汽车驾乘人员腿部安全装置设计

2017-09-12德州学院汽车工程学院李雪于士军

河北农机 2017年9期

德州学院汽车工程学院李雪于士军

汽车驾乘人员腿部安全装置设计

德州学院汽车工程学院李雪于士军

为了在发生事故时能够保证驾乘人员的腿部具有足够的安全空间并保护驾乘人员腿部不受到事故的伤害，本文设计了一种专门保护汽车驾乘人员的腿部安全的装置。该装置采用阻尼弹簧和气压支撑杆及安全气囊等的多重保护作用，让驾乘人员及时安全地脱离危险区域，从而对驾乘人员的腿部进行保护。

驾乘人员腿部；保护；装置

1 引言

随着社会的发展，汽车的普及程度越来越高，极大地便利了人们的出行。然而，汽车仍存在一些行车安全问题，给人们的出行带来困扰。当发生事故时，尽管市面上的汽车配有安全气囊加之安全带的配合使用，对驾乘人员起到了一定的保护作用，但是仍不能完全保证驾乘人员全身各部位的安全，特别是驾驶员腿部往往因为车身变形受到极大伤害，致使驾乘人员无法在第一时间脱离危险区域，从而可能受到事故的二次伤害，因此设计一种专门保护汽车驾乘人员的腿部安全的装置具有很强的实用性。

2 设计方案

当汽车发生事故，汽车外形受到外力作用变形时，通过保护板保证驾乘人员具有足够的安全空间，让驾乘人员及时安全地脱离危险区域，在此过程中通过碰撞保护板保证驾乘人员的腿部安全。此装置采用稳定的机械原理，即使汽车电子系统被破坏也不影响保护板的使用，生产和加工汽车保护板的费用低。

3 结构设计

3.1 组成部分

该装置的组成如图1、2所示。

图1 主视图

图2 侧视图

结构特点如下所述：

（1）滑道需要安装在车架上；

（2）阻尼弹簧安装在滑道上；

（3）气压支撑杆需要斜向安装在车架上，以保证提供足够的支撑力；

（4）碰撞保护板安装于汽车前围板的后方；

（5）气压支撑杆由两部分组成，由上端的伸缩杆和下端的发生器组成；

（6）气体发生器用来引爆气压支撑杆下端装有的叠氮化钠和硝酸钾的反应，是一个引发装置；

（7）安全气囊电信号来自于汽车安全气囊电脑的信号，来控制气体发生器工作；（8）为了保证气体发生器的正常工作和灵敏性，借助汽车安全气囊的电脑系统来控制；

推力发生器（7）内装有反应所需要的叠氮化钠和硝酸钾，并且包含有气体发生器，是一个发生装置。

3.2 工作原理

当发生事故或受到撞击时，汽车会受到一个突然的碰撞力，此时汽车受到的这个碰撞力超出车身承受的范围时，往往会使汽车驾驶舱的围板发生变形，导致驾乘人员的安全驾乘空间被挤压。据此根据所受碰撞力的大小可以分为两种情况，具体分析如下。

第一种情况：当碰撞力作用在汽车碰撞保护板上，保护板受力，会向后有一定的滑移量，这个碰撞力就会作用于阻尼弹簧，由于阻尼弹簧可以提供一定的阻力，当阻尼弹簧无法全部阻挡时，阻尼弹簧上方的气压支撑杆就会被压缩，上部的伸缩杆就会向下压缩气压支撑杆内部的气体，开始时压缩进程较大，随着支撑杆不断被压缩，气体的可压缩性越来越低，当这个碰撞力作用完毕后，气体支撑杆就会有一个反方向的膨胀力，膨胀力推动碰撞保护板向前有一定的滑移量，以保证驾乘人员的安全和逃离空间，防止驾乘人员受到二次伤害。

第二种情况：当汽车受到的碰撞力的大小超出第一种情况时，阻尼弹簧和气压支撑杆的前期行程不足以阻挡这个力，就由气压支撑杆下端的推力发生器来作用，推力发生器内部含有叠氮化钠和硝酸钾，当这个碰撞力足够大时，汽车的安全气囊就会打开，借助汽车安全气囊电脑给安全气囊的电信号立即触发气体发生器，气体发生器的工作过程与汽车安全气囊内的发生器的工作原理一致。气体发生器接受点火信号后立即点火，推力发生器内的叠氮化钠和硝酸钾迅速发生反应，生成大量的氮气，此气体会推动气压支撑杆向外推动保护板的移动，抵消外来的汽车碰撞力，并且产生一个向外的推力，扩大驾乘人员的驾驶和乘坐空间，防止驾乘人员受到二次伤害。