摘 要:给卡车前后加装统一高度的吸能块,能够解决因车辆间的保险杠高度不同导致的碰撞危险,是一种卡车安全新技术。主要原理是通过将卡车前后保险杠高度降低,与小汽车保持基本一致,这样,当小汽车追尾撞上卡车时,可以有效减少危险。通过加装前后吸能块,有效吸收车辆碰撞的能量,起到缓冲作用,与保险带、气囊同时起作用,将有效保护人员的生存空间。
关键词:卡车 抗撞 吸能 汽车安全
1 事故分析
使用模型来展示这一类事故的发生过程以及车辆相撞的危险所在。
1.1小汽车与卡车的追尾、正撞
一辆小汽车高速撞向一辆卡车,如图1-1中a)所示。事故发生后,小汽车插入卡车的后底部,如图1-1中b)所示。小汽车的头部并没有起到缓冲吸能的作用,而挡风玻璃部位直接撞上卡车车架后端,A柱变形,直接威胁人员的上半身和头部。如图1-1所示:
b)追尾发生后
图1-1 小汽车追尾
汽车安全气囊原理正因为卡车和小汽车的保险杠高度不同,小汽车完全处于弱势,这给小汽车的安全构成了严重威胁。尤其在高速公路上,车速都很快,将更加危险。
1.2卡车与卡车追尾、正撞或卡车撞墙
碰撞情形如图1-3、图1-4和图1-5所示。平头卡车在头部受碰撞的时候,因为没有像小汽车一样突出的头部来吸收碰撞的能量,而卡车的碰撞能量又相当大,车头很容易挤压变形,人员安全得不到保障。
2 加装等高度抗撞吸能块后的碰撞情形
为了降低以上事故的危险,本文对卡车结构提出两点改进意见:
(1)通过法规限定卡车保险杠的下限高度应该与小汽车保险杠的下部基本一致;
(2)卡车前后保险杠都加装吸能块总成。
首先,通过模型图直观表达等高度抗撞吸能块所起到的作用,后文将对吸能块总成进行详细的描述。
吸能块总成如图2-1和图2-2所示:
3 吸能原理
车辆保险杠不能太软,也不能太硬。软了,不足以抵抗碰撞变形;硬了,车身的其他部位将承受不了撞击而错位,人体也将承受不了惯性。因此,吸能结构才是最好的解决方案。要求现代汽车的设计要考虑碰撞能量的吸收,减缓冲击。
本文拟采用如图3-1所示的蜂窝状薄板结构来作为吸能块的材料。
此吸能块由厚度为1mm的碳素钢板制成,在正面受挤压的情况下,其能持续提供反力,因此能够减缓冲击,而且质量轻。
关于吸能块的设计,目前,已经有多家公司在研究、制造,卡车制造厂可以采购这种吸能块。本文不再论述吸能块的结构、材料和性能等,而对吸能块总成的结构进行设计。
4 吸能块总成的结构设计
吸能块总成在卡车车架上的布置如图4-1所示:
图4-1 吸能块总成在卡车上的布置
吸能块总成的主要零件包括:基板、吸能块、固定条、外罩和紧固螺栓。
基板:连接在车架后端,硬度较高,承受由吸能块传递来的碰撞冲击力,由较厚且硬度较高的钢板焊接制成。基板是整个吸能块总成的基础。基板上开有若干螺栓孔,用以固定基板本身和其他零件。
固定条:用来将吸能块固定在基板上,由普通钢板制成。两端用螺栓固定,便于安装和拆卸。
外罩:外罩由普通钢板制成,使用外罩主要是外观的考虑,并不用于承受载荷。
紧固螺栓:整个吸能块总成靠四颗螺栓紧固在车架上。紧固螺栓所承受的载荷较大,所以需采用直径较大的紧固螺栓。
保险杠高度下移,离地间隙大约20cm-30cm(如图4-1中c)所示),即使卡车与小汽车相撞,也能发挥作用。
吸能块总成设计成可拆卸,这样有三点好处:
(1)在购买卡车的时候,顾客可以选配吸能块总成;
(2)在一些应急情况下可以拆除吸能块总成,以增强卡车的通过性能;
(3)碰撞发生后,便于更换吸能块总成。
5 弊端分析
加装吸能块总成必然会减少卡车的离地间隙,离地间隙小必然会大大降低卡车的通过性,这是不可避免的。关于这一点,要看卡车制造厂对于卡车用途的定位。如若是长途运输的货运车,经常行使在高速公路上,那么此项改进是很有意义的。
可拆卸的吸能块总成,可以在一些应急情况下拆除,以增强卡车的通过性能。
6 结论
(1)通过统一保险杠的高度,可以减少大型车辆与小型车辆间的碰撞危险。制定相关规定,有一定的意义。
(2)在平头卡车保险杠中加装抗撞吸能块,可以提高卡车的抗撞性能。吸能块在碰撞过程中,均匀吸收碰撞能量,减缓碰撞冲击,可以保护人员,也保护车辆。
(3)吸能块与传统的保险带、安全气囊一起发挥作用,将使人员得到更好的保护。
(4)吸能块的功能也只是发挥在中等强度碰撞中,当碰撞能量过大时,吸能块最大变形后,仍然不能吸收大部分的碰撞能量,人员危险性仍然很大,车辆还是会严重损毁。
(5)发生此类事故后,修理卡车时,更换吸能块,保证安全性。
参考文献:
1. GB18320-2008三轮汽车和低速货车安全技术要求[s].
2. 司康。欧洲主要载货车安全技术的最新进展概述[J].重型汽车,2005(5):20-23
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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