緩沖區比較困難。汽車側碰撞的理
圖2側面碰撞損壞構件
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面結構有足夠大的剛
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生大的變形,加強
用工具打開非碰撞側的車門。
B柱鉸鏈柱的剛度及其與門檻接頭的剛度。
除發生滾翻事故外,汽車側面碰撞也
此外,還應在車門處設置抗碰撞梁,
門說的
會讓汽車側翻或造成車身頂部損壞。整體地板下面設置橫梁,加大門檻梁的截面,車
車身設計成框架式結構,這樣的車身結構一門下邊緣與門檻梁結構相重疊,以加強車門
般通過立柱、車身頂邊梁、橫梁和相應的接框架結構的支承等,使門檻梁和地板能更好
頭來組成整體框架結構,以保證乘員室的安地起到承受側向力和吸能的作用
圖3車身側圍B柱加強件
全。合理匹配各框架構件的剛度,防止因應
車身在受到側面碰撞沖擊后,一般碰
而導致框架結構機制的失撞損壞的構件如圖2的黃色構件所示
500
400
目300
200
圖4汽車車身側面結構
=100
車身側圍B柱是為了加強防碰撞性能而
20040060080010021010080200
設計的,在B柱內設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-門梁一碰后的門內上3測窗臺高度上4-碰撞前車門位置
身側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
汽車車身側面發生碰撞后,允許向
圖1汽車以50km/h車速側碰撞的變形示意圖
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技術論壇
A、B、C柱需要較大的剛度,將汽車乘()汽車車身側面的防碰撞結構
員室設計成強度較高的框架結構(見圖4)
汽車車身門檻梁結構如圖5所示,車身
紅色構件是車身加強件,因需要很好的剛門檻梁外板是一個盒子型的箱形結構其采
度,一般都是采用高強度的合金材料制用盒子型結構可以提高構件的整體剛度,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圍的變形
性能不如低碳鋼。
空間。汽車車身側圍受到碰撞時,沖擊能量
汽車車身側圍外板一般是A、B、C使盒子梁凹陷或彎曲變形,從而減小車身側
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變形的壓力,同時具有一
成一體,這樣的汽車車身側圍需較大的沖壓定的吸能特性,大大減小了碰撞沖擊能量
加工設備。因此,汽車車身側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
從汽車車身側面結構可以看出,車身
整形彎曲特性、焊接性能等都優于高強度合B柱對抵抗向車身內部彎曲變形的剛度是很
金材料,也便于汽車碰撞后的修復。
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汽車前門門內板加強板
撞時,為了能夠按照理想狀況產生彎曲變
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的位置設置內、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
汽車車身側面碰撞時,車身門檻梁主
碰撞點
圖5車身門檻梁結構
要是向車身內側彎曲變形。為了防止這種
車輛B
變形,車門檻梁中部受到側向撞擊后,向
車內變形的彎曲剛度和沖擊的傳遞變得格移動方向
外重要。
B柱內板
汽車側圍為了加強門檻梁的彎曲剛
B線加B柱內板度,如圖6所示,設置了車身門檻梁內板和
 A-A
A
內板
圖10美國側面碰撞法規試驗形態
A
B柱下加強板等。有的汽車車身還在車身
側圍采用其他方法,如填充發泡材料,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
門檻梁內板
強度等。
成形。為了安裝車門附件機構,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車身側圍加強結構
的底部橫向結構對側圍結構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,汽車車身設置一些橫向壓出凸邊、加強肋等。與此同時,車門還
車身結構,如圖7所示,頂蓋橫梁、前風窗別安裝車門內板加強件(見圖8、圖9),為加
前風窗下橫梁下橫梁、儀表板安裝橫梁和地板橫梁等,強車身前、后門的構件設置,有的還安裝
儀表板安
用以提高車身框架結構的剛度,當受到側性很好的圓柱形構件,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
內部結構(即車身側圍A、B、C立柱與車構件所示。
身各種橫梁構成)是剛度較好的框架結構
總之,車身結構防碰撞安全性能就是
以確保車身在受到側面碰撞時可以足夠的車身結構承受碰撞的能力、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。良好的車身
圖7車身側圍橫梁結構
為了提高汽車車身側面的整體剛度,結構同時具有較好的防碰撞性能,意味著在
2012/12·汽車維93
技術論壇 Technical Talk
欄目編輯:姜曼jm :jm@motorchina.com.com
一定的變形模式下,結構應能承受較大的撞
向的另一方向。當發生碰撞時,汽車車速
擊載荷,并吸收較多的碰撞能量,使結構的
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
員的嚴重傷害。駕駛員遇到這種突發狀況
展,使乘員所受到的沖擊損傷符合有關法規
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,我國頒布了有關汽
礙物的碰撞。
車側面碰撞的乘員保護法規,法規標準號G
(2)汽車車身側面對乘員室的可壓縮空
B20071(2006),并于2006年1月起開始
間較小。當汽車受到側面碰撞沖擊很大時,
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,制定法規時也參考了國外法規。圖10
圖11汽車側面嚴重碰撞損壞
推翻或沖擊得很遠,但汽車整體式車身結構
為美國側面碰撞法規試驗形態。
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,如安全帶、安全座椅、安全氣囊是保護
重,造成汽車車身側面嚴重損壞,由于直接重傷害。
乘員的有效設施,駕駛員應利用好這些安全
碰撞點在汽車車身的中間位置,碰撞造成汽3汽車防側面碰撞乘員保護
設施,才能確保自已在突發事故中免受傷害
車車身側圍、B柱、兩個車門都嚴重損壞變()汽車側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,在重負荷和低轉速的部位,如空擋,這樣在搖轉曲軸的同時,通過離合器駕駛操作方法在大多數情況下是正確的,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、銷轉動起來,可以攪動變速器內的潤滑油,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、壓盤鉤耳的內側、變速器內的零件得到潤滑,有利于延長機件位,這樣能夠減少換擋的次數,有利于減小
調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,有利于汽車利地通過滑
面,應當使用耐壓、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無力,應當踩下離合器踏板,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中,規定機動車
動時也可以踩下離合器踏板。
不準空擋下坡滑行。一方面是出于安全行
8.關于駕駛操作的選擇
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
對于經常結合式摩擦離合器,踩下離場地考試等,可以短時使用離合器的半聯要講究普遍性與特殊性相結合。有位駕駛
合器踏板的實質是切斷發動機對變速器的動動,以便控制車速,提高倒車的準確性。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,應當按照操作規程
4行駛中,如果行駛中柴油發動機出擋乘用車在城市內行駛,原綜合路況耗油
操縱汽車離合器,總的要求是“快分、慢現“飛車”,千萬不要匆忙踩離合器踏板,量應為12L/100km,因比較多地采取空
合”,盡量少用半聯動。但是在若干特殊情這樣等于突然卸去了發動機的負荷(減少滑行的方法,城市內綜合路況耗油量變為
況下,需要結合汽車的結構原理,靈活地運了驅動變速器的阻力),發動機的轉速會更8L/100km左右,長時間試驗未見乘用車有
用離合器。
高。此時應當踩下制動踏板,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
檢查或調整,應當踩下離合器踏板,不讓變來增加發動機的負荷,迫使發動機熄火。而且對自動變速器沒有產生不良的影響。
速器第一軸轉動,這樣可以減小搖轉曲軸時(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,應當將變速器掛使用1擋起步,然后逐級加擋前進。這種行
 94 MOTDR-CHINA.December

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