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乘员间气囊技术研究

2017-11-01张雷苑子君李石崔玮

汽车实用技术 2017年19期
关键词:台车乘员工装

张雷,苑子君,李石,崔玮

(安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽 合肥 230601)

乘员间气囊技术研究

张雷,苑子君,李石,崔玮

(安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心,安徽 合肥 230601)

文章从乘员间气囊结构、仿真分析、试验几个方面入手,对乘员间气囊展开了深入研究,最后得到某车型配置乘员间气囊以后,在侧面碰撞台车试验中假人头部伤害值的试验数据。

乘员间气囊;CAE仿真分析;子系统试验;台车试验;假人伤害值

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-42-03

引言

中国每年交通事故50万起,因交通事故死亡人数每年均超过10万人,稳居世界第一。据统计表明,每5分钟就有一人丧生交通事故,每1分钟就会有一人因交通事故伤残。为了切实保障乘客的生命安全,降低死亡率,安全法规日趋严格,在EuroNCAP中,计划在侧面碰撞试验中增加远端乘员保护测试,考察因侧面碰撞乘员间头部互相撞击造成的伤害。为了应对市场需求以及法规要求,国内各大主机厂展开了对乘员间气囊的研究。基于此,本文从乘员间气囊结构,仿真,试验几个方面对乘员间气囊展开了深入研究。

1 技术方案

参考气囊产品开发流程,按照对乘员间气囊自身结构、布置校核、仿真分析、样件制作、子系统试验、整车试验的顺序对乘员间气囊展开研究,最终得到乘员间气囊保护效果数据。本文主要对乘员间气囊的结构、仿真、试验进行的研究展开论述。

1.1 乘员间气囊结构研究

图1 OTO的拉带结构

乘员间气囊布置位置和侧气囊类似,都布置在座椅靠背发泡层内,不同的是普通侧气囊展开后依靠门板对其进行支撑,且含有排气孔不需要保压,侧气囊展开后处于乘员和副驾驶员之间,无外界支撑结构,需要靠其自身结构保持其直立状态且需要保压。乘员间气囊气袋在结构上要比普通侧气囊更复杂。本文设计的乘员间气囊采用特殊的拉带结构,如图一所示,在气袋中增加一个圆形拉带以及两条竖线拉带,在气囊展开后对气袋起到支撑作用,用以保证其展开后的状态,支撑在驾驶员和副驾驶之间[1-2]。

1.2 乘员间气囊仿真分析

1.2.1 乘员间气囊约束系统仿真分析

本文对乘员间气囊子系统静态点爆的研究采用仿真和试验相结合的方法,在约束系统仿真中对气袋结构、袋形进行优化,进而进行OTO的静态点爆,试验和仿真两者交替进行最终得到乘员间气囊最优的静态展开效果。

仿真模型组成:乘员间气囊约束系统仿真模型按照乘员间气囊子系统工装静态展开试验工装建模而成。包括IP、假人腿部工装、OTO模型。图2所示为OTO约束系统静态展开模型示意图。

气囊模型:气囊模型根据参照几何建模,气囊初始状态实际几何根据参照几何缩放,安装至气囊壳体中,进而安装到IP上。

仿真结果:OTO展开动画如图3所示,展开动作稳定,整个过程符合预期,和实际的子系统试验气袋展开状态一致,在仿真中进一步对气袋边界尺寸进行了优化。

图2 OTO仿真静态展开示意图

图3 OTO仿真分析静态展开示意图

1.2.2 乘员间气囊碰撞仿真分析

利用某车MDB仿真模型,在副驾中增加HIII 50%假人进行整车碰撞仿真分析,碰撞仿真流程如图四所示。本文中进行乘员间气囊碰撞仿真的目的是建立起乘员间气囊碰撞仿真的能力,参考台车试验的实物模型搭建仿真分析模型。后期开发乘员间气囊时可先进行仿真分析,评估乘员间气囊的保护效果。

图4 整车碰撞仿真分析流程示意图

1.3 乘员间气囊台车试验

台车加速度曲线采用某车型50kph MDB左侧B柱加速度曲线,驾驶员侧摆放ESII假人,副驾驶侧摆放HIII 50%假人,为了得到配置乘员间气囊以后对假人头部HIC的降低效果,首先进行未配置乘员间气囊的台车试验,得到假人头部伤害值,然后在相同的试验工况下,增加乘员间气囊再次进行试验,通过前后两次试验数据对比,得到乘员间气囊对乘客的保护效果数据。

1.3.1 试验基本参数设置

试验参数基本设置情况如图五所示。其中试验编号为1的试验不含乘员间气囊,试验编号为2、3的试验含有乘员间气囊。

图5 试验参数设置

1.3.2 试验工装

(1)试验应用某车型前排正面工装,顺时针旋转90°固定在台车平台上。

(2)试验Pulse为该车型50kph MDB 左侧B中柱加速度曲线。如图6所示。

(3)车门为简易木头工装支撑假人躯干,CAB由泡沫模拟,支撑驾驶员头部发生碰撞后反弹,试验工装如图7所示。

通过以上实验设置,模拟侧面碰撞中,乘员头部相互撞击的情况:

图6 Pulse曲线图

图7 台车工装示意图

1.4 试验结果

先后进行了配置乘员间气囊以及未配置乘员间气囊的试验,试验视频截图如图8、9所示。从试验视频截图中可以看出,在未配置乘员间气囊的台车试验中,驾驶员和副驾驶两个假人的头部撞击在一起。配置乘员间气囊的台车试验中,乘员间气囊很好的支撑在驾驶员和副驾驶头部之间,防止头部彼此之间的撞击。

图8 未配置OTO气囊台车试验

图9 配置OTO气囊台车试验

试验后假人头部伤害情况见图10。

图10 试验结果数据

从图十的试验数据中可以看出,驾驶员头部HCI值从原来的704降低到249、261,副驾驶员头部伤害值从625降低到47、44,驾驶员3ms合成加速度也从58g降低到51g、54g,副驾驶3ms合成加速度从48g降低到25g、26g,乘员间气囊起到了很好的保护效果。

2 结论与展望

通过含有OTO气囊和不含OTO气囊台车试验假人头部伤害情况研究,得出结论:乘员间气囊在侧面碰撞工况中可对乘员间的头部起到有效保护,降低其HIC值。

本文在对乘员间气囊进行台车试验研究时,发现乘员间气囊展开后的位置存在不稳定因素,如图12、13所示,气袋展开后不能很好的处于驾驶员和副驾驶两者头部之间,有时在两者身体之后有时在两者身体之前,乘客的头部仍旧有互相撞击的情况发生。为了解决此问题,本文创新性的增加了气袋外侧拉带,使气袋展开后恰好处于驾驶员和副驾驶员之间。由于本文是研究性项目,不能对方案的可靠性进行充分验证。实际车祸工况比试验室的工况更加复杂,乘员间气囊量产时还需进行大量的试验对其展开状态的可靠性进行验证。

图12 乘员间气囊台车试验失败案例

图13 乘员间气囊台车 试验失败案例

[1] 张庆义, 用于保护车辆中的司乘人员的方法和系统, 发明专利201410301446.8.

[2] 曾必强, 谢书港.一种自适应车内乘员的约束系统及工作方法.201410667990.4.

The Research of OTO Airbag

Zhang Lei, Yuan Zijun, Li Shi, Cui Wei
(Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd. Technical Center, Anhui Hefei 230601)

This article study deeply on the structure, simulation analysis and test of OTO airbag. At last, we have sled test using one car. We get the test data of dummy head damage.

OTO airbag; CAE Simulation; system test; sled test ; dummy damage

U467.1 文献标识码:A 文章编号:1671-7988 (2017)19-42-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.016

张雷,就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

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