常晓宇,唐莉，廖慧红

(吉利汽车研究院，浙江宁波 315000)

0 引言

中保研小偏置工况，主要来源于美国道路安全保险协会(IIHS)的小偏置考察项。2012年，IIHS针对事故中出现较多的正面小重叠碰撞情况，发布了一项新的测试工况：正面25%偏置(又称小偏置)碰撞试验，并规定了碰撞车速和试验方法，旨在进一步促进车辆正面碰撞保护性能的提升[1]。该试验可较好地模拟车头一侧与其他车辆、树木或者电线杆等发生碰撞的事故形态。这项测试的严苛性就体现在车辆原本的吸能溃缩结构难以发挥应有的功效。IIHS于2016年修改小偏置测试规程，增加了乘员侧小偏置碰撞内容，并已于2018年把乘员侧25%小偏置碰撞测试加入到安全评级中。

1 车辆小偏置性能总览

在中国保险汽车安全指数(C-IASI)发布的2018—2019年进行试验的45款车中，小偏置性能优秀和良好总数为27个，占比约为60%，该项性能成为车内乘员安全指数评价项中体现差别的赛点，性能百分比如图1所示[2],其性能评价汇总结果见表1。在C-IASI公布的成绩单中，有丰田、本田这种评价为G优秀的领跑者，同时在P较差的栏目里存在大众途观、别克GL8和大众帕萨特这种在国内销量领先口碑不错的合资车。值得比较的是，这3款车中保研评价为P的车，在美国市场销售的车辆IIHS评价小偏置性能都是G优秀。该项性能的差别，透视了部分合资车国产化过程中对于性能要求的降低。对于广大消费者而言，这是倒逼车企提升对安全性能要求的成绩单。

图1 中保研小偏置性能评价百分比

表1 中保研小偏置性能评价汇总

2 小偏置性能开发思路

小偏置工况的特点如图2所示[2]，具体如下：(1)整车纵梁未受到壁障的直接冲击；(2)A柱及门槛受到较大冲击；(3)整车尾部向右旋转；(4)驾驶员头部由于惯性向左前方倾斜。

图2 中保研小偏置工况特点示意

整体上的应对策略分为三类：(1)加强门环系统的强度；(2)滑移策略；(3)加强Y向力的传递。

2.1 加强门环系统

强度足够的门环系统可以保证在门环系统中，A柱上部和门槛梁小偏置工况的截面力比例约为1∶3；翼子板上边梁和纵梁的截面力比例约为2∶3的分配会比较合理。如A柱上截面承载能力过弱，会在小偏置冲击中出现A柱上端弯折的状况；而如果翼子板上边梁位置的承载力过大则会导致A柱对应翼子板上边梁位置结构承受过大冲击，A柱内外板有分离风险，从而导致乘员舱侵入量增大。

A柱内外板的腔体承载力非常关键，因为A柱承担着纵梁、翼子板上边梁以及轮胎的三重冲击，对应A柱上的传递路径和截面力设计尽量不要有大的梯度，很多车型在A柱位置采用超高强度钢或2.0 mm以上DP600的板材用于保证一定的承载力。

关于A柱与门槛的搭接建议采用全包裹搭接，这样在A柱下端受到冲击时，较大的搭接强度可降低铰链柱断裂的风险。门环系统加强以及截面力设计如图3所示。

图3 门环系统加强以及截面力设计示意

2.2 滑移策略

滑移策略如图4所示。为实现滑移策略一般采用以下措施：(1)防撞梁Y向向外伸出，在前横梁最外侧设计三角导向结构，利于轮胎的滑出，同时翼子板上边梁与纵梁的连接要强，避免碰撞中直接冲击A柱；(2)副车架摆臂点A位置在碰撞中发生失效(螺栓剪切)，点C位置带着轮胎以点B为轴旋转，轮胎被偏移拉出，最后三点位置失效。对于点C位置要求有足够的连接强度，避免其在碰撞中过早的发生失效。采用滑移策略的典型车型是Volvo XC90(图5)，在小偏置工况车辆在前进过程中Y向滑移明显，轮胎滑移飞出，最终车辆在小偏置冲击过程中A柱与碰撞器的直接冲击力降低很多，使得车辆前端与壁障Y向重叠量降低。这里面值得注意的是，Volvo XC90底盘结构Y向有很强的支撑结构才能支撑轮胎的滑移动作，否则如果副车架点B位置支撑不住，轮胎的外摆动作将无法完成。

图4 滑移策略示意

图5 XC90底盘

2.3 加强Y向力的传递

相对于设计难度较高的轮胎滑移策略，加强车辆的Y向力传递是目前提升在产车辆性能的较好的整改方向。对于小偏置工况，车辆的整体运动姿态是车头向右侧车尾并向左侧旋转，旋转的原因是车头位置左侧受到壁障的冲击产生Y向力，相对于车辆整体的重心是一个顺时针方向的弯矩。因此加强车辆前端3个主要的Y向传递路径，则可以有效地提升车辆受到的弯矩，促使车辆尽早旋转，规避壁障与A柱的刚性冲击。Y向传递路径示意如图6所示。

图6 Y向传递路径示意

3 某款车的具体方案及实施效果验证

基于平台车系，对小偏置进行性能整改。主要采用两类整改相结合：(1)加强门环系统强度；(2)加强Y向力的传递。整改结构方案如图7所示。

图7 整改结构方案示意

图中虚线1示意位置的结构用于加强门环结构强度，虚线2用于增加Y向传力和纵梁传力。图中虚线2位置结构用于引导翼子板上边梁后端结构在受到小偏置冲击时，整体结构向车辆机舱内部倒入，避免结构堆积到A柱前端造成A柱侵入量过大。

整改前试验的结构类整体评价为M，整改后试验结构类评价为G，性能提升效果明显。整改前后结构评估结果如图8和图9所示。

图8 整改前结构评估结果

图9 整改后结构评估结果

由图可知，采用加强A柱上铰链加强板的方式，增加该位置的X向冲击承载能力，有利于降低A柱X向位移；加宽吸能盒方案，加宽的吸能盒和防撞梁有利于在碰撞前期增加Y向力的传递；在吸能盒与纵梁连接端板后端增加刚性块，在吸能盒压溃防撞梁侧边向后弯折时，该刚性块可抵住纵梁结构，使得壁障对于车辆的冲击更多地向纵梁和Y向传递；刚性块位于变速器侧面，在纵梁受到冲击有内弯趋势时，发动机左侧悬置会受到很大的冲击力，刚性块通过纵梁—刚性块—变速器的力的传递路径辅助发动机左悬置完成了Y向力的传递，刚性块对整体车姿的后期旋转起到了很重要的力的传递作用。

4 结论

文中主要从小偏置性能开发实例入手，解析小偏置性能开发的几个策略在实际应用过程中遇到的问题以及解决措施。对于基于已有车型进行小偏置性能改进，主要建议为：(1)基于目前车型传递路径检查截面力分配比例，并将其调整到较为合理的截面力比例(A柱上和门槛梁小偏置工况的截面力比例约为1∶3，翼子板上边梁和纵梁的截面力比例约为2∶3)；(2)加强Y向力的传递，Y向力的传递路径承载能力越强，车辆Y向位移越大，越有利于减小壁障对于车辆的冲击破坏;(3)预防翼子板上边梁位置X向结构堆积，在小偏置工况中翼子板上边梁位置结构向车内弯倒对于控制A柱侵入量以及A柱内板的撕裂效果明显。