论汽车安全气囊的发展

重庆科技学院函考专科毕业论文重庆科技学院函考专科毕业论文 论汽车安全气囊的发展论汽车安全气囊的发展 姓姓 名 名 学学 号号 专业名称专业名称 汽汽 车车 制制 造造 与与 检检 修修 毕业学校毕业学校 指导教师指导教师 论文评等 论文评等 指导教师签名 指导教师签名 2 2 0 0 1 1 7 7 年年 月月 日日 目录 摘要 1 关键词 1 一 认识安全气囊 1 二 安全气囊发展史 2 三 安全气囊的组成 2 四 全气囊分类 2 一 按保护对象和方位分类 3 二 按气囊数分类 3 五 安全气囊的工作原理 4 1 化学原理 4 2 物理原理 5 六 安全气囊的起爆条件 5 七 安全气囊的优缺点 6 八 使用安全气囊注意事项 6 九 安全气囊的改进 7 十 安全气囊的发展趋势 7 参考文献 8 论汽车安全气囊的发展论汽车安全气囊的发展 摘要摘要 安全气囊是汽车被动安全中一项技术含量很高的安全系统装置 只有在发现碰撞之后 这个系统才会起作用 一般安装在车内前方 正副驾驶 位 侧方 车内前排和后排 和车顶三个方向 在装有安全气囊系统的容器 外部都印有 Supplemental Inflatable Restraint System 简称 SRS 的字样 直译成中文 应为 辅助可充气约束系统 旨在减轻汽车碰撞后 乘员因惯 性发生二次碰撞时的伤害程度 从而达到保护驾乘人员生命安全的目的 关键词关键词 安全气囊 安全气囊 发展发展 运用运用 一 认识安全气囊一 认识安全气囊 汽车安全气囊系统 简称 SRS Supplemental Infalatable Restraint System 直译成中文 应为 辅助可充气约束系统 英文名称中强调了安 全气囊是辅助性的设备 应该与安全带配合工作才能起到最佳的保护作用 安 全带与安全气囊是配套使用 没有安全带 安全气囊的安全效果将要大打折扣 据调查 单独使用安全气囊可使事故死亡率降低 18 左右 单独使用安全带可 使事故死亡率下降 42 左右 而当安全气囊与安全带配合使用时可使事故死亡 率降低 47 左右 由此可 见 只有两者相互配合 才能最大可能的降低事 故的死亡率 安全气囊 系统必然作为安全带的 辅助系统出现 随着整 车被动安全重要性的深 入人心 在一些高档豪 华车中车现了高达 30 几 个气囊从颈部 膝部 甚至是在车顶的两侧会 配有两条管状气囊 在 意外情况发生时能够有 效的缓解来自车顶上方 的下压力 配合侧面气 帘能够有效的保护乘客的头部和颈部 膝盖部分的气囊位于前排驾驶座椅内 一旦打开能够有效保护后排乘客的腰下肢体部位 从而也能缓解来自正面碰撞 的前冲力 车外气囊系统又叫保险杠内藏式气囊 当汽车在正面碰撞行人时 气囊迅速向前张开和向两侧举升 托起被撞行人同时防止行人跌向两侧 二 安全气囊发展史二 安全气囊发展史 力帆 suv 主气囊 安全气囊从 1952 年就取得了专利 但在应用推广中经历了几上几下的波折 足足走过了 30 多年的漫长路途 直至 1984 年 汽车碰撞安全标准 FMVSS208 在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施 其中规定从 1995 年 9 月 1 日 以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊 同时还要求 1998 年以后的新轿 车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊 自此才确认了安全气囊的作用 如今 这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品 种类也发展 为正面气囊 侧面气囊 安全气帘等等 各国生产的中高级轿车 大多数都装有安全气囊 有些轿车已将安全气囊列入必装件 在国内 随着 CMVDR294 碰撞 安全法规的 开始实施 国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高 但目前除了极 少数高级车装备了侧面气囊之外 大部分车型还只是安装了正面气囊 三 安全气囊的组成三 安全气囊的组成 安全气囊系统主要由 传感器 微处理器 气体发生器和气囊等主要部件组 成 驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内 因此 当您看见方向盘上 标有 SRS 或 Airbag 字样 就可知此车装有安全气囊 传感器和微处理器 用以判断撞车程度 传递及发送信号 气体发生器根据信号指示产生点火动作 点燃固态 燃料并产生气体向气囊充气 使气囊迅速膨胀 气囊装在方向盘毂内 紧靠缓冲垫处 其容量约 50 至 90 升不等 做气囊的布料具有很高的抗拉强度 多以尼龙材质 制成 折叠起来的表面附有干粉 以防安全气囊粘着在一起在爆 发时被冲破 为了防止气体泄漏 气囊内层涂有密封橡胶 同时气囊设有安全 阀 当充气过量或囊内 压力超过一定值时会自动泄放部分气体 避免将乘客挤 压受伤 气囊中所用的气体多是氮气 四 安全气囊分类四 安全气囊分类 安全气囊安装位置 试震弹簧 前排安全气囊一般安装在方向盘内 防止驾驶员与转向盘 仪表板及前挡 风玻璃发生碰撞 对前排乘员进行保护的气囊 装在仪表板内 防止乘员与仪 表板 前挡风玻璃发生碰撞 后排乘员进行保护的气囊 后排气囊一般安装在前排座椅的靠背上后部或头枕内部 防止乘员与前排 座椅发生碰撞 由于后排乘员受到的伤害程度较轻 后座椅安全气囊一般只在 高级轿车上使用 一 按保护对象和方位分类 一 按保护对象和方位分类 1 驾驶员安全气囊 DAB Driver Airbag 2 前排乘客安全气囊 PAB Passenger Airbag 3 前排座椅安全气囊 FSAB Frontal Side Airbag 4 后排座椅安全气囊 RSAB Rear Side Airbag 5 安全气帘 IC Inflatable Curtain 6 膝部安全气囊 KAB Knee Airbag 7 行人保护安全气囊 Passenger Airbag 二 按气囊数分类 二 按气囊数分类 1 单气囊 双气囊 目前在国内生产的中低档轿车中标配的气囊个数是 1 2 个 一般都是在车 辆的驾驶和副驾驶位置各一个 用来保护前排成员在车辆发生猛烈撞击时对胸 部和脑部的有效保护 单气囊示意图 2 四气囊 四气囊示意图 在一些中档的 B 级车中 一般都会装有四个气囊除了位于驾驶 副驾驶位 的两个 在它的侧面车门内也装有两个 3 多气囊 多气囊示意图 在一些高档车中像以安全性著称的 瑞典的沃尔沃轿车在它的旗舰车型中 全车配备了 6 个气囊和 18 个气帘 分别位于车内前排正副驾驶位 前后车门两 侧各两个 18 个气帘分布在前后挡风玻璃处 侧面视窗处 对来自各个方向的 撞击提供最有效的保护 五 五 安全气囊的工作原理安全气囊的工作原理 1 1 化学原理 化学原理 汽车的安全气囊内有叠氮化钠 NaN3 或硝酸铵 NH4NO3 等 物质 当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时 这些物质会迅速发生分解反应 产生大量气体 充满气囊 叠氮化钠分解产生氮气和固态钠 硝酸铵分解产生 大量的一氧化二氮 N2O 气体和水蒸气 2 2 物理原理物理原理 典型的气 囊系统包括二个组成部分 探测碰撞点火装置 或 称传感器 气体发生器的气囊 或称气袋 当传感器开关启动后 控制线路即 开始处于工作状态 并借着侦测 回路来判断是否真有碰撞发生 如果讯号是同 时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用 由于汽车的发电机及蓄电池 通常都处于车头易受损的部位 因此 安 全气囊的控制系统皆具有自备的电源 以确保作用的发挥 在判定施放安全气囊的条件正确之后 控制回路便会将电 流送至点火器 借着瞬时快速加热 将内含的氮化 钠推进剂点燃 在近乎爆 炸的化学反应快速发生的同时 会产生大量无害的以氮气为主的气体 将气囊 充气至饱满的状态 并借着强大的冲击 力 气囊能够冲开方向盘上的盖而完全 展开 以保护驾驶者头部不受伤害 同时在推进剂点燃的过程之中 点火器总 成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体 随即气 囊可由设计好的小排气口排气 以发挥逐渐缓冲功能 并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线 需要特 别说明的是 传感器只有在满足了 一定的条件下才会工作 安全气囊的传感器 的设计有很多种 有一部分是采用摆锤或杠杆式开关 还有的是弹簧负载的转 轮式 此外还有用水银开关的产品 但不论 感测器开关型式如何 都必须有足 够的撞击力才能使得开关启动 同时这个撞击力必须来自正的方向才行 通常 这个撞击力约等于以时速 25 公里至 50 公里左右碰 撞固定物所产生的结果 当 汽车受到这种高速碰撞时 装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传 感器 就可检测到车速突然减速 并将这一信号迅速传递给 安全气囊系统的控 制电脑 电脑在经过分析确认之后 才会引爆安全气囊包内的电热点火器 使 气囊发生迅速膨胀 其内部压力增高 吸收冲撞能量 从而起到保护驾乘人员的 安全的作用 六 安全气囊起爆条件六 安全气囊起爆条件 为了保证安全气囊在适当的时候打开 汽车生产厂家都规定了气囊的起爆 条件 只有满足一定条件 气囊才会爆炸 虽然在一些交通事故中 车内乘员 碰得头破血流 甚至出现生命危险 车辆接近报废 但是如果达不到安全气囊 爆炸的条件 气囊还是不会打开 安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度 从理论上讲 只有车辆的正前 方左右大约 60 之间位置撞击在固定的物体上 速度高于 30KM h 这时安全气 囊才可能打开 这里所说的速度不是我们通常意义上所理解的车速 而是在试 验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度 实际碰撞中汽车的速度高于试验 速度气囊才能打开 汽车发生碰撞时的主要受力部位是保险杠和车身纵梁 为了缓冲碰撞时的 冲击力 车身前部大都设计有碰撞缓冲区 而且车身的刚度公布也是不均匀的 在一些事故中 例如当轿车与没有后部防护装置的卡车发生钻入性追尾事故 或轿车碰撞护栏后发生翻车事故 或发生车身侧面碰撞等 这样的事故往往没 有车身前部的直接撞击 主要是车身上部和侧面发生碰撞 碰撞车身部位的刚 度很小 虽然车舱发生了很大的变形 造成了车内乘员受伤或死亡 但是由于 碰撞部位不对 有时候气囊并不能打开 七 安全气囊的优缺点七 安全气囊的优缺点 优点 当发生交通事故时能有效的保护驾乘人员的安全 缺点 1 制造成本高 2 维修技术要求高 3 为一次性用品 使用过后需要更换总成 4 气囊可能在很低的车速时打开 汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时 乘员和驾驶员系上安全带即可 完全不需要安全气囊展开起保护作用 如果这 时展开气囊反而会造成不必要的浪费 甚至还可能因安全气囊的展开加重碰撞 伤害 5 气囊的启动会对乘员造成伤害 安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板 并且在瞬间展开充气 很可能对乘员造成冲击 产生的灼热气体也会灼伤乘员 和驾驶员 6 当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时 气囊系统的启动不仅起不 到应有的保护作用 还可能会对乘员造成一定的伤害 八 使用安全气囊注意事项八 使用安全气囊注意事项 1 安全气囊必须与安全带一起使用 如果不系好安全带 即使有气囊 在碰撞时也可能造成严重伤害甚至死亡 在撞车事故中 安全带可以减小乘员撞击车内物体或被抛出车外的危险 而气囊 是用来与安全带协同工作而不是用来取代安全带的 种种迹象表明 安全气囊必 须与安全带一起使用 2 乘车时与气囊保持合适的距离 如果离气囊太近 可能会受到严重伤害 在撞车前和撞车过程中 安全带可 以保持住乘员的位置 切记 即使有气囊 也要系好安全带 并且驾驶员应当在保 证能够操控车辆的前提下尽量靠后坐 3 安全气囊为一次性产品 每个气囊只能使用一次 引爆后须回厂换一个新的气囊 不可重复使用 4 修理气囊的特征显示 要注意观察位于仪表板上的安全气囊报警灯 在正常情况下 点火开关转到 ACC 或 ON 位置时 报警灯会亮大约 6 s 进行自检 然后熄灭 若报警灯一直亮 则 表明安全气囊系统有故障 应立即进行修理 否则会产生不良后果 5 要尽快清理残留物 当安全气囊充气时 随着氮气产生 会有相当大的声响和烟雾 这些是无害的 但 务必要尽快将残留物清洗掉 以防止皮肤过敏 6 如果前排装备了安全气囊 不要让 6 岁或 140CM 以下的儿童坐在前座 更不要将婴儿座椅安置在前乘客座 7 不要再仪表板及其气囊周边放置其它物品 以免气囊工作时误伤驾乘人 员 九 安全气囊的改进九 安全气囊的改进 从安全气囊在使用过程中存在的缺陷可知 现有安全气囊的基本设计目标 是用来对付严重交通事故的 但在一些不太严重 的事故中 系统反应过度 反而会对驾乘人员施加作用过大 适得其反 造成不必要的伤害 针对实际使用中存在的问题 更希望在安全气囊展开之前 安全气囊系统 能够精确感应汽车发生的碰撞 并按照程序来判断碰撞事故的严重程度 如果 碰撞级别比较低的话 只需将安全带的预紧机构拉紧即可 如果碰撞级别比较 高 需要启动安全气囊 则将点燃气囊的指令传递给气囊系统 这也就是要求 安全气囊系统能够准确地感应所发生的碰撞事故 并且能模仿人脑 根据实际 的碰撞程度来判别安全气囊是否需要展开 有一定灵活性 并且能够针对不同 体形的乘员适当的调整安全气囊 十 安全气囊的发展趋势十 安全气囊的发展趋势 随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的提高 汽车安全技术中的安 全气囊技术近年来也发展得很快 智能化 多安全气囊是今后整体安全气囊系 统发展的必然趋势 新的技术可以更好地识别乘客类型 采取不同的保护措施 系统采用重量 红外 超声波等传感器来判断乘客与仪表板远近 重量 身高等因素 进而在 碰撞时判断是否点爆气囊 采用 1 级点火还是多级点火 点爆力有多大 并与 安全带形成总体控制 通过传感器 气囊系统还可以判断出车辆当前经历的碰 撞形式 是正面碰撞还是角度碰撞 侧面碰撞还是整车的翻滚运动 以便驱动 车身不同位置的气囊 形成对乘客的最佳保护 网络技术的应用也是安全气囊系统的发展方向 在汽车网络中 有一种应 用面比较窄 但是非常重要的网