防撞梁原理

防撞梁可以起到什么作用?


大家都知道三角形是最稳定的一个结构,而车身骨架其实就是由许多不规则的三角形所组成,用以抵御来自四面八方的冲击,但是需要说明的是,汽车的骨架并不是所有地方的承受力都一样,因为这关系到力的传导、溃缩等等。从图中我们可以看到,不同颜色代表着材料的屈服强度不同,红色为超高强度钢,黄色材质的屈服强度 则稍弱一些,而粉色部位的屈服强度最低,它主要起到溃缩吸能的作用。


前后防撞梁的意义就是车辆第一次承受撞击力的装置,在车身被动安全方面有一个重要理念就是一点受力全身受力。说白了就是汽车车体的某一个位置受到了撞击,如果仅仅让这一部位去承受力的话,那么达到的保护效果会很差。如果在某一点受到力的时候,让整个骨架结构去承受力,则可以最大限度的降低一个点所受到的力的强度,特别是前后防撞钢梁在这里就起到很明显的作用。


在这个结构中我们可以看到,防撞梁两端连接的是屈服强度 很低的低速吸能盒,然后通过螺栓的形式连接在车体纵梁上。低速吸能盒可以在车辆发生低速碰撞时有效吸收碰撞能量,尽可能减小撞击力对车身纵梁的损害,这样可以降低维修成本,而螺栓连接的方式可以更方便的对防撞梁进行更换。

在高速偏置碰撞中,防撞梁可以有效的将撞击力从车身左侧(或右侧)传递到右侧(或左侧),尽可能让整个车体去吸收碰撞能量。在发生低速碰撞时(一般为15km/h以下),防撞梁可以避免撞击力对车身前后纵梁的损害,降低维修成本。

防撞梁的样式、薄厚是否对车辆安全有影响?


其实车身被动安全涉及到车身的整体结构,防撞梁的样式与薄厚以及材质会关系到它最终的强度。而防撞梁的强度既不能太大,也不能太小,需要和整车相配,只有配合完美的车身结构才是最安全的。所以很难单纯的从防撞梁的样式、薄厚去判断整车的安全性。

防撞梁的安装高度应是多少?


防撞梁的安装位置需要根据车身高度,轮毂直径的大小来综合评定,并没有一个明确的标准,同时还要考虑到相容性原理,即两车发生正面相撞时,不合适的防撞梁高度既保护不到自身,还会对对方车辆造成巨大伤害。一般车型的安装高度在40-50cm左右,但如果超过52cm,则会对C-NCAP等相关碰撞试验的成绩造成影响。

标准的防撞梁结构应该是什么样的?


上图是一个比较标准的防撞梁结构,低速吸能盒通过溃缩有效吸收低速撞击时的能量,防撞梁通过螺栓连接到车身,方便拆卸和更换。现在很多车型的防撞梁上都加装有一层泡沫缓冲区,它的主要作用还是在4km/h以下的碰撞时,对外部塑料保险杠起到一个支撑,缓解碰撞力的作用,减小碰撞对塑料保险杠的损伤,降低维修成本。

为什么很多车型来到国内后,厂商对防撞梁进行减配或干脆取消掉?

要想解答这个问题首先就要从国家碰撞标准和我国保险行业对车辆投保的定价方式来进行说明。

其实在汽车安全方面,除了大家熟知的C-NCAP外,我国是有国家强制标准的,也就是说所有上市的车辆都必须通过国家碰撞标准的测试。该标准主要是对车身的正面、侧面和尾部三个位置进行碰撞测试,下面我就来具体介绍一下。

GB11551—正面100%碰撞:车辆以50km/h的速度正面撞击由混凝土制成的刚性壁障。碰撞试验后,不使用工具,应能:

① 对应于每排座位,若有门,至少有一个门能打开。

② 将假人从约束系统中解脱时,如果发生了锁止,通过在松脱位置上施加不超过60N的压力,该约束系统应能被打开。

③ 从车辆中完好的取出假人。

④ 在碰撞过程中,燃油供给系统不允许发生泄漏。

⑤ 碰撞试验后,若燃油供给系统 存在液体连续泄漏,则在碰撞后前5分钟,平均泄漏速率不得超过30g/min。

GB20071—侧面碰撞:可变形的壁障以50km/h的速度撞击静止车辆的驾驶员一侧

碰撞试验后除了能满足国标正面100%碰撞的要求外,还要求车内部件在脱落时不得产生锋利的凸出物或锯齿边。

GB20072—尾部100%碰撞:刚性碰撞臂(宽度不小于2500mm,高度不小于800mm)以50km/h的速度和100%重叠的方式撞击车辆尾部。

① 在碰撞过程中,燃油供给系统不允许发生泄漏。

② 碰撞试验后,若燃油供给系统存在液体连续泄漏,则在碰撞后前5min平均泄漏速率不得超过30g/min。

③ 不应引起燃料的燃烧

④ 在碰撞过程中和碰撞试验后,蓄电池 应由保护装置保持自己的位置。


国内目前有关尾部碰撞的测试只有国家标准,C-NCAP 中也没有相关测试。可以看到,国标中关于尾部撞击的速度与欧洲的E-NCAP一样,都为50km/h,不过碰撞后考察的指标并没有涉及驾驶舱乘员的受伤害程度,而且在采用100%重叠的方式进行试验时,就导致了后防撞梁在这样的速度和碰撞方式下起不到太大作用,因为车身尾部的纵梁和承载式车身 结构可以完整吸收这种撞击力。如果在发生40%偏置碰撞的情况下,后防撞梁就会起到类似前防撞梁把一侧撞击力传递到车身另一侧的作用,也就是我前面提到的一点受力,全车受力的概念。所以说有无后防撞梁对尾部碰撞测试的结果微乎其微,我想正是基于此原因,一些厂商为了追求利益的最大化将本该有的后防撞梁进行减配或干脆拿掉。

总体来看,国家碰撞标准对车内成员安全的考察不够全面和细致,虽然表面看上去碰撞速度不低,但考察标准并不高。而且国标只有通过和没通过两个结果,60分与100分在结果上并没有任何区别,当然也不能体现车辆在安全方面的差异,同时测试过程和结果并不对外公开。


相对国家强制标准,C-NCAP 的测试采取的则是抽取方式。而且车身被动安全性能的优劣以星级直接体现,同时测试结果向社会公示,这样消费者在购车时对各种车的安全性能差异一目了然。国家碰撞标准是法律层面上的一个最低要求,也可以说是汽车行业的一个准入门槛。而C-NCAP 则是汽车生产企业的一个行业标准,它规定的实车碰撞速度往往比国家制定的要高,从而在更严重的碰撞下评价车内乘员的伤害程度。

国内的消费者在购车时更多的是关注车辆在发生碰撞后对成员的安全保护,而几乎不会关心低速碰撞后车辆的维修成本。可在国外不是这样,国际上有一个汽车修理研究理事会(RCAR),它是一个致力于通过提高汽车的抗损性、修复性、安全性和防盗性,从而减少保险成本的国际性组织。

其实现实中绝大多数的事故是在低速时发生的,低速碰撞的测试同样非常重要。RCAR就制定了一个正面和尾部的低速碰撞试验,来对车辆低速碰撞性能进行评级。保险公司会依据RCAR对车辆的碰撞评级确定基本保费。级别高的其保险费较高,级别 低的保险费就低。安全性不好或修理费较高的车辆,即使销售价格很低,但其所交的保险费依然很高。这与国内根据车价定保险费用的方式完全不同,所以说国外的厂商在车体结构上会针对低速碰撞进行一些特殊的设计。

RCAR的测试标准分为正面碰撞和尾部碰撞:


正面碰撞: 试验车质量为整备质量加上一个75kg的驾驶员质量,车辆以15km/h的速度,正面以40%重叠的方式(碰撞侧为驾驶员侧)碰撞不可变形的刚性壁障。


尾部碰撞:驾驶员侧须放置一个75kg碰撞假人,车辆与碰撞台车行进方向成l0度角摆放,碰撞侧为乘员侧尾部,车辆手制动处于松开位置,试验速度为l5km/h,台车要求为不可变形的刚性壁障。

根据这种低速碰撞标准,要想减少碰撞中的损坏程度,那么在车身设计上有以下原则:

①安全气囊在低速碰撞测试中不能起爆

② 防撞梁与车架为螺栓连接,并有能充分吸收碰撞能量的吸能盒结构

在低速碰撞时,后防撞梁的作用立刻凸显,如果没有防撞梁,撞击力会直接对承载式车身 造成损伤,维修费用必然会增加。而根据RCAR的标准,在发生15km/h的碰撞后,只允许防撞梁和吸能盒发生变形,车身的纵梁结构不得发生塑性变形。由于我国目前收取保险费用并没有参考这方面的内容,所以就出现了一些车型在国外有后防撞梁,而到国内则采取减配或取消的方法。

总结:

防撞梁的作用主要用于中低速碰撞时减少维修成本,并能在一定程度上减轻对成员的伤害。在现有的汽车结构之下,防撞梁就像汽车的轮胎一样必须有,任何的取消、缩水或者简配只能说明厂家对消费者是不负责任的。

车门防撞梁

依据美国国家公路交通安全管理局NHTSA发布的数据,车门防撞梁在2002年拯救了994名事故受害者。这些钢结构或铝结构的部件被安装在车门内部,从外面并看不到。有些采取的是垂直布局,还有一些采用对角线式,也就是从底部的门框一直延伸到窗玻璃的底部边缘。无论其具体位置如何,车门防撞梁 都是作为一种额外的吸能保护层而设计的,它可以降低乘员可能遭受的来自外部的力量。事实证明,车门防撞梁在车辆撞击固定物体(比如树木)时的保护效果非常明显。

According to data released by the National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) in, the door crash beam saved 994 accident victims in the year of 2002. The components of these steel or aluminum structures are installed inside the door, not visible from the outside. Some take the vertical layout, and some use the diagonal, which extends from the bottom of the door frame to the bottom edge of the window. Regardless of the specific location of the door, the door anti-collision beam is designed as an additional energy absorbing layer, it can reduce the force that the occupant may suffer from the outside. It has been proved that the protective effect of the door collision beam is very obvious when the vehicle hits a fixed object (such as a tree).

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