汽车工程手册：乘员拉回系统与汽车作用

1.未系安全带的乘员

在汽车与固定障碍物或另一汽车前碰撞时，乘员由于他的惯性相对汽车向仪表板方向和/或转向盘移动。移动的第一次近似方程式为：

汽车 乘员到碰撞点

乘员与汽车之间的相对移动路程为

在50km/h速度碰撞时汽车平均减速度为15g。乘员至转向盘距离为0.3m时，乘员在约64ms后碰撞到转向盘，速度差还约有33.4km/h。没有安全带拉回系统时乘员的动能必须由转向盘、仪表板和风窗玻璃吸收。假定减速度的可能路程为0.1m（车内空间和汽车的残余变形，则乘员约在21.5ms时间内的平均减速度为44g）。图6.5-22是理论上的减速度、速度、移动距离随时间的变化历程。

2.3点式安全带

在没有安全带夹紧器和安全带收紧器时，安全带自动器闭锁后乘员首行向前移动直至将安全带收紧在自动器滚轮上。由此骨盆部分的安全带和上身部分的安全带可以相对于汽车拉住乘员身体。随着需要拉住乘员的力的增加，骨盆部分的安全带还可产生向下的垂直力，使壳状结构的座椅和它的支撑一起组成乘员保护系统。图6.5-23是汽车以50km/h速度碰撞障碍物时3点式安全带系住的试验假人的头部减速度—时间、胸部减速度—时间等的典型变化过程和安全带作用力—时间的变化过程。

图6.5-22 在以50km/h车速碰撞在固定障碍物上的减速度—时间、速度—时间和移动距离—时间的变化历程

图6.5-23 汽车以50km/h碰撞障碍物时3点式安全带系的试验假人的减速度—时间和安全带作用力—时间的变化过程(www.xing528.com)

为专门限制驾驶人侧的乘员的向前移动，采用带夹紧器或安全带拉紧器。在达到与车型有关的严重碰撞程度后，通过传感器直接激活安全带机械式夹紧器或爆燃式夹紧器。

这样可达到两种效果：及早开始增加安全带作用力，并在相同的减速度—时间变化过程时安全带作用力水平要比通常的3点式安全带的作用力小。在与障碍物碰撞时当然可减小乘员的减速度。

3.安全气囊系统

有两种不同的设计：安全气囊加3点式安全带和只有安全气囊没有安全带。它们引起乘员在碰撞时的不同移动。先分析安全气囊加3点式安全带。在开始，乘员有与常规的安全带拉回系统相似的移动。在安全气囊充气时，头部的移动（点头）明显减小，并可降低胸部的减速度值。图6.5-24是汽车以50km/h速度与障碍物碰撞时的滑块模拟试验得到的试验假人的合成的头部和胸部减速度值以及膝盖作用力。在专门的试验中要测量面压力，该面压力是乘员撞击到与安全气囊—转向盘不同的吸能的转向盘上产生的。在安全气囊—转向盘上的面压力要比在吸能的转向盘上的面压力低得多。

图6.5-24 头部和胸部减速度值以及膝盖作用力（滑块试验，50km/h，带安全气囊和3点式安全带系统）

主要为没有系安全带的驾驶人设计的安全气囊系统中，驾驶人的减速度通过安全气囊、转向柱和吸能的膝盖软垫吸收。在前排乘员侧，乘员的撞击能量必须由安全气囊和膝盖软垫吸收。在没有配置安全带时，位置偏离问题特别危险，如不在安全气囊座椅中间。为此，有必要配置3点式安全带。在这期间，在大多数汽车上要设计与国家无关的、统一的、至少带有传感技术的硬件部件和各种参数的安全气囊。要考虑有专门要求的软件匹配。从表6.5-4中可见安全气囊的变化历程。

表6.5-4 安全气囊的变化历程

4.预先防止碰撞系统

第一批汽车已采用预先防止碰撞系统^[30，31]。如果传感器技术预料到汽车将发生严重的交通事故，然后关闭活动天窗，座椅靠背放到垂直位置并激活安全带拉紧器。

5.对乘员拉回系统工作能力的影响

实际交通事故的综合性反映出众多因素的影响。这也牵涉到试验结果的分散性，这就要求安全性的设计标准要比法规的限值严，部分情况下要低超过30%。