非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊是否是較好的解決方案？

非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊是否是較好的解決方案？

美國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)FMVSS208對汽車設(shè)計(jì)者提出新的挑戰(zhàn)，使他們重新考慮駕駛員側(cè)面安全氣囊的形狀是否適應(yīng)新的要求。最新試驗(yàn)提出非對稱設(shè)計(jì)和非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊模塊特別向設(shè)有堅(jiān)固駕駛室的車輛提供了改進(jìn)的碰撞保護(hù)的可能性。

??? 迄今，標(biāo)準(zhǔn)的駕駛員安全氣囊的氣袋都設(shè)計(jì)成對稱圓形樣式，這種構(gòu)造在所有的轉(zhuǎn)向狀態(tài)（當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)則安全氣囊模塊也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)）提供相同的平均的保護(hù)能力。

??? 但是最近通過的安全法規(guī)諸如美國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)（FMVSS）208和新車設(shè)計(jì)趨向于使用以配合每種車輛內(nèi)飾樣式為特點(diǎn)的安全氣囊氣袋的非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊模塊。

??? 一、用戶試驗(yàn)和法規(guī)要求

??? 許多整車制造公司向全世界提供他們的產(chǎn)品并且必須滿足所有市場（北美、歐洲、亞太地區(qū)）。在各種不同的安全試驗(yàn)中有使用座椅安全帶的或不使用座椅安全帶的；有采用歐洲新車評估程序（EuroN-CAP）或美國新車評估程序（USN-CAP）以及使用偏置可變壁障（ODB：offsetdeformablebarrier）或剛性壁障（rigidbarri-er）。這些不同種類的試驗(yàn)對駕乘員約束系統(tǒng)的構(gòu)造提出了潛在的碰撞要求。一些制造公司選擇開發(fā)適用于不同市場的約束系統(tǒng)部件，以便更有效、更精細(xì)地開發(fā)全球資源。

??? 在車輛乘員約束系統(tǒng)的開發(fā)過程中設(shè)計(jì)人員采用試驗(yàn)設(shè)計(jì)矩陣（DoE：DesignofExperiments），調(diào)研了一切能影響乘員約束系統(tǒng)的參數(shù)，直至達(dá)到最大程度的降低乘員傷害的最優(yōu)解。在這些參數(shù)中包括座椅安全帶負(fù)荷限制器、座椅安全帶預(yù)緊器、安全氣囊氣體發(fā)生器的性能、安全氣囊氣袋的外形尺寸、安全氣囊氣袋通風(fēng)孔和轉(zhuǎn)向管柱變形特性值。雖然如此，車輛本身結(jié)構(gòu)的剛度仍是對乘員安全約束系統(tǒng)性能的主要影響因素之一。

??? 另一個(gè)重要參數(shù)就是安全氣囊的氣袋形狀，這可能在解決一系列碰撞問題中起著重要作用。根據(jù)FMASS208法規(guī)規(guī)定進(jìn)行40km/h0°試驗(yàn)（使用無安全帶的50百分位的假人）通過在垂直方向上把圓形安全氣囊的中心偏移1OOmm（形成非對稱氣袋形狀），胸部減速度值能夠改善達(dá)到20％的水平，低于以前的限值。與此同時(shí)所有其它傷害指標(biāo)能夠保持在它們的原先水平上。非對稱氣袋具有高性能保護(hù)能力，以改善傷害值。

??? 有相當(dāng)多數(shù)量的汽車很難通過無安全帶的新FMASS208法規(guī)的碰撞試驗(yàn)（見圖1）。根據(jù)FMVSS208法規(guī)中等尺寸汽車在TRWAutomotive（美國天合汽車集團(tuán)）汽車安全系統(tǒng)公司進(jìn)行的30°斜角碰撞模擬試驗(yàn)顯示其傷害值改進(jìn)最大達(dá)到60%。這是通過改變對稱安全氣囊的標(biāo)準(zhǔn)圓形氣囊而得到的數(shù)值（見圖2）。

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??? 二、安全氣囊氣袋形狀的確定

??? 安全氣囊的氣袋形狀應(yīng)該適合車內(nèi)內(nèi)飾布置。根據(jù)碰撞與OOP（outofposition）的要求，氣袋的幾何形狀可應(yīng)用數(shù)據(jù)分析方法加以定義。而氣袋則通過實(shí)際的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)加以驗(yàn)證試驗(yàn)（見圖3）。各種不同的優(yōu)化閉環(huán)（系統(tǒng)）借助于數(shù)據(jù)計(jì)算方法（見圖4）被用于驗(yàn)證最有效的安全氣囊氣袋形狀最優(yōu)安全氣囊首先在整個(gè)約束系統(tǒng)中通過數(shù)據(jù)試驗(yàn)以確定不同的動(dòng)態(tài)性能和00P外形。當(dāng)氣囊的氣袋形狀被精確修正以后便開始進(jìn)入實(shí)際的試驗(yàn)階段（見圖5和圖6）。

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??? 任何新的氣袋形狀必須滿足和超過業(yè)已確定的低傷害值，這些數(shù)值是在其他外形通過諸如美國的新車評估程序（USN-CAP）和OOP試驗(yàn)而獲得的標(biāo)準(zhǔn)圓形安全氣囊的情況下達(dá)到的。

??? 而非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊的更多優(yōu)點(diǎn)則是傷害值將保持在與所有轉(zhuǎn)向盤位置，即所謂的“必須注意”（“duecare”）位置相等的水平上。

??? 三、非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊模塊的原理

??? 靜態(tài)安全氣囊模塊和旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)向盤安裝在兩個(gè)裝置之內(nèi)。已經(jīng)取得專利的在安全氣囊中的錐輪裝置（Conegear）對轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，并由此經(jīng)常使安全氣囊保持在0°位置。轉(zhuǎn)向盤中心與轉(zhuǎn)向管柱中心對準(zhǔn)（見圖7）。轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向管柱兩者的轉(zhuǎn)速也保持相同。只有一個(gè)固定點(diǎn)必須提供給轉(zhuǎn)向管柱開關(guān)。這種工作原理的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是擁有專利的錐輪裝置，只應(yīng)用于安全氣囊模塊和轉(zhuǎn)向盤之間作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。這意味著轉(zhuǎn)向力直接作用于轉(zhuǎn)向管柱而不是作用于錐輪裝置上。所以錐輪裝置具有最小磨損由此更方便滿足可靠性的質(zhì)量要求。

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??? 四、舒適性與設(shè)計(jì)特點(diǎn)

??? 非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊模塊推薦使用多功能開關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)駕駛員將在相同位置上使用開關(guān)。轉(zhuǎn)向臂開關(guān)（drop-armswitch）（用于轉(zhuǎn)向信號、刮水器等）能夠作為集成于非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊模塊內(nèi)的多功能開關(guān)。附加的設(shè)計(jì)單元和儀表板顯示器部分也能集成于非旋轉(zhuǎn)式駕駛員安全氣囊模塊內(nèi)。

??? 五、安全性能提高，設(shè)計(jì)自由度增加

??? 駕駛員安全氣囊模塊能提供更大的設(shè)計(jì)自由度，使氣袋的形狀能夠適用于每一種車輛的內(nèi)部布置。

??? 在TRW進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析與實(shí)際試驗(yàn)分析中，表明非對稱式安全氣囊能為即使未使用安全帶的駕駛員提供較大的降低傷害的能力，在分析調(diào)研中獲知在FMASS20830°斜角試驗(yàn)防止頭部與A柱碰撞的試驗(yàn)中最大傷害值的改善水平達(dá)到60%。與此同時(shí)，最優(yōu)傷害值在美國新車評估程序和OOP靜態(tài)試驗(yàn)中幾乎未發(fā)生變化。

??? 除了非旋轉(zhuǎn)式安全氣囊能夠提供更好性能以外，也實(shí)現(xiàn)了更好的舒適性和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，儀表板顯示器能夠設(shè)置于駕駛員安全氣囊模塊中。轉(zhuǎn)向臂開關(guān)也能夠集成于非旋轉(zhuǎn)式安全氣囊模塊中作為輔助多功能開關(guān)，有利于降低附加成本。

??? TRW首先研發(fā)的非對稱安全氣囊已于今年投入批量生產(chǎn)，為歐洲整車公司配套之用。