答疑解惑 汽車防撞梁的功能和技術(shù)解析
【技術(shù)分析】已經(jīng)發(fā)表了一系列關(guān)于防撞梁的調(diào)查文章。文章中,我們拆解了市面上不同級(jí)別主流車型的前后保險(xiǎn)杠,然后通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)量,向大家展示了不同車型在防撞梁設(shè)計(jì)上的差異。由于我們對(duì)防撞梁在車身被動(dòng)安全中的作用了解不多,在判斷防撞梁好壞時(shí)很大程度上依賴于我們的感性認(rèn)識(shí),所以本文只直觀地展示給大家,并沒(méi)有做出一些有力客觀的評(píng)價(jià)。
我覺(jué)得既然給大家展示了,就要給出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),朋友們對(duì)于防撞梁也有很多疑問(wèn),比如為什么防撞梁的設(shè)計(jì)千差萬(wàn)別,防撞梁能起到什么作用,為什么中國(guó)市場(chǎng)很多車型取消了后防撞梁...事實(shí)上,這些問(wèn)題一直困擾著編輯們,我們迫切需要獲得這些知識(shí)。帶著這些疑問(wèn),我們主動(dòng)聯(lián)系長(zhǎng)城汽車股份有限公司,希望通過(guò)技術(shù)專家的講解,幫助我們深入了解汽車防撞梁的設(shè)計(jì)理念和標(biāo)準(zhǔn)。
●防撞梁能起到什么作用?
眾所周知,三角形是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),身體骨骼實(shí)際上是由許多不規(guī)則的三角形組成,以抵御來(lái)自四面八方的沖擊。但需要注意的是,汽車骨架的承載能力并不是處處相同的,因?yàn)樗c傳力、塌陷等有關(guān)。從圖中我們可以看出,不同的顏色代表了材料不同的屈服強(qiáng)度,紅色為超高強(qiáng)度鋼,黃色稍弱,粉色屈服強(qiáng)度最低,主要起到塌陷和吸能的作用。
前后防撞梁的意義是車輛第一次承受沖擊力的裝置,車身被動(dòng)安全中有一個(gè)重要的概念,就是對(duì)整個(gè)車身施加一點(diǎn)力。說(shuō)白了就是車身某個(gè)位置被撞了。如果只讓這部分受力,保護(hù)效果會(huì)很差。如果整個(gè)骨架結(jié)構(gòu)承受某一點(diǎn)的力,那么某一點(diǎn)的力的強(qiáng)度就可以降低到最大,尤其是前后防撞鋼梁在這里作用明顯。
在這種結(jié)構(gòu)中,我們可以看到防撞梁的兩端用屈服強(qiáng)度很低的低速吸能箱連接,然后用螺栓連接到車身縱梁上。低速吸能箱可以有效吸收車輛低速碰撞時(shí)的碰撞能量,盡可能減少碰撞力對(duì)車身縱梁的損傷,從而降低維修成本,螺栓連接的方式可以更方便的更換防撞梁。
在高速偏置碰撞中,防撞梁可以有效地將沖擊力從車身左側(cè)傳遞到右側(cè),使整個(gè)車身盡可能吸收沖擊能量。在低速碰撞的情況下,防撞梁可以避免沖擊力對(duì)車身前后縱梁的損傷,降低維修成本。
●防撞梁的樣式和厚度對(duì)車輛安全有影響嗎?
實(shí)際上,車身的被動(dòng)安全性關(guān)系到車身的整體結(jié)構(gòu),防撞梁的樣式、厚度、材質(zhì)都會(huì)影響其最終強(qiáng)度。防撞梁的強(qiáng)度不能太大也不能太小,需要和整車匹配。只有擁有完美的身體結(jié)構(gòu)才是最安全的。因此單純從防撞梁的樣式和厚度很難判斷整車的安全性。
●防撞梁的安裝高度應(yīng)該是多少?
防撞梁的安裝位置需要根據(jù)車身高度和輪轂直徑綜合評(píng)估。沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)要考慮兼容性原則,即兩車正面碰撞時(shí),防撞梁高度不合適不僅會(huì)保護(hù)自身,還會(huì)對(duì)對(duì)方車造成很大傷害。車輛安裝高度一般在40-50厘米左右,但如果超過(guò)52厘米,會(huì)影響C-NCAP等相關(guān)碰撞試驗(yàn)的結(jié)果。
●標(biāo)準(zhǔn)防撞梁結(jié)構(gòu)應(yīng)該是什么樣子?
上圖為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的防撞梁結(jié)構(gòu)。低速吸能箱在低速撞擊時(shí)可以通過(guò)塌陷的方式有效吸收能量。防撞梁通過(guò)螺栓與車身連接,便于拆卸和更換。目前很多車型的防撞梁上都安裝了一層泡沫緩沖區(qū),其主要作用是在碰撞小于4公里/小時(shí)時(shí)支撐外部塑料保險(xiǎn)杠,緩解碰撞力,減少碰撞對(duì)塑料保險(xiǎn)杠的損傷,降低維修成本。
為什么后防撞梁被取消●為什么很多車型來(lái)中國(guó)后,廠家會(huì)減少或取消防撞梁?
要回答這個(gè)問(wèn)題,首先要從國(guó)家碰撞標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)保險(xiǎn)業(yè)的車險(xiǎn)定價(jià)方法來(lái)解釋。
事實(shí)上,在汽車安全方面,除了知名的C-NCAP之外,中國(guó)都有國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),這意味著所有上市車輛都必須通過(guò)國(guó)家碰撞測(cè)試。本標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)車身前、側(cè)、尾部進(jìn)行碰撞試驗(yàn)。下面我會(huì)詳細(xì)介紹。
GB11551— 100%正面碰撞:車輛以50公里/小時(shí)的速度撞擊混凝土制成的剛性護(hù)欄。碰撞試驗(yàn)后,無(wú)需使用工具,車輛應(yīng)能夠:
①對(duì)應(yīng)每排座椅,如果有門,至少可以打開(kāi)一扇門。
②當(dāng)假人從約束系統(tǒng)中釋放時(shí),如果發(fā)生鎖定,約束系統(tǒng)應(yīng)能夠通過(guò)向釋放位置施加不超過(guò)60N的壓力來(lái)打開(kāi)。
③將假人完好地從車輛中取出。
④碰撞過(guò)程中,燃油供給系統(tǒng)不允許泄漏。
⑤碰撞試驗(yàn)結(jié)束后,如果燃油供給系統(tǒng)有持續(xù)的液體泄漏,碰撞前5分鐘平均泄漏率不得超過(guò)30g/min。
GB20071—側(cè)面碰撞:可變形障礙物以50公里/小時(shí)的速度撞擊靜止車輛的駕駛員一側(cè)
碰撞試驗(yàn)后,除了滿足國(guó)標(biāo)100%正面碰撞的要求外,還要求車內(nèi)部件在脫落時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生尖銳突起或鋸齒狀邊緣。
GB20072—后部100%碰撞:剛性碰撞臂以50公里/小時(shí)的速度撞擊車輛后部,并100%重疊。
①碰撞過(guò)程中,燃油供給系統(tǒng)不允許泄漏。
②碰撞試驗(yàn)后,如果燃油供給系統(tǒng)有持續(xù)的液體泄漏,碰撞后前5 5分鐘內(nèi)的平均泄漏率不得超過(guò)30g/min。
③不應(yīng)引起燃油燃燒。
④碰撞過(guò)程中和碰撞試驗(yàn)后,電池應(yīng)由保護(hù)裝置保持在其位置。
目前國(guó)內(nèi)只有尾部碰撞試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),C-NCAP沒(méi)有相關(guān)試驗(yàn)??梢?jiàn)國(guó)標(biāo)中尾部撞擊速度是50公里/小時(shí),和歐洲E-NCAP一樣。但碰撞后調(diào)查的指標(biāo)并不涉及座艙乘員的損傷程度,在100%重疊模式下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),后防撞梁在這樣的速度和碰撞模式下不會(huì)起到顯著作用,因?yàn)檐圀w尾部的縱梁和承載車體結(jié)構(gòu)可以完全吸收這種沖擊力。在40%偏置碰撞的情況下,后防撞梁將起到類似于前防撞梁的作用,將沖擊力從車身一側(cè)傳遞到另一側(cè),也就是我提到的一點(diǎn)力和整車力的概念。所以說(shuō)有無(wú)后防撞梁的后碰撞試驗(yàn)結(jié)果可以忽略不計(jì)。我想也正是因?yàn)檫@個(gè)原因,一些廠家為了利益最大化,減少了后防撞梁或者干脆去掉。
總的來(lái)說(shuō),國(guó)家碰撞標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車內(nèi)成員的安全調(diào)查不夠全面細(xì)致。雖然表面上碰撞速度不低,但檢查標(biāo)準(zhǔn)不高。而且國(guó)標(biāo)只有兩個(gè)結(jié)果:及格和不及格。成績(jī)60分和100分沒(méi)有區(qū)別。當(dāng)然,它不能反映車輛安全性的差異。同時(shí),測(cè)試過(guò)程和結(jié)果不對(duì)外公布。
與國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)相比,C-NCAP試驗(yàn)采用萃取法。而且車身被動(dòng)安全性能的優(yōu)劣直接由明星體現(xiàn),測(cè)試結(jié)果向大眾公示,讓消費(fèi)者在購(gòu)車時(shí)就能看清楚各種車的安全性能差異。國(guó)家碰撞標(biāo)準(zhǔn)是法律層面的最低要求,也可以說(shuō)是汽車行業(yè)的入門門檻。C-NCAP是汽車制造商的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。C-NCAP規(guī)定的實(shí)際車輛碰撞速度往往高于國(guó)家制定的速度,以此來(lái)評(píng)估更嚴(yán)重碰撞下車內(nèi)乘員的傷害程度。
國(guó)內(nèi)消費(fèi)者買車時(shí)更注重碰撞后成員的安全防護(hù),幾乎不關(guān)心車輛低速碰撞后的維修費(fèi)用。但在國(guó)外卻不是這樣。有一個(gè)國(guó)際汽車修理研究理事會(huì),這是一個(gè)致力于通過(guò)提高汽車的抗損壞性、可修理性、安全性和防盜性來(lái)降低保險(xiǎn)成本的國(guó)際組織。
其實(shí)現(xiàn)實(shí)中大多數(shù)事故都是低速發(fā)生的,低速碰撞的測(cè)試也很重要。RCAR開(kāi)發(fā)了一個(gè)前后低速碰撞測(cè)試來(lái)評(píng)估車輛的低速碰撞性能。保險(xiǎn)公司將根據(jù)RCAR的車輛碰撞等級(jí)確定基本保費(fèi)。檔次高的保費(fèi)高,檔次低的保費(fèi)低。對(duì)于安全性差或者維修成本高的車輛,即使售價(jià)很低,他們所支付的保險(xiǎn)費(fèi)仍然很高。這與國(guó)內(nèi)按照車價(jià)設(shè)定保險(xiǎn)費(fèi)的方式完全不同,所以國(guó)外廠商會(huì)在車身結(jié)構(gòu)上針對(duì)低速碰撞做一些特殊設(shè)計(jì)。
RCAR測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分為正面碰撞和背面碰撞:
正面碰撞:試驗(yàn)車輛質(zhì)量為整備質(zhì)量加駕駛員質(zhì)量75kg,車輛以15km/h的速度與非柔性剛性護(hù)欄碰撞,前方有40%重疊。
碰撞:駕駛員側(cè)必須放置一個(gè)75kg的碰撞假人,車輛與碰撞臺(tái)車呈10度角放置,碰撞側(cè)為乘客側(cè)尾部,車輛手剎處于釋放位置,測(cè)試速度為l5km/h,要求臺(tái)車為非柔性剛性護(hù)欄。
根據(jù)這一低速碰撞標(biāo)準(zhǔn),為了降低碰撞中的損傷程度,車身設(shè)計(jì)有以下原則:
①安全氣囊在低速碰撞試驗(yàn)中無(wú)法引爆。
②防撞梁栓接在車架上,具有能充分吸收碰撞能量的吸能盒結(jié)構(gòu)。
在低速碰撞中,后防撞梁的功能立即凸顯。沒(méi)有防撞梁,沖擊力會(huì)直接損傷承載體,維修成本必然增加。按照RCAR標(biāo)準(zhǔn),15公里/小時(shí)碰撞后,只允許防撞梁和吸能盒變形,車身縱梁結(jié)構(gòu)不允許塑性變形。目前我國(guó)在收取保險(xiǎn)費(fèi)用時(shí)沒(méi)有參考這方面,所以國(guó)外部分車型有后防撞梁,而國(guó)內(nèi)則有所減少或取消。
全文摘要:
通過(guò)以上介紹,我們對(duì)防撞梁的作用等相關(guān)問(wèn)題有了更多的了解。目前,我國(guó)關(guān)于車輛安全的法律法規(guī)還很不完善,這給了廠家空一個(gè)規(guī)則漏洞。我覺(jué)得車身安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就像一個(gè)城市的排水系統(tǒng),考驗(yàn)著廠家的良心,因?yàn)橄M(fèi)者買車的時(shí)候是看不到車身安全結(jié)構(gòu)的,它的質(zhì)量直接關(guān)系到事故發(fā)生時(shí)車內(nèi)乘員的生命安全。當(dāng)然,我們不能只把希望寄托在廠家身上,更要呼吁國(guó)家制定更嚴(yán)格的法律法規(guī),完善車輛碰撞的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),讓國(guó)產(chǎn)汽車的整體安全水平達(dá)到一個(gè)新的水平。
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