首页 > 制动知识 > 正文
TRW侧撞及翻车事故的安全气囊技术
作者: 杨妙梁(编译) 来源: 汽车与配件杂志 日期: 2007年第38期

有关侧面碰撞和翻车的交通事故统计促使美国和欧盟法规制定部门密切注视对驾驶员和乘员的人身安全保护。两种安全气囊:一种是从车辆座椅侧展开的侧面安全气囊;另一种是从车辆纵梁展开的头部帘式安全气囊,当车辆碰撞时它们对乘员的头部、颈部、胸部和骨盆部位提供保护。

每年在美国侧面碰撞事故使9000人以上的汽车乘员遭受头部伤害而导致死亡,成为车辆交通事故死亡的主要原因。根据美国公路交通安全管理局(NHTSA)称,每年超过1万人由于车辆碰撞被弹射出车外而致死,在车辆倾翻从侧面车门玻璃处被抛弹出去死亡率占1/3以上。

在欧盟,对侧面碰撞事故的安全关注度超过对翻车的关注度。这是因为欧洲的驾驶员更喜欢驾驶轿车,他们乐意驾驶轿车甚于高重心的SUV或MPV和轻货。不过无论如何在美国或者欧盟,当发生交通事故时,由于侧面碰撞和翻车导致乘员头部伤害的统计数字一直受到关注。

在全球范围内,诸如TRW公司一直致力于开发并不断提高主动安全和被动安全的技术以有助于改善对乘员的保护,同时也不断提高车辆的性能。TRW公司一直致力于世界汽车公司合作提供车辆的辅助安全技术以满足用户需求。遵循政府安全法规为产业界进行各种安全试验(例如与美国公路安全保险协会(IIHS)),为有助于拯救生命作出了贡献。必须值得一提的是,所有的安全气囊都是与座椅安全带相结合加以设计的。这二者的结合才有助于乘员免于被抛弹出车辆并且在特定位置受到安全气囊的更有效保护。

政府法规

自1973年起,在美国的汽车必须执行由美国公路交通安全管理局(NHTSA)的联邦车辆安全标准214条款(FMVSS214)。该项法规规定了侧面碰撞试验内容,试验规定采用移动式可变形壁障,并规定对二辆移动车辆进行侧面碰撞仿真试验(见图1)。现有的FMVSS 214试验用于评估在侧面碰撞事故中对胸部和骨盆部造成的伤害的危害程度。

测定伤害严重度

用人体伤害指数AIS(Abbreviated Injury Scale)来评定对人体伤害的方法。规定测定伤害程度的范围分为6等,从1到6,数值越高,人体伤害越严重。(0等表示无伤害、1等为轻伤、2等为中度伤害、3等为重伤但无生命危险、4等重伤但救活率高、5等危害救活不确定、6等无法救活)。这种评定人体伤害由车辆医学发展协会(www.carcrash.org)经常适时修改。美国公路交通安全管理局的第二个法规就是在1998年生效的FMVSS201。该法规提出了可供选择的车车对侧面柱碰撞,车辆以时速29km(18英里)进行侧面柱碰撞试验(见图2)。因为FMVSS201涉及头部伤害问题,在美国全部交通事故死亡率中占43%,并在侧面碰撞事故中造成严重伤害。为此,一些汽车整车公司开发旨在保护乘员头部的安全气囊。据2003年8月媒体披露,美国公路安全保险协会(IIHS)估计,使用包括防护头部的侧面帘式安全气囊降低车辆驾驶员死亡危险性45%,相比之下,只提供躯体保护的侧面安全气囊,降低死亡危险性为11%。

汽车制造公司也采用第三种侧面碰撞试验,它是在2003年由美国公路保险协会(11HS)启动的为美国市场开发侧面帘式安全气囊的侧面碰撞试验。

美国公路安全保险协会(IIHS)的侧面碰撞试验,包括移动可变形壁障,全尺寸的大型皮卡车或SUV以50km/h(31英里/h)的速度撞击乘用车(轿车)驾驶员侧向部位(见图3)。每一辆试验车都搭载两个安装着仪器的假人,是一个第5百分位的女性假人,其中一个位于驾驶员座椅上,一个位于驾驶员后排座椅上。这是应用假人的最初用户试验程序。使用瘦小的妇女的假人。假人的仪器部分用于收集显示假人性能等级的数据。

\

现在,NHTSA提出了提高FMVSS214的标准,要求全美的乘用车满足新的性能标准,用于对设有头部、胸部和骨盆部性能测量装置的前座和后座乘员的保护。

新的车辆柱碰试验将模拟车辆撞击侧面的狭窄固定目标物(见图4)。对这种类型目标物的碰撞,包括电话杆线立柱或树木。据统计,在全美测面碰撞死亡率中占20%。此外,FMVSS214法规升级版将要求符合相同的评价标准,对5百分位和50百分位的假人乘员进行移动可变形壁障试验。

\

由于欧盟的驾驶员更喜欢驾驶小型车辆。因此,在欧洲对侧面碰撞事故关注度超过翻车事故。与美国碰撞事故统计进行直接对比是困难的,这是因为欧盟由25个成员国组成。有关侧面碰撞形势的严重性的思考或想法能够从德国的最新统计资料的分析中就可以发现。据德国交通死亡事故研究机构(GIDAS)报告称,在2001年碰撞交通事故的34%是由于侧面碰撞引起的。该数字稍作修正,在2002年达到35%。

尽管碰撞事故造成的伤害严重性不是按比例增加,从2001年到2002年其增加幅度从2.7%上升到4.3%。现在,欧盟和欧盟新车评价规程(Euro NCAP)提出,侧面碰撞事故是首要关注的安全课题。针对车辆侧部对壁障和立柱的碰撞试验可以采用类似在美国完成的有关试验的方法进行。

新型壁障即先进欧洲移动式可变形壁障或称为AE—MDB将很快应用于产品试验,这是考虑到从SUV车演变出的车辆外形与更大整备质量车辆而采取的措施。

TRW是汽车工业界的安全系统技术和开发侧面碰撞时保护乘员的约束系统的先驱者。

在对待各种法规和行业标准方面,TRW公司提供了多种用途的产品,它们能够安装在各种车辆上。这些侧面碰撞系统主要可分为两种:一种是帮助保护乘员的身体和头部的侧面安全气囊;另一种是帮助保护乘员头部的从车顶纵梁向下展开的帘式安全气囊。TRW公司借助于计算机模拟开发了侧面安全气囊和帘式安全气囊模块。同时又提供了可靠的数据,这种仿真工具在有关开发周期中可以减少滑板(或实体)试验。图5表示计算机建模与实体试验的比较情况。

车辆座椅上的侧面安全气囊

在典型侧面碰撞中,在乘员和车门及B柱之间的实际间隙必须迅速加以闭合。(B柱包括车门锁止机构,而在4门车辆中还包括后门用铰链装置)。为了保护乘员的侧面部位,侧面安全气囊必须以极快的速度在乘员和车门之间在很小间隙间展开(见图6)。安装在座椅上的由TRW公司开发的侧面安全气囊从座椅侧有效展开,侧面安全气袋在8~10ms达到全部充胀。

在头部/胸部安全气囊展开场合,头部在20ms之内达到全部展开。从座椅展开的侧面安全气囊通常安装在座椅骨架上,这些安全气囊系统包括:

•保护胸部的胸部安全气囊

•保护头部和胸部的头部/胸部安全气囊

•保护胸部和骨盆的胸部/骨盆安全气囊

现在,TRW公司采用两种安装在座椅上的侧面安全气囊用的气体发生器技术。第一种是侧向烟火点燃气体发生器(SPI)技术。当点火时,产生气体充满侧面安全气囊气袋(见图7)。第二种是侧面混合型气体发生器(SHI)技术,它使用由一个小型非叠氮化钠固体烟火发生剂,燃料装置加热的贮存气体(见图8)。侧面混合型气体发生器采用氦气代替氢气(见图9)。两种气体发生器已在全世界投产。

TRW公司的最新第二代用于侧面混合型气体发生器的创新,是侧面混合型气体发生器Ⅱ型(SHI 2),可应用于侧面碰撞安全气囊和头部帘式安全气囊。SHI 2型气体发生器产生轴向输出(该气体排出方向与电气联接方向相反)以形成简单的模块附件设计构造(见图11)。SH|2型气体发生器的特点是以最快时间把首次发生的气体快速充满安全气囊的气袋。这种气体发生器将在2007年在欧洲投产,而北美则在2008年投产。

\

安装在车顶纵梁的帘式(头部)安全气囊

统计数据显示,侧面碰撞事故能够引起翻车事故。从1999~2003年的每一个年份中,在美国平均27.4万辆轻型车发生翻车事故——占整个碰撞事故死亡率的2%左右。尽管这样,翻车事故与死亡人数是不成比例的,占轻型车车祸死亡率的30%,而占SUV车祸死亡率的59%。在欧洲,翻车碰撞事故所占比例较低,但是仍受到人们的关注。

对于翻车事故关注的具体表现是开发第二种侧面安全气囊,这种安全气囊从车顶纵梁向下展开以保护乘员的头部。这种安全气囊称为帘式安全气囊或称为头部安全气囊。侧面帘式安全气囊是用于在侧面碰撞时保护乘员头部(见图10)。另一种变型产品就是翻车帘式安全气囊,它的设计是考虑到在翻车碰撞事故中通过调节碰撞阶段的气体发生的状态增强安全保护功能。

由TRW公司开发的帘式安全气囊在约5ms时间之内从车顶饰板/车顶内衬展开,并且向门槛(door sill)完全延展,约25~35ms内完成。

帘式安全气囊采用两种气体发生器技术,一种是上述的侧面混合型气体发生器(SHI),另一种是TRW公司拥有专利的冷态气体翻车气体发生器(ROI,Rollover lnflator)。两种技术都用于侧面碰撞和翻车时的乘员保护。为了使侧面混合型气体发生器(SHI)有效应用于翻车帘式气袋,以氦气替换通常用的氢气,采用氦气能够更快使气体发生器生成气体并且有助于在翻车过程中保持安全气囊的气袋充气。这种型式的气体发生器称为氦气—混合型气体发生器(SHI-He)(见图9)。翻车冷态气体发生器应用于帘式安全气囊,它用于侧面碰撞和翻车事故中(见图12)。翻车气体发生器(R01)是在高压下贮存的气体发生器(采用100%的氦气)。高压使得ROI气体发生器以冷态气体迅速充填安全气囊并保持安全气囊在更长的时间内(最长达6秒)充满气体——这是一个重要的特点,这是考虑到翻车比其它种类的碰撞持续时间更长的缘故。TRW的翻车气体发生器是是全球市场上首次在帘式安全气囊中采用冷态气体的气体发生器。而TRW公司持续不断的设计创新有助于公司在这种气体发生器中保持领先地位。这种类型的气体发生器产品已经在全球某些车辆上得到应用。

\

展望

TRW公司的新一代侧面碰撞用帘式安全气囊和翻车用帘式安全气囊将应用创新设计的2型混合型气体发生器(SHI 2)技术。这种气体发生器产生清洁、温暖气体,以使安全气囊在首次碰撞状态时所要求的压力,随后气体发生冷却并控制适当压力以在翻车时对乘员起到保护作用。

密封气袋技术在翻车事故中有助于保持和调节足够的气体膨胀压力,最大延长到6秒。

TRW公司的翻车安全气囊是一种外表有涂层的单片织网式(OPW:one-piece woven)构造。TRW公司的初期密封气袋应用多层气袋技术,它包括一层非常薄的膜层,粘结在单片织网式安全气袋上。这一创新设计有助于气体保持在安全气囊内。在2005年,TRW提出GEN III,这是一种带有涂层材料的极薄的具有先进密封气袋的技术,分布在单片织网帘式安全气囊气袋上,用于密封安全气囊织物表面。这种轻量化的涂层材料能更好使帘式安全气囊进行封装。

另一种设计就是用于侧面碰撞的帘式安全气囊的多层X—系绳链单片式织网概念,它使单片织物和多层气袋与一对内系绳链结合在一起,在安全气囊气袋缝制同时被编织进去。

发展中的市场

所有的北美汽车产量预计将有缓慢增长,从2006年的1580万辆增加到2011年的1650万辆。尽管这样,已付诸讨论的升级版的FMVSS214标准到2011年将要求100%的侧面碰撞安全保护——在所有的1650万辆车上安装侧面碰撞安全装置。

诸如本田和现代等汽车整车公司已经执行这些尚未决定的法规并把侧面安全气囊和帘式安全气囊作为标准配置。

其他汽车整车公司正在向前推动这些提案立法的时间表。到2006年年底,据估计,侧面安全气囊和帘式安全气囊在整个北美乘用车中装备率达到了40%。按照这种趋势发展下去,预计到2011年侧面安全气囊或帘式安全气囊将在北美销售的大多数车辆上普遍成为标准配置。

(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:elizabeth)

推荐好友:
加入收藏: 加入收藏夹
】【打印本页】【发表评论】【关闭窗口
 
   
   
 
联系电话:021-50325218
Copyright 2007 www.chebrake.com. All rights reserved.
© 2007 汽车制动网 版权所有|法律声明 沪ICP备13016240号-2