汽车碰撞安全涉及车辆的许多方面,其中包括车身结构、车顶和车门的强度、车窗玻璃、转向系统、内饰件、安全带、座椅、头枕和安全气囊等,归纳起来可分为车身安全结构和乘员保护系统两大类。
汽车驾乘人员在碰撞过程中受到损伤的原因主要有四点:①一次碰撞过程过分剧烈,以致传递到驾乘人员身上的加速度超过了人体的承受极限,使人体器官受到伤害;②碰撞过程中乘坐室外部刚性硬物侵入乘坐室内部,直接将驾乘人员挤压受伤;③由于碰撞过程中的回弹很厉害,驾乘人员在车内会遭受前后两个方向的多次二次碰撞而受到伤害;④在碰撞过程中,乘坐室变形过大会导致驾乘人员缺乏生存空间而受到伤害。
汽车车身结构采用一系列防碰撞构件,就是为了把乘坐室在碰撞过程中的变形程度降到最小,尽量保护乘员不受伤害。汽车的其他安全构件也尽量采用有利于保护乘员安全的结构和材料。
一、前风窗玻璃
前风窗玻璃是汽车车身的重要零部件,主要起挡风的作用。前风窗玻璃是一个使用功能强、成本高的零件,它直接关系到驾驶员和乘客的安全、视野以及整车的造型与成本。现在汽车行驶在道路上,往往车速较快并且行车密度较高,一旦发生碰撞或者紧急刹车时,前排乘员往往因惯性的作用,头部会撞击前风窗玻璃而造成伤亡。
前风窗玻璃采用钢化玻璃制作而成,破碎后会影响驾驶员的视野,另外,钢化玻璃还存在“自爆”的问题,目前只能将自爆率控制在3%以下,还没有完全解决“自爆”问题的办法。所以,目前前风窗玻璃多使用夹层玻璃,其具有抗碰撞功能。当飞起物体的冲撞力能冲破两层玻璃时,撞击点周围的玻璃局部破裂成放射状,但破裂的玻璃仍粘附在中间的PVB膜上,中间膜能吸收剩余的能量,避免人受到伤害。
1.前风窗玻璃的分类
前风窗玻璃按其曲率特性可分为:①圆柱型,其横向法截面在中部为大半径圆弧,两端为小半径圆弧;②圆锥型,其中部一般为圆柱表面,两端为圆锥形表面;③双曲面型,其横向和纵向截面均呈球面。
前两者中部采用大半径圆弧,其半径不小于2500mm,两端的小半径不小于230mm。这样设计主要因为其制造容易并且能保证精度,另外,雨刮器扫刮不困难,并且不影响驾驶员的视野。后者因制造困难,同时存在雨刮器难以刮净玻璃等问题,所以应用较少。
2.前风窗玻璃的特点
目前,前风窗玻璃还没有统一的检验标准,但因为其是影响乘车安全的重要零部件,因而应引起人们的重视。前风窗框尺寸的准确性直接关系到前风窗玻璃的正确安装,材料的刚性状况关系到前风窗玻璃的可靠性和固定性。另外,为了避免雨水飘洒脏污侧窗,前风窗玻璃还装有流水槽,起挡水作用。但试验表明,在空气阻力较大时会产生严重的风噪声。各车型安装流水槽的部位结构不同,如有的车型将流水槽取消,在该处留出一个狭长的雨水捕捉凹槽,使侧窗与车身外部齐平,这样既解决了排水问题,又消除了风噪声。
二、汽车座椅
1.汽车座椅的主要作用
汽车座椅直接关系到驾乘人员的乘坐舒适性和安全性,其主要作用有:①为驾驶员定位汽车系统控制和驾驶视野等问题;②在重要的人体结构点上支撑人体,使乘员在汽车行驶过程中保持平稳;③为乘员提供安全舒适的环境,防止受到路面颠簸的影响; ④在汽车发生碰撞时保护乘员安全。
2.汽车安全座椅的结构
座椅的安全性是指汽车座椅在事故发生时,能最大限度地减少对驾乘人员造成伤害的能力。汽车座椅不仅要减轻驾乘人员的疲劳以满足主动安全性要求,还要与安全带、安全气囊一起对驾乘人员定位,并在发生碰撞时减轻碰撞程度,使驾乘人员的损伤程度尽量降到最低。座椅是在被动保护中起重要作用的安全部件,在事故中座椅要保证驾乘人员处在安全的生存空间之内,并防止其他车的载体进入这个空间,要使乘员在事故发生过程中保持一定的姿态,使其他的约束系统能充分发挥其保护作用。
汽车安全座椅(见图1)主要由头枕、头枕导杆、座椅靠背、座垫、座椅滑轨、枢轴螺栓、倾斜调节器、倾斜调节器护罩等构成。
座椅的调整可以通过手动或其他方式完成,并且以地板的前后和上下之间的位置为参照进行调节,将座椅锁止在所调节的位置上。一般前后方向的调节量为90-140mm,上下之间的调节量为15 - 60mm,以适应不同身材的乘员,保证其舒适性。
图2为汽车后排座椅,其结构与单人座椅基本相同,后排座椅也需要与安全带一起使用,对乘员进行定位。在碰撞发生时,后排座椅与安全带能够减轻碰撞的程度,使乘员的伤害率尽量较小。