汽车安全气囊的功能和法规

　　本篇汽车与安全论文研究车辆安全气囊系统，安全气袋只是撞击时的第二道防线，第一防线是车头的预折区域，这不是所有车都有的东西，譬如平头车就欠缺点，但第二防线安全带，则是现今汽车必有的装备，而且它也是整个SRS系统中最重要的一环。安全气囊系统与三点式安全带一起使用，依据ECER294和CMVDR294法规，在刚性固定套、50km/h、假人符合FMVSS208 III型假人的试验条件下，正面0°、正面±30°时乘员伤害指标限值。

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　　摘 要：汽车被动安全性能已是当今世界汽车技术发展的主流方向之一，汽车的被动安全性更是汽车产品竞争力的重要标志，也成为新车设计所应考虑的主要因素。现在，世界上许多汽车制造厂及专业生产厂都在设计和生产安全气囊，今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中(包括侧向碰撞)起保护乘员头部、躯干和膝部的作用。本文详细介绍了汽车安全气囊的概念、功用、发展历史、结构和原理、汽车碰撞法规及我国的有关法规，同时阐述了哈飞赛豹安全气囊的组成及实验等。

　　关键词：汽车;安全气囊;研究

　　1 汽车安全气囊的概念

　　安全气囊的全名称应为SRS AIRBAG，而SRS是英文Supplemental Restraint System的缩写，直译为辅助防护系统或辅助约束系统，是辅助防护系统中能够起缓冲作用的一种装置，由于气囊属于安全装备之一，所以一般也称为“安全气囊(Safe Air Bag)”。

　　2 汽车安全气囊的功用

　　当汽车发生碰撞时，汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞称一次碰撞。一次碰撞后，汽车速度将急剧变化，驾驶员和乘员就会受到惯性力的作用而向前运动，并与车内的方向盘、挡风玻璃或仪表板等物件发生碰撞，这种碰撞称为二次碰撞。

　　在一般的前方撞击意外中，第一保护你的防线就是车头的预折区域(Crumble Zone)。这个预折区域透过变形来吸纳或分散撞击力，当车辆因撞击而停顿，但突然的减速力仍会使得乘员的上身不自控地向前冲的时候，安全带便发挥它的功能了——它舒缓你上身的前冲运动。不过，如果撞击力巨大的话，安全带亦不能有效的制止这种运动，你的头部和上身仍然会向前冲，这便是安全气袋出场的时候了，当它充气弹出时，便能够在你的头部和胸部做成一种护垫的功能，避免了这些部位直接撞击到转向盘或仪表板上，安全气袋充气的时间并不会很长，当司机侧或乘客接触到安全气袋后，气袋内的气体便会从一个或多个孔洞中泻走，而对自呼吸气囊，只通过气袋织物间隙孔洞泻出，利用气囊背面排气节流或本身阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，达到保护人体的目的。

　　3 汽车安全气囊的发展历史

　　梅塞德思——奔驰公司宣称：他们是汽车安全气囊的发明者。1980年他们即设立研究计划，将气囊引入汽车座椅安全系统中，1987年他们开始安装前排副座安全气囊，到1992年，司机侧安全气囊已成为该公司销售汽车的标准安装设备。事实上，安全气囊发明的历史可以追溯得更远，德国此项专利的申请时间是1951年，而美国是1952年，其实，对这种安全方式表面出最大兴趣的应该是美国人，因为美国人不喜欢绑安全带。

　　SRS气囊系统的发展过程可以概括为：发明于20世纪50年代，开发于60年代，应用于70年代，发展于80年代，推广于90年代。SRS气囊技术从发明到现在短短的50年内能发展到当今水平，与以下几个条件是密不可分的：(1)SRS气囊系统的发明;(2)汽车公司不断改进SRS气囊系统并提高其技术水平;(3)保险公司和消费者协会对应用SRS气囊系统的积极态度;(4)政府法规的强制作用。

　　4 汽车安全气囊系统结构和原理

　　4.1 SRS气囊分类。SRS气囊系统发展四十多年来，按其总体结构分为机械式SRS气囊系统和电子式SRS气囊系统两大类。

　　按SRS气囊的数量可分为单SRS气囊系统、双SRS气囊系统和多SRS气囊系统。单SRS气囊系统只装备有驾驶员气囊。双SRS气囊系统装备有驾驶员和前排乘员两个气囊。多SRS气囊系统装备有3个或3个以上气囊，无论SRS气囊系统气囊数量多少，均可采用一个SRS专用电脑控制。按SRS气囊系统的功用可分为正面SRS气囊系统和侧面SRS气囊系统两大类。用于侧面碰撞的头部保护系统如：头胸侧碰撞气袋(Head-Thorax Side-Impact Airbag)、充气管状结构(ITS-Inflatable Tubular Structure)、充气帘幕(Inflatable Curtain)等。

　　其他形式的气囊还有：前碰撞冲击中，用于保护乘员的乘员舱舱顶悬挂气囊，如日本的119气囊;前碰撞中，保护乘员脚、足踝及小腿的充气脚垫[Inflatable Carpet(InCa)]。

　　4.2 SRS气囊组成。电子式SRS气囊系统的组成部件分布在汽车的不同位置。虽然各型汽车SRS气囊系统采用部件的结构和数量有所差异，但其基本组成和工作原理都大致相同。

　　对于三点传感系统，SRS气囊系统的基本结构主要由碰撞传感器(包括左前碰撞传感器和右前碰撞传感器)、辅助防护系统指示灯(SRS指示灯)、带防护碰撞传感器的辅助防护系统控制组件(SRS控制组件，简称SRS电脑)和辅助防护气囊组件(SRS气囊组件)四部分组成。气囊组件主要由SRS气囊、气体发生器和点火器等组成。

　　4.3 SRS气囊系统动作过程。在SRS气囊系统工作过程中，乘员气囊与驾驶员气囊的动作过程基本相同。当汽车以车速50km/h与前面障碍物相撞时，SRS气囊系统的动作时序如下。

　　(1)碰撞约10ms后，SRS气囊系统达到引爆极限，气囊组件中的电雷管引爆点火剂并产生大量热量，使充气剂(叠氮化钠药片)受热分解，驾驶员尚示动作。(2)碰撞约40ms后，气囊完全充满，体积最大，驾驶员向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并收紧，部分冲击能量已被吸收。(3)碰撞约60ms，驾驶员头部及身体上部压向气囊，气囊背面的排气孔在气体和人体压力作用下排气，利用排气节流作用吸收人体与气囊之间弹性碰撞产生的动能。(4)碰撞约110ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶员身体上部回到座椅靠背上，汽车前方恢复视野。(5)碰撞约120ms后碰撞危害解除，车速降低至零。

　　由此可见，在SRS气囊系统动作过程中，气囊动作时间极短。从开始充气到完全充满的时间约为30ms;从汽车遭受碰撞开始，到SRS气囊收缩为止，所用时间极为短暂，仅仅为120ms左右，而人的眼皮眨一下所用时间约为200ms左右，因此，SRS气囊动作的状态和经历的时间无法用肉眼来确认，目前，世界上广泛采用模拟人体来进行碰撞试验。

　　5 汽车碰撞法规及我国的有关法规

　　由于汽车事故造成的巨大损失，世界各发达国家都对汽车碰撞安全性作出强制性要求，并建立了各自的法规。法规中比较有代表性的是美国的联邦机动车安全法规FMVSS(Federal Motor Vehicle Safety Standards)和欧洲的联合国欧洲经济委员会ECE法规(Economic Commission for Europe)，其它如日本(保安基准)、加拿大(CMVSS)、澳大利亚(ADR)等国家的法规基本上是参照美国和欧洲的法规制定的。我国也逐渐对汽车安全性有了足够的重视，并对汽车实行了50项强制性安全法规，其中主动安全37项，被动安全13项。

　　一般将汽车安全标准分为主动安全(事故预防能力)和被动安全(事故后果减轻能力)。主动安全主要指涉及人(身体状况、注意力、操纵)、车(视野、舒适性、制动性、操纵方式)和环境(天气、交通)等方面标准。被动安全主要指涉及在事故时减少和减轻乘员及行人、车辆损失的标准。我国的技术法规是中国机动车设计规则CMVDR(China Motor Vehicle Design Rule)，CMVDR法规体系的构成形式参照美国联邦机动车安全标准(FMVSS)，技术要求和试验方法主要采用(ECE)汽车法规，少数项目欧洲没有规定，则选择参照采用美国FMVSS和日本保安基准。

　　6 哈飞赛豹安全气囊的组成及实验

　　6.1 哈飞赛豹安全气囊的组成。(1)驾驶员、乘员双侧前气囊组成：a.驾驶员前气囊模块总成DAB(Driver Air Bag)、模块与转向盘安装螺母、转向盘本体与转向柱管紧固螺栓。b.副驾驶员前气囊模块总成PAB(Priver Air Bag)。c.电控单元ECU(Electronic Control Unit)。d.转向盘本体总成SW(Steering Wheel)。e.时钟弹簧CS(Clock Spring)。(2)驾驶员单侧前气囊组成：a.驾驶员前气囊模块总成DAB(Driver Air Bag)、模块与转向盘安装螺母、转向盘本体与转向柱管紧固螺栓。b.PAB模块饰盖。c.电控单元ECU(Electronic Control Unit)。d.转向盘本体总成SW(Steering Wheel)。e.时钟弹簧CS(Clock Spring)。

　　6.2 哈飞赛豹安全气囊的试验。保护指标满足CMVDR294关于正面碰撞乘员保护的设计规则，并部分满足ECER294的关于车辆碰撞乘员保护的设计规则。

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文章名称： 汽车安全气囊的功能和法规

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