周厚林

摘 要：该文介绍乘用车膝部气囊的工作原理、作用、技术发展现状、研发热点、市场应用现状和发展前景。

关键词：汽车 膝部气囊 工作原理 保护 小腿 膝盖

中图分类号：U461.91 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（a）-0068-01

汽车被动安全产品的广泛应用，挽救了众多乘员的生命。但是，在某些工况下，其也对乘员身体局部区域存在伤害风险，典型的案例是安全带对乘员胸腹部的挤压伤害风险。

加利福利亚大学 Jeanne Lee和 Carol Conroy等人对膝部-大腿-髋关节（KTH）与乘员腹部伤害之间的关系进行了研究。结果显示，在事故中承受KTH伤害的乘员其相应的腹部被安全带压缩而伤害的概率降低了四倍[1]。也就是说，因为乘员的膝部-大腿-髋关节承受和缓冲了部分碰撞能量，从而减轻了安全带对乘员腹部的挤压伤害。

膝部气囊的发明和应用，能缓冲和吸收乘员小腿和膝盖与仪表板之间的冲击，同时能改善安全带对乘员胸腹部的压力状态，降低受伤风险。

1 膝部气囊的工作原理和作用

与常见的正面安全气囊类似，膝部气囊一般也由气体发生器、气袋、外壳、罩盖等零件组成。在碰撞事故中，膝部气囊接收到中央控制单元的点火指令后，其气体发生器点爆向外输出大量气体，充满气袋。

膝部气囊一般安装在仪表板内靠近乘员的一边，偏下的部位。点爆时，其气袋从下向上展开充满，在乘员小腿及膝盖与仪表板之间形成气垫，从而提供缓冲保护。

在美国和欧洲，通过长期大范围的交通事故案例调查，膝部气囊的实践作用得到了公认，特别是对于缓解乘员膝部/小腿与仪表板之间的冲击、改善佩戴安全带乘员的胸部压缩量以及防止未佩戴安全带乘员的下潜方面有非常明确的作用。美国高速公路安全保险协会（IIHS）认为，膝部气囊能够分散碰撞力，有效降低乘员腿部受伤的严重程度。欧洲新车评价体系（NCAP）也明确表示，在碰撞事故中，膝部气囊能够降低因集中冲击力而引起的膝部伤害风险[2]。

从技术原理角度，膝部气囊不仅可以缓冲小腿与仪表板的冲击，还可以降低大腿的受力，并控制乘员的身体移动，提早乘员上半身的向前偏转运动，使安全带和正面气囊对乘员胸部和头部的负载更趋均匀，这意味着头部和上半身受伤的风险值被同步降低。

2 膝部气囊的技术发展现状

由于膝部气囊工作空间狭小，且气袋展开时与乘员下肢接触，人们对于膝部气囊是否会对伤害乘员多有顾虑。为此，阿拉巴马大学 Vijal Patel和Russell Griffin等人对2000年到2009年间美国发生的涉及前排乘员伤害的事故进行了调查分析。结果表明，在可比条件下，安装膝部气囊能降低骨盆和大腿的伤害风险，但小腿和足部的骨折风险有所上升[3]。局限于样本数量，此结论是否具有统计学意义需进一步验证。

在行业内，对膝部气囊的研究也开始从研究其功能意义为主转移到产品的应用研究为主，即在发挥其作用的同时降低其风险。

在膝部气囊的应用技术研发方面，目前国际上主要的被动安全厂家都有涉及。经过对国内外企业申请公开的专利进行解读分析，目前行业内研究的技术热点主要分布于膝部气囊模块结构设计、气袋结构设计、气袋折叠设计等方面。从工程应用的角度看，这些热点也正是实践中有较多问题需要解决的领域。国内该领域的工程师应抓住重点进行研究，以掌握核心技术。

3 膝部气囊的应用现状和市场发展前景

如前所述，基于膝部气囊可能存在的潜在风险，即使在美国和欧洲，膝部气囊也暂未成为法规强制要求。但膝部气囊能提高新车评价体系（NCAP）试验中假人头部和胸部的得分，同时能避免小腿和膝部罚分。这也成为各大公司争相发展膝部气囊的重要原因。在国内，目前还没有专门针对膝部气囊的法规，膝部气囊的意义主要体现在辅助安全带和其它气囊提高试验得分，并作为市场卖点。

市场方面，膝部气囊在美国和欧洲已大量应用。宝马、奥迪、通用和大众等品牌已走在前列。在国内，少量进口车型和合资车型已经开始配备膝部气囊。随着对膝部气囊了解的增加，特别是在理解了膝部气囊对车辆整体保护性能的积极作用后，部分自主品牌整车厂也开始在新车规划中设计膝部气囊。

4 结语

车辆安全性的日益提高是不可改变的趋势。可以预见，未来膝部气囊将会成为乘用车的常规配置。国内相关公司可以密切关注该领域的发展动态，采取恰当的技术发展战略和市场策略，以保持或提高自身的市场竞争能力。

参考文献

[1] Jeanne Lee，Carol Conroy，Raul Coimbra，et al.Injury patterns in frontal crashes：The association between knee-thigh-hip（KTH） and serious intra-abdominal injury[J].Accident Analysis and Prevention，2010，42：50-55.

[2] Werner Freisler.设计更灵活的低置型膝部气囊模块[J].汽车与配件， 2011（23）.

[3] Vijal Patel， Russell Griffin， Alan W.Eberhardt， et al. The association between knee airbag deployment and knee–thigh–hip fracture injury risk in motor vehicle collisions：A matched cohort study[J].Accident Analysis and Prevention，2013，50：964-967.endprint