汽车的安全设计

汽车的安全设计汽车的安全设计 汽车的安全设计 车辆在安全方面有两种要求 第一种是主动安全 既提高 车辆行驶的稳定性 要求防范事故于未然 另一种是被动安全 要求在发生碰撞时能够保护乘员 在碰撞事故中 要使车厢的 变形减至最小 并且要使乘员在车厢内移动发生第二次碰撞的 机会最小 那么汽车的主动安全系统和被动安全系统又包括哪 些内容呢 车辆主动安全系统 1 制动系统在安全方面的设计 a 机械系统 1 比例分配阀 防止后轮先于前轮抱死而侧滑 2 用盘式制动器取代鼓式制动器 前者制动稳定性好 3 串联式制动总泵 即使在有一条制动管路发生泄漏的前 提下 也可以有另外一条管路保留一部分制动力 b 电子控制系统 通过下列电子控制系统的精确控制 可以把车辆的制动稳定性提高到前所未有的水平 2 距离检测自动巡航控制 通过距离传感器检测与前车的距离 由电脑计算出在不同 车速的安全距离 从而控制动力系统和制动系统工作 始终自 动保持与前车的安全距离 可以降低驾驶过程中由于驾驶员的 疏忽或驾驶不熟练而造成的危险 3 轮胎气压不足警示系统 当轮胎气压由于泄漏或其他原因低于标准值时 此系统的 主控电脑可以通过传感器感知并向驾驶员提出警示信息 4 车速感应型动力转向 根据车辆在低速时需要较大的转向力 而在高速时则需要 较小的转向力这一原则 电脑根据车速自动控制转向力大小 提高高速行驶时转向的稳定性 车辆被动安全系统 1 安全车身 goa 车身 2 安全带及安全带预收紧装置 3 安全气囊 4 汽车专用安全调制玻璃 5 转向柱能量吸收装置 制动系统的机械部分 一 简述 制动系统与行车安全密切相关 其要完成车辆减速 停车 泊车等重要功能 所以它效能的可靠性直接影响驾驶的安全 二 制动系统的一般特性 1 制动性能衰退 长距离下坡行驶时 如果一直使用脚 制动器 不用发动机制动 由于摩擦的热量 制动衬片表面的 摩擦系数 物体对滑动的阻力的数值 系数越高 则阻力越大 会急剧下降 即使用力踩下制动踏板 制动器产生的制动力也 较小 2 汽阻 汽阻指的是制动器管路中的制动液达到沸点而 产生气泡的情况 在很长的下坡路上 如果不使用发动机制动 而一直使用脚制动器 则制动鼓或制动衬片便会由于摩擦而变 得极热 由于气体易于压缩 踩下制动踏板所产生的压力 首 先用于压缩气体 结果使制动效率降低 三 发动机制动 发动机制动是一种不使用脚制动器的制动车辆的方法 此 方法利用发动机的转动阻力减低车速 强迫曲轴转动的阻力由 于压缩气缸中的空气 运动部件之间的摩擦所形成 同一车速 下 档位越低曲轴转动越快 则曲轴的转动阻力随之增强 所 以发动机制动力随档位的降低而增强 四 如何提高制动系统的安全特性 1 串联式制动总泵 串联式制动总泵用于操纵分路式液 压系统 该总泵的特殊设计结构使其可以在一条管路发生故障 时 另一条管路仍可运作 以提供至少可用于停车的制动力 这是车辆上最重要的安全设备之一 2 比例分配阀 比例分配阀的作用就是就是从技术上使 后轮的实际液压曲线尽量接近理想液压曲线 防止后轮先于前 轮抱死而侧滑 制动力由轮胎与路面的摩擦产生 随车轮所承 受的载荷的增大而增大 车辆制动时 重心由于惯性要向前移 动 尤其是前轮驱动的车 致使前轮的载荷增加 后轮的载 荷减少 所以前 后轮所能产生的制动力也会以相同趋势变化 如果在前后轮上施加同样的制动力 载荷较轻的后轮会过早抱 死产生打滑 轮胎打滑时 轮胎与地面的摩擦力会变得极小 轮胎也不能保持与地面的充分接触 此时就可能出现横向摆尾 的现象 其后果非常危险 必须使后轮的制动力低于前轮 以防止后轮过早抱死 p 阀的作用就是自动减低由制动总泵输至后轮制动分泵的液压 其减低幅度与踩踏板的力成正比 3 用盘式制动器取代鼓式制动器 前者制动稳定性好 盘式制动器具有以下优点 散热性能好 结构简单 浸水 后效能恢复快 无需调整制动间隙 所以现代汽车多采用前后 四刹车盘式制动系统 4 时刻确保制动系统性能指标 1 制动力要足够大 2 制动力要同时均匀地施加在四个车轮 3 任何一个车轮都不能存在制动拖滞现象 4 实施制动时不能产生过大的振动和车身抖动 5 定期更换制动液 制动液的沸点根据其质量及所含水 分的不同而有很大差别 制动液易于吸收水分 使其沸点下降 不同的车辆在用户使用手册中对制动液的更换周期不尽相同 所以 一定要参照使用手册的要求定期检查更换制动液 并勿 使水份侵入制动系统电控部分 随着计算机技术在汽车上的应用 越来越多的制动稳定性 电子控制技术出现在现代汽车上 目前较常成熟的制动稳定性 电子控制技术已有七个之多 通过下列电子控制系统的精确控 制 可以把车辆的制动稳定性提高到前所未有的水平 1 制动防抱死 abs 2 车身稳定系统 vsc 3 牵引力控制 a trc 4 制动辅助 ba 5 电子制动力分配 ebd 6 下山辅助系统 dac 7 上山辅助系统 hac 这些电控系统的功能简单介绍如下 1 制动防抱死 abs 的功能 在摩擦系数低的路面上紧急制 动时 当制动系统内的摩擦阻力大于轮胎与路面之间的摩擦阻 力时 车轮就会抱死 车辆就会打滑 其结果 如果前轮抱死 车辆就不能转向 如果后轮抱死 在左右侧车轮与路面摩擦系 数的差别就会导致车尾偏摆 制动力在打滑率是 10 与 30 之 间时最大 abs 的设计就是不论道路情况如何 总使打滑率保 持在这个范围内 从而使制动安全性能最佳 2 牵引力控制 trc 的功能 在车辆起步或加速期间有 助于提高车辆的稳定性能 从而获得稳定有力的起步和加速 3 vsc 的功能 在转弯期间有助于车辆的稳定性 如果车辆因为转向过猛或行驶在光滑的路面上而处于打滑 状态时 转向不足或过度转向 该系统就会降低发动机输出 功率 同时控制施加在各个车轮上的制动力 来控制车辆重心 的偏转趋势 以帮助驾驶员控制行驶方向 vsc 车辆稳定控制 作为一个安全机构 能够在车辆转弯时提供极佳的稳定性 4 ebd 的功能 在前后左右车轮之间适当分配制动力 此 系统借助 abs 执行器 根据驾驶条件 将适当的制动力分配于 前 后轮之间 在转弯制动期间 此系统也控制左 右轮的制 动力 有助于保持车辆稳定性 5 制动辅助 ba 的功能 在紧急制动时 提供一个附加 的制动力来帮助没能及时形成较大制动力的驾驶员 制动助力 加快制动踏板的移动 当司机施加在制动踏板上的制动力不太 大时 增加制动力 使车辆的紧急制动性能最佳 6 下山辅助控制 dac down hill assist control 的功能 与发动机制动的道理相同 为了避免制动系统负荷过大 减轻 驾驶员负担 下山辅助控制在分动器位于 l 位置 车速 5 25km h 并打开 dac 开关的条件下 不踩加速踏板和制动踏板 下山辅助控制系统可以自动把车速控制在适当水平 下山辅助 控制系统工作时停车灯会自动点亮 7 坡起辅助控制 hac hill start assist control 的功能 霍尔效应式车速传感器既可以感知车速又可以感知转子的旋转 方向 并灵敏度很高 0km h 既可感知 当档位位于前进档 而车轮产生后退趋势时 上坡时驱动力不足 此系统自动施 加制动力与车轮 当车轮又向前运动时制动力自动释放 此系 统可以帮助驾驶员提高在坡路驾驶室的安全操作 上述系统中後两项一般是在越野车中的配置 这些系统在 工作时相互配合 由主控电脑统一协调 另外主控电脑还具有 初始检查功能 自诊断功能 失效保护等功能 通过上述功能 的综合运作可以确保车辆在制动期间高稳定性能的操作 安全带及其预收紧装置 座椅安全带是车辆最重要的被动安全设备之一 在发生碰 撞事故时 它是阻止乘员在驾驶舱内移动的主要手段 系上安 全带能防止乘员在碰撞中被甩出车外 同时也将车厢内发生二 次碰撞的机会减至最小 座椅安全带预收紧装置内置于座椅安全带 此装置由座椅 安全带收紧器和安全带张力限制器组成 在碰撞初期 预收紧 装置便会立刻启动 将安全带迅速收紧 将乘客拉紧到座椅上 这样在车辆发生碰撞时乘客被紧紧固定在座椅里 使乘客能够 始终处在这个安全的位置 最大程度避免了乘员在驾驶舱里发 生二次碰撞的危险 并且避免了空气囊工作时对乘员的误伤害 安全带张力限制器的作用是 当安全带的张力过大 超过预定 极限时 也就是负荷达到规定值时 拉力限制器随即将安全带 锁紧力量减弱 以使作用在乘客胸部的力不致过大 在事故中 可以减轻对乘员胸部造成的损伤 座椅安全带预收紧装置有机械型和电控型两种 电控型座 椅安全带预收紧装置与空气囊是配合工作的 当空气囊点火引 爆时 srs 电脑将信号同时输出给安全带收紧器 使安全带收 紧器与空气囊同步作用于驾驶员和前排乘客 通过在时间方面 的高精度配合 给成员提供最理想的保护 了解了安全带的功能和重要性后 最后要提醒大家的是 无论是乘车时或是开车时一定要系好安全带 尤其是具有空气 囊的车辆 只有在系了安全带的前提下空气囊才能对您起到保 护作用 对于空气囊的知识在下次内容中我将详细介绍 srs 空气囊 首先我们需要澄清一个概念 空气囊 俗称安全气囊 只 是一种汽车辅助安全系统 并不是安装了空气囊就可以保证乘 客在发生碰撞事故时不受到任何的伤害 空气囊也不是只要发 生碰撞就会工作 在前部碰撞事故中 srs 空气囊在座椅安全 带所提供的主要保护的基础上 又为乘客提供进一步的保护 也就是说空气囊可以辅助座椅安全带减轻对驾驶员和其他乘员 的伤害 如果不系安全带或者对空气囊使用不正规 空气囊不 但不会对乘客起保护作用 还有伤害到乘客的可能 空气囊辅助保护系统由传感器 主控电脑 和执行器组成 当汽车受到的冲击程度超过设计的临界值 大约相当于以 20 23 公里 小时的速度与一个刚性的不会变形的障碍物正面撞击 时 空气囊辅助保护系统主控电脑接收到由碰撞传感器感知到的这 个减速度 触发空气囊的充气器 空气囊将在几分之一秒之内 张开 空气囊张开之后有可能会造成其保护的乘客的窒息 所 以随后会有一个放气的过程 设计时整个过程 充气 保护 放气在不到一秒钟的时间内完成 但是如果汽车所碰撞的物体 在撞击过程中可以移动或变形 或者是一次钻撞 这一临界值 车速就会提高很多 影响此临界值车速的因素还有很多 请参 考丰田驾驶员手册 目前空气囊辅助保护系统经过不断的衍化和完善 性能日 臻完美 新款凌志 430 配置了带 8 个空气囊的 srs 系统 驾驶 员侧的主空气囊 右前乘员侧的主空气囊 驾驶员的侧空气囊 右前乘员侧空气囊 左侧窗帘空气囊 右侧窗帘空气囊 驾驶 员的膝盖空气囊 右前乘员的膝盖空气囊 另外此系统还增加 了一些较新的功能 当发生碰撞时空气囊辅助保护系统主控电 脑与发动机主控电脑通讯 切断燃油泵的工作电源 从而防止 碰撞过程中由于燃油泄漏 线路短路等原因造成的火灾 此外 增加了翻车感应传感器 从而可以感知车辆的翻转情况 以便 在翻车时对乘员提供保护 驾驶员在使用过程中一定要了解以下关于空气囊安全使用 的基本规则 1 指示灯的状态 空气囊辅助保护系统具有自诊断功能 通过其指示灯的状态将系统故障信息警示给驾驶员 一旦指示 灯异常点亮一定要尽快对系统进行检修 2 安全带的重要性 空气囊对乘客的保护是建立在座椅 安全带对乘客保护的基础上的 所以驾驶车辆时所有乘员都必 须系好安全带 3 驾驶姿势 正规标准的驾驶姿势可以让空气囊发挥最 大的效能 相反不正确的姿势不但会降低空气囊的效能 还有 可能对乘员造成误伤害 4 儿童座椅 尽量将儿童座椅安置在后座 一定要选用 正规厂商提供的产品 5 禁止在空气囊的工作范围内加装任何设备 我们总是 喜欢在车内添加饰品 香水瓶 面巾纸等物 如果不小心让这 些物品进入了空气囊的工作范围内 其后果是非常危险和严重 的 轮胎的特性 轮胎是汽车唯一与地面接触的部件 轮胎的功能有与地面 接触支撑车身重量 将驱动力传输到地面 将地面的制动力传 递给汽车 减少路面不平所产生的震动等等 由其功能可知它 对行车安全影响重大 我们首先了解轮胎的特性 轮胎与地面的摩擦阻力和轮胎 自身变形所产生的阻力共同组成了轮胎的滚动阻力 轮胎的滚 动阻力是构成车辆运动阻力的重要因素 且随车速的增加而增 大 从而造成动力的损失 这部分损失的能量被轮胎吸收并转 化为了热能 这就是轮胎产生热量原因 不正常的使用会造成 过量的热量的积累 将导致轮胎内部温度急剧的升高 削弱橡 胶层与帘布层的粘合力 最终使橡胶层分离导致轮胎爆裂 除 了轮胎的热特性影响行车安全外 我们还要关注轮胎的制动特 性 轮胎的制动特性是其与地面摩擦所能产生的摩擦力 可由 摩擦系数评估 摩擦系数越小 则摩擦力越小 制动距离越长 之后讨论轮胎的磨损特性 使用过渡磨损或是不正常磨损的轮 胎是很危险的 轮胎的正确使用何以保证轮胎的正常磨损 须 遵循以下规则 始终保持规定的轮胎气压 禁止超载 超速运 行 转向时保持适当车速 尽量避免大负荷制动 按规定进行 轮胎换位 公路胎避免在未铺装路面行驶等等 轮胎花纹是轮胎的另一个重要特性 不同的花纹被运用到 不同类型的轮胎上面 纵向折线花纹具有滚动阻力小 良好的 车辆控制能力 轮胎噪音低的优点 横向花纹具有良好的地面 附着能力 滚动阻力略大 对侧滑的阻力较小 横向花纹处的 胎面容易产生不均匀磨损的特点 纵向折线与横向的组合花纹 具有上述两种花纹的综合特点 区间花纹的特点是 可以提供 更好的驱动性能和制动性能 在泥泞路面或积雪路面上 可以 减少打滑和滑移现象 与纵向折线和横向花纹相比 磨损更快 滚动阻力略大 易产生不均匀磨损 轮胎的分类方法有很多 最常见的分类方法有 斜纹帘布 层轮胎和径向帘布层轮胎 子午线轮胎 斜纹帘布层轮胎的 特点是 乘坐较舒适 转向性能与抗磨性能不如径向帘布层轮 胎 子午线轮胎 当轮胎承受路面垂直载荷时 斜纹帘布层 轮胎的帘线就会扭曲 而径向帘布层轮胎 子午线轮胎 的胎 面帘布层则保持不变 径向帘布层轮胎 子午线轮胎 的特点 是 抗磨性能好 其转向性能与高速性能优良 而且让动阻力 小 乘坐舒适性较差径向帘布层轮胎 胎侧较软 较有挠性 容易变形 按不同的为类标准还可以将轮胎为类为 全天候轮胎 雪 地用轮胎 防滑钉轮胎 砂地用轮胎 紧凑型备用胎 有内胎 轮胎 无内胎轮胎等 了解了轮胎的功能 特性和分类后 在选购轮胎之前 我 们还要了解轮胎的编号 轮胎一般采用国际标准化组织 iso 的 轮胎代码 示例 195 70 r 14 86 h 195 轮胎宽度 70 高宽比 用百分比表示 r 径向帘布层轮胎 14 轮圈直径 用英寸表示 86 承载能力 载荷指数 h 速度等级 最大允许速度 轮胎的型号在轮胎侧面都有标注 在选购轮胎时一定要使 用与原厂相同规格的才可以替代 其次 不同类型的轮胎有不 同的设计要求 在特定条件下行驶的汽车 要使用与汽车性能 和行驶条件最合适的轮胎 轮胎的特性 轮胎是汽车唯一与地面接触的部件 轮胎的功能有与地面 接触支撑车身重量 将驱动力传输到地面 将地面的制动力传 递给汽车 减少路面不平所产生的震动等等 由其功能可知它 对行车安全影响重大 我们首先了解轮胎的特性 轮胎与地面的摩擦阻力和轮胎 自身变形所产生的阻力共同组成了轮胎的滚动阻力 轮胎的滚 动阻力是构成车辆运动阻力的重要因素 且随车速的增加而增 大 从而造成动力的损失 这部分损失的能量被轮胎吸收并转 化为了热能 这就是轮胎产生热量原因 不正常的使用会造成 过量的热量的积累 将导致轮胎内部温度急剧的升高 削弱橡 胶层与帘布层的粘合力 最终使橡胶层分离导致轮胎爆裂 除 了轮胎的热特性影响行车安全外 我们还要关注轮胎的制动特 性 轮胎的制动特性是其与地面摩擦所能产生的摩擦力 可由 摩擦系数评估 摩擦系数越小 则摩擦力越小 制动距离越长 之后讨论轮胎的磨损特性 使用过渡磨损或是不正常磨损的轮 胎是很危险的 轮胎的正确使用何以保证轮胎的正常磨损 须 遵循以下规则 始终保持规定的轮胎气压 禁止超载 超速运 行 转向时保持适当车速 尽量避免大负荷制动 按规定进行 轮胎换位 公路胎避免在未铺装路面行驶等等 轮胎花纹是轮胎的另一个重要特性 不同的花纹被运用到 不同类型的轮胎上面 纵向折线花纹具有滚动阻力小 良好的 车辆控制能力 轮胎噪音低的优点 横向花纹具有良好的地面 附着能力 滚动阻力略大 对侧滑的阻力较小 横向花纹处的 胎面容易产生不均匀磨损的特点 纵向折线与横向的组合花纹 具有上述两种花纹的综合特点 区间花纹的特点是 可以提供 更好的驱动性能和制动性能 在泥泞路面或积雪路面上 可以 减少打滑和滑移现象 与纵向折线和横向花纹相比 磨损更快 滚动阻力略大 易产生不均匀磨损 轮胎的分类方法有很多 最常见的分类方法有 斜纹帘布 层轮胎和径向帘布层轮胎 子午线轮胎 斜纹帘布层轮胎的 特点是 乘坐较舒适 转向性能与抗磨性能不如径向帘布层轮 胎 子午线轮胎 当轮胎承受路面垂直载荷时 斜纹帘布层 轮胎的帘线就会扭曲 而径向帘布层轮胎 子午线轮胎 的胎 面帘布层则保持不变 径向帘布层轮胎 子午线轮胎 的特点 是 抗磨性能好 其转向性能与高速性能优良 而且让动阻力 小 乘坐舒适性较差径向帘布层轮胎 胎侧较软 较有挠性 容易变形 按不同的为类标准还可以将轮胎为类为 全天候轮胎 雪 地用轮胎 防滑钉轮胎 砂地用轮胎 紧凑型备用胎 有内胎 轮胎 无内胎轮胎等 了解了轮胎的功能 特性和分类后 在选购轮胎之前 我 们还要了解轮胎的编号 轮胎一般采用国际标准化组织 iso 的 轮胎代码 示例 195 70 r 14 86 h 195 轮胎宽度 70 高宽比 用百分比表示 r 径向帘布层轮胎 14 轮圈直径 用英寸表示 86 承载能力 载荷指数 h 速度等级 最大允许速度 轮胎的型号在轮胎侧面都有标注 在选购轮胎时一定要使 用与原厂相同规格的才可以替代 其次 不同类型的轮胎有不 同的设计要求 在特定条件下行驶的汽车 要使用与汽车性能 和行驶条件最合适的轮胎 车身方面的安全设计 碰撞安全性车身 goa 车身 是现代汽车安全设计的基 本安全理念 计算机采用最新的有限元法 fem 和通过对许 多碰撞实例研究的结论对车身结构进行设计 在不增加车辆重 量和制造成本的前提下 提高车身刚度 优化车身结构 提高 了车辆的综合安全性 发生碰撞时 goa 车身的能量吸收机构 能够有效地吸收来自前面 后面和侧面撞击所产生的能量 该 结构通过车身前部或后部的变形 根据层层破坏 层层吸收的 原则 使碰撞的冲击力得以缓冲和分散 又由于车厢的刚性结 构 在将传至乘员的冲击力减小的同时也使车厢的变形减至最 小 这样能够保护驾驶舱的完整性及保护乘员安全逃离 具体 要使以下三种情况得到保证 1 发生碰撞后驾驶室的变形量极小或者不变形 2 碰撞后是否障碍车门打开 3 能量吸收机构是否可以降低对成员造成二次碰撞 的撞 击力 头部碰撞保护机构 发生碰撞后 乘客的头部有可能会和 驾驶舱的某些部分发生接触 为了减轻事故中这种二次碰撞对 乘客头部的伤害 在立柱 装饰件及顶棚中采用了能量吸收材 料 在发生事故时 如果乘客头部与车顶 侧梁或门柱碰撞 在这些乘客的头部经常撞击的区域内的能量吸收材料就会发生 塌陷 从而在减轻对乘客头部的伤害方面发挥作用 转向柱能量吸收装置 此机构用于防止在碰撞事故中由于 惯性驾驶员的胸部撞击到转向盘而造成伤害 此机构在工作时 当撞击力达到预设值 方向盘将向下溃缩 让出一定的空间 这样减轻了对驾驶员胸部的伤害 另外 如果有撞击力从下向 上作用在转向轴上 转向轴将从中间断开 从而避免了转向柱 上移而伤害到驾驶员 汽 车 安 全 玻 璃 汽车安全玻璃是汽车被动安全设施之一 汽车玻璃必须满 足以下安全因素 良好的视线 足够的强度 意外