本篇汽車與安全論文研究車輛安全氣囊系統(tǒng)，安全氣袋只是撞擊時(shí)的第二道防線，第一防線是車頭的預(yù)折區(qū)域，這不是所有車都有的東西，譬如平頭車就欠缺點(diǎn)，但第二防線安全帶，則是現(xiàn)今汽車必有的裝備，而且它也是整個(gè)SRS系統(tǒng)中最重要的一環(huán)。安全氣囊系統(tǒng)與三點(diǎn)式安全帶一起使用，依據(jù)ECER294和CMVDR294法規(guī)，在剛性固定套、50km/h、假人符合FMVSS208 III型假人的試驗(yàn)條件下，正面0°、正面±30°時(shí)乘員傷害指標(biāo)限值。

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　　摘 要：汽車被動(dòng)安全性能已是當(dāng)今世界汽車技術(shù)發(fā)展的主流方向之一，汽車的被動(dòng)安全性更是汽車產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志，也成為新車設(shè)計(jì)所應(yīng)考慮的主要因素?，F(xiàn)在，世界上許多汽車制造廠及專業(yè)生產(chǎn)廠都在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)安全氣囊，今天的氣囊已經(jīng)發(fā)展到可以在任意方向的碰撞中(包括側(cè)向碰撞)起保護(hù)乘員頭部、軀干和膝部的作用。本文詳細(xì)介紹了汽車安全氣囊的概念、功用、發(fā)展歷史、結(jié)構(gòu)和原理、汽車碰撞法規(guī)及我國(guó)的有關(guān)法規(guī)，同時(shí)闡述了哈飛賽豹安全氣囊的組成及實(shí)驗(yàn)等。

　　關(guān)鍵詞：汽車;安全氣囊;研究

　　1 汽車安全氣囊的概念

　　安全氣囊的全名稱應(yīng)為SRS AIRBAG，而SRS是英文Supplemental Restraint System的縮寫，直譯為輔助防護(hù)系統(tǒng)或輔助約束系統(tǒng)，是輔助防護(hù)系統(tǒng)中能夠起緩沖作用的一種裝置，由于氣囊屬于安全裝備之一，所以一般也稱為“安全氣囊(Safe Air Bag)”。

　　2 汽車安全氣囊的功用

　　當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，汽車與汽車或汽車與障礙物之間的碰撞稱一次碰撞。一次碰撞后，汽車速度將急劇變化，駕駛員和乘員就會(huì)受到慣性力的作用而向前運(yùn)動(dòng)，并與車內(nèi)的方向盤、擋風(fēng)玻璃或儀表板等物件發(fā)生碰撞，這種碰撞稱為二次碰撞。

　　在一般的前方撞擊意外中，第一保護(hù)你的防線就是車頭的預(yù)折區(qū)域(Crumble Zone)。這個(gè)預(yù)折區(qū)域透過(guò)變形來(lái)吸納或分散撞擊力，當(dāng)車輛因撞擊而停頓，但突然的減速力仍會(huì)使得乘員的上身不自控地向前沖的時(shí)候，安全帶便發(fā)揮它的功能了——它舒緩你上身的前沖運(yùn)動(dòng)。不過(guò)，如果撞擊力巨大的話，安全帶亦不能有效的制止這種運(yùn)動(dòng)，你的頭部和上身仍然會(huì)向前沖，這便是安全氣袋出場(chǎng)的時(shí)候了，當(dāng)它充氣彈出時(shí)，便能夠在你的頭部和胸部做成一種護(hù)墊的功能，避免了這些部位直接撞擊到轉(zhuǎn)向盤或儀表板上，安全氣袋充氣的時(shí)間并不會(huì)很長(zhǎng)，當(dāng)司機(jī)側(cè)或乘客接觸到安全氣袋后，氣袋內(nèi)的氣體便會(huì)從一個(gè)或多個(gè)孔洞中瀉走，而對(duì)自呼吸氣囊，只通過(guò)氣袋織物間隙孔洞瀉出，利用氣囊背面排氣節(jié)流或本身阻尼作用來(lái)吸收人體慣性力產(chǎn)生的動(dòng)能，達(dá)到保護(hù)人體的目的。

　　3 汽車安全氣囊的發(fā)展歷史

　　梅塞德思——奔馳公司宣稱：他們是汽車安全氣囊的發(fā)明者。1980年他們即設(shè)立研究計(jì)劃，將氣囊引入汽車座椅安全系統(tǒng)中，1987年他們開始安裝前排副座安全氣囊，到1992年，司機(jī)側(cè)安全氣囊已成為該公司銷售汽車的標(biāo)準(zhǔn)安裝設(shè)備。事實(shí)上，安全氣囊發(fā)明的歷史可以追溯得更遠(yuǎn)，德國(guó)此項(xiàng)專利的申請(qǐng)時(shí)間是1951年，而美國(guó)是1952年，其實(shí)，對(duì)這種安全方式表面出最大興趣的應(yīng)該是美國(guó)人，因?yàn)槊绹?guó)人不喜歡綁安全帶。

　　SRS氣囊系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程可以概括為：發(fā)明于20世紀(jì)50年代，開發(fā)于60年代，應(yīng)用于70年代，發(fā)展于80年代，推廣于90年代。SRS氣囊技術(shù)從發(fā)明到現(xiàn)在短短的50年內(nèi)能發(fā)展到當(dāng)今水平，與以下幾個(gè)條件是密不可分的：(1)SRS氣囊系統(tǒng)的發(fā)明;(2)汽車公司不斷改進(jìn)SRS氣囊系統(tǒng)并提高其技術(shù)水平;(3)保險(xiǎn)公司和消費(fèi)者協(xié)會(huì)對(duì)應(yīng)用SRS氣囊系統(tǒng)的積極態(tài)度;(4)政府法規(guī)的強(qiáng)制作用。

　　4 汽車安全氣囊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理

　　4.1 SRS氣囊分類。SRS氣囊系統(tǒng)發(fā)展四十多年來(lái)，按其總體結(jié)構(gòu)分為機(jī)械式SRS氣囊系統(tǒng)和電子式SRS氣囊系統(tǒng)兩大類。

　　按SRS氣囊的數(shù)量可分為單SRS氣囊系統(tǒng)、雙SRS氣囊系統(tǒng)和多SRS氣囊系統(tǒng)。單SRS氣囊系統(tǒng)只裝備有駕駛員氣囊。雙SRS氣囊系統(tǒng)裝備有駕駛員和前排乘員兩個(gè)氣囊。多SRS氣囊系統(tǒng)裝備有3個(gè)或3個(gè)以上氣囊，無(wú)論SRS氣囊系統(tǒng)氣囊數(shù)量多少，均可采用一個(gè)SRS專用電腦控制。按SRS氣囊系統(tǒng)的功用可分為正面SRS氣囊系統(tǒng)和側(cè)面SRS氣囊系統(tǒng)兩大類。用于側(cè)面碰撞的頭部保護(hù)系統(tǒng)如：頭胸側(cè)碰撞氣袋(Head-Thorax Side-Impact Airbag)、充氣管狀結(jié)構(gòu)(ITS-Inflatable Tubular Structure)、充氣簾幕(Inflatable Curtain)等。

　　其他形式的氣囊還有：前碰撞沖擊中，用于保護(hù)乘員的乘員艙艙頂懸掛氣囊，如日本的119氣囊;前碰撞中，保護(hù)乘員腳、足踝及小腿的充氣腳墊[Inflatable Carpet(InCa)]。

　　4.2 SRS氣囊組成。電子式SRS氣囊系統(tǒng)的組成部件分布在汽車的不同位置。雖然各型汽車SRS氣囊系統(tǒng)采用部件的結(jié)構(gòu)和數(shù)量有所差異，但其基本組成和工作原理都大致相同。

　　對(duì)于三點(diǎn)傳感系統(tǒng)，SRS氣囊系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)主要由碰撞傳感器(包括左前碰撞傳感器和右前碰撞傳感器)、輔助防護(hù)系統(tǒng)指示燈(SRS指示燈)、帶防護(hù)碰撞傳感器的輔助防護(hù)系統(tǒng)控制組件(SRS控制組件，簡(jiǎn)稱SRS電腦)和輔助防護(hù)氣囊組件(SRS氣囊組件)四部分組成。氣囊組件主要由SRS氣囊、氣體發(fā)生器和點(diǎn)火器等組成。

　　4.3 SRS氣囊系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)程。在SRS氣囊系統(tǒng)工作過(guò)程中，乘員氣囊與駕駛員氣囊的動(dòng)作過(guò)程基本相同。當(dāng)汽車以車速50km/h與前面障礙物相撞時(shí)，SRS氣囊系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)序如下。

　　(1)碰撞約10ms后，SRS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)火劑并產(chǎn)生大量熱量，使充氣劑(疊氮化鈉藥片)受熱分解，駕駛員尚示動(dòng)作。(2)碰撞約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。(3)碰撞約60ms，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。(4)碰撞約110ms后，大部分氣體已從氣囊逸出，駕駛員身體上部回到座椅靠背上，汽車前方恢復(fù)視野。(5)碰撞約120ms后碰撞危害解除，車速降低至零。

　　由此可見，在SRS氣囊系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)程中，氣囊動(dòng)作時(shí)間極短。從開始充氣到完全充滿的時(shí)間約為30ms;從汽車遭受碰撞開始，到SRS氣囊收縮為止，所用時(shí)間極為短暫，僅僅為120ms左右，而人的眼皮眨一下所用時(shí)間約為200ms左右，因此，SRS氣囊動(dòng)作的狀態(tài)和經(jīng)歷的時(shí)間無(wú)法用肉眼來(lái)確認(rèn)，目前，世界上廣泛采用模擬人體來(lái)進(jìn)行碰撞試驗(yàn)。

　　5 汽車碰撞法規(guī)及我國(guó)的有關(guān)法規(guī)

　　由于汽車事故造成的巨大損失，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)汽車碰撞安全性作出強(qiáng)制性要求，并建立了各自的法規(guī)。法規(guī)中比較有代表性的是美國(guó)的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全法規(guī)FMVSS(Federal Motor Vehicle Safety Standards)和歐洲的聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECE法規(guī)(Economic Commission for Europe)，其它如日本(保安基準(zhǔn))、加拿大(CMVSS)、澳大利亞(ADR)等國(guó)家的法規(guī)基本上是參照美國(guó)和歐洲的法規(guī)制定的。我國(guó)也逐漸對(duì)汽車安全性有了足夠的重視，并對(duì)汽車實(shí)行了50項(xiàng)強(qiáng)制性安全法規(guī)，其中主動(dòng)安全37項(xiàng)，被動(dòng)安全13項(xiàng)。

　　一般將汽車安全標(biāo)準(zhǔn)分為主動(dòng)安全(事故預(yù)防能力)和被動(dòng)安全(事故后果減輕能力)。主動(dòng)安全主要指涉及人(身體狀況、注意力、操縱)、車(視野、舒適性、制動(dòng)性、操縱方式)和環(huán)境(天氣、交通)等方面標(biāo)準(zhǔn)。被動(dòng)安全主要指涉及在事故時(shí)減少和減輕乘員及行人、車輛損失的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的技術(shù)法規(guī)是中國(guó)機(jī)動(dòng)車設(shè)計(jì)規(guī)則CMVDR(China Motor Vehicle Design Rule)，CMVDR法規(guī)體系的構(gòu)成形式參照美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS)，技術(shù)要求和試驗(yàn)方法主要采用(ECE)汽車法規(guī)，少數(shù)項(xiàng)目歐洲沒(méi)有規(guī)定，則選擇參照采用美國(guó)FMVSS和日本保安基準(zhǔn)。

　　6 哈飛賽豹安全氣囊的組成及實(shí)驗(yàn)

　　6.1 哈飛賽豹安全氣囊的組成。(1)駕駛員、乘員雙側(cè)前氣囊組成：a.駕駛員前氣囊模塊總成DAB(Driver Air Bag)、模塊與轉(zhuǎn)向盤安裝螺母、轉(zhuǎn)向盤本體與轉(zhuǎn)向柱管緊固螺栓。b.副駕駛員前氣囊模塊總成PAB(Priver Air Bag)。c.電控單元ECU(Electronic Control Unit)。d.轉(zhuǎn)向盤本體總成SW(Steering Wheel)。e.時(shí)鐘彈簧CS(Clock Spring)。(2)駕駛員單側(cè)前氣囊組成：a.駕駛員前氣囊模塊總成DAB(Driver Air Bag)、模塊與轉(zhuǎn)向盤安裝螺母、轉(zhuǎn)向盤本體與轉(zhuǎn)向柱管緊固螺栓。b.PAB模塊飾蓋。c.電控單元ECU(Electronic Control Unit)。d.轉(zhuǎn)向盤本體總成SW(Steering Wheel)。e.時(shí)鐘彈簧CS(Clock Spring)。

　　6.2 哈飛賽豹安全氣囊的試驗(yàn)。保護(hù)指標(biāo)滿足CMVDR294關(guān)于正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)則，并部分滿足ECER294的關(guān)于車輛碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)則。