汽车设计:汽车安全气囊的设计开发!汽车气囊
随着科技的发展,安全的措施越来越多,各位老司机们,没事就练练手、开开车,杜杜小同志经常提醒要注意安全,可不能掉以轻心哟,不然下面这位小可就不开心了!
汽车安全也非常非常重要,其中安全气囊是直接关系到乘客安全的最重要的保护措施!
今天
漫谈君就和大家一起来聊聊
汽车安全气囊的设计开发
一、安全气囊
安全气囊是汽车的辅助约束系统,不能在保护乘员方面起主要作用,只能配合主约束系统(安全带)降低乘员的伤害值。因此,安全气囊的使用,只能减少或降低乘客的伤害程度。且在某种意义上说,如不和主约束系统配合使用,会导致乘客更大的伤害。因此,气囊主要在缓冲前碰撞或近似前碰撞严重性方面,补充安全带提供保护作用。实际事故统计表明,仅
有10%左右的事故能使气囊充气。
二、安全气囊的分类
1驾驶员防撞安全气囊
驾驶员防撞安全气囊装在方向盘上,分美式和欧式两种。美式气囊是假定驾驶员没有佩戴座椅安全带设计的,其容积较大,为60L。欧式气囊是假定驾驶员佩戴座椅安全带而设计的,容积较小,约40L。 
2前排乘员防撞安全气囊
由于副驾驶位置乘员在车内位置不固定且前方空间较大,因此为保护其撞车时免受伤害,设计的防撞安全气囊也较大。美式约160L左右,欧式约75L左右(后者考虑了乘员受座椅安全带的约束)。
3后排乘员防撞安全气囊
装在前排座椅上,防止后排乘员在撞车时受到伤害。
4侧面防撞安全气囊
装在车门上,防止驾驶员及乘员受侧面撞击。
三、安全气囊的组成及构件
1碰撞传感器
碰撞传感器对于各汽车制造厂生产的车辆,碰撞传感器的安装位置不尽相同,而且碰撞传感器的名称也不统一,例如有些碰撞传感器按照工作原理也称为加速度传感器。
1)按照用途的不同,碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器,用于检测碰撞时的减速度或惯性,并将碰撞信号传给气囊电脑,作为气囊电脑的触发信号;防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器,它与触发碰撞传感器串联,用于防止气囊误爆。
2)按照结构的不同,碰撞传感器分为机电式碰撞传感器、电子式碰撞传感器以及机械式碰撞传感器。防护碰撞传感器一般采用电子式结构,触发碰撞传感器一般采用机电结合式结构或机械式结构。
2气囊电脑
它是气囊系统的核心部件,大多安装在驾驶舱内中央控制台下面。气囊爆炸后,在气囊电脑中会存储碰撞数据和故障码,这些故障码用普通仪器无法清除。为了保证气囊工作的可靠性,很多汽车生产厂家建议气囊电脑一次性使用。但是气囊电脑的价格很高,因此很多具有气囊电脑数据修复功能的仪器被开发出来,通过读取并修复碰撞数据,可以实现气囊电脑的再次使用。
3气囊指示灯
气囊指示灯安装在仪表板上,用于指示气囊系统功能是否处于正常状态。正常情况下,打开点火开关后,气囊指示灯应点亮几秒钟后熄灭。如果气囊指示灯不亮、一直亮或在行驶途中突然点亮,表示气囊系统有故障,应及时检修。
4气囊组件
气囊组件包括气囊、气体发生器和点火器。
1)气囊按照安装位置的不同,气囊可以分为正面气囊和侧面气囊(气帘),或者分为驾驶员气囊、前排乘客气囊以及后排乘客气囊。为了提高乘客的安全性,有些轿车还在座位侧面和车门内侧等部位安装了安全气囊。
2)气体发生器功能是在点火器引爆点火剂时,产生气体向气囊充气,使气囊爆开。气囊发生器使用专用螺栓固定在气囊支架上,只有使用专用工具才能进行装配。气体发生器自安装之日起,应10年更换1次。
3)点火器安装在气体发生器的中央位置,作用是在触发碰撞传感器和防护碰撞传感器将气囊电路接通时,引爆点火剂,产生热量使充气剂分解。
5气囊系统线束连接器及保险机构
为了便于将气囊系统线束与其他电气系统线束区别开,目前大多数汽车的气囊系统线束采用黄连接器,也有采用深蓝或橘红连接器。连接器采用了导电性能和耐久性能良好的镀金端子,并设计有防止气囊误爆机构,以保证气囊系统可靠工作。
三、安全气囊的工作原理及工作内容
1工作过程
气囊爆发时的音量大约只有130分贝,在人体可忍受的范围;气囊中78%的气体是氮气,十分且不含毒性,爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末,对人体亦无害。工作过程如下:
2安全气囊打开的必要条件
1)车速一般在50公里/小时以上,但关键因素是碰撞发生时的加速度(在国家鉴定试验中,碰撞瞬时的加速度约为-40g);   
2)正面行驶;   
3)碰撞物体:刚性墙壁或障碍物;   
4)打开时间:在碰撞发生后的几十毫秒内。   
5)碰撞物体的刚性:车辆以50公里时速撞向墙壁和撞向沙堆的效果截然不同,因此50公里/小时只是相对速度,只有当实际碰撞满足条件时,安全气囊才会自动打开。
需要强调的是,系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。
四、安全气囊的设计
1性能要求
1)气囊完全膨胀时间ta是指从碰撞开始到气囊完全打开所用的时间,在ECE《关于安全气囊的有关规定》(草案)中,只规定了ta的最大允许值80ms。
2)气囊展开时间tb是指从点火开始到气囊完全打开所用的时间,在ECE《关于安全气囊的有关规定》(草案)中,只规定了tb的最小允许值15ms。
3)乘员的伤害程度是用头部伤害指数HIC、胸部加速度值等参数来评价的。在实车碰撞试验中,通过对试验用假人的头部伤害值、胸部加速度值、胸部位移量、腿部载荷等参数的测量与计算来综合评价车辆中座椅安全带、安全气囊等对乘员的保护作用。
2设计参数
1)决定尺寸的因素
安全气囊系统包含很多零件:方向盘、驾驶员安全气囊、乘客安全气囊、电控模块、时钟弹簧等等。对于DAB的设计,主要考虑DAB模块的布置空间。影响DAB模块的大小的主要因素是气袋容积和气体发生器。所以,设计DAB时要注意转向柱、时钟弹簧及方向盘骨架对设计空间的影响。
2)决定重量的因素
对于气囊模块主要是气袋、发生器及骨架的重量。
3安全气囊的系统设计
下图所示是一个四气囊系统,包括DAB(Driver Airbag)、PAB(Passenger Airbag)、SAB(Side Airbag)。方向盘上安装了电话和音响控制开关。时钟弹簧和方向盘安装在转向柱上。
4装配位置及定位