非旋转式驾驶员安全气囊是否是较好的解决方案？

非旋转式驾驶员安全气囊是否是较好的解决方案？

美国联邦机动车安全标准FMVSS208对汽车设计者提出新的挑战，使他们重新考虑驾驶员侧面安全气囊的形状是否适应新的要求。最新试验提出非对称设计和非旋转式驾驶员安全气囊模块特别向设有坚固驾驶室的车辆提供了改进的碰撞保护的可能性。

    迄今，标准的驾驶员安全气囊的气袋都设计成对称圆形样式，这种构造在所有的转向状态（当转向盘转动则安全气囊模块也随之转动）提供相同的平均的保护能力。

    但是最近通过的安全法规诸如美国联邦机动车安全标准（FMVSS）208和新车设计趋向于使用以配合每种车辆内饰样式为特点的安全气囊气袋的非旋转式驾驶员安全气囊模块。

    一、用户试验和法规要求

    许多整车制造公司向全世界提供他们的产品并且必须满足所有市场（北美、欧洲、亚太地区）。在各种不同的安全试验中有使用座椅安全带的或不使用座椅安全带的；有采用欧洲新车评估程序（EuroN-CAP）或美国新车评估程序（USN-CAP）以及使用偏置可变壁障（ODB：offsetdeformablebarrier）或刚性壁障（rigidbarri-er）。这些不同种类的试验对驾乘员约束系统的构造提出了潜在的碰撞要求。一些制造公司选择开发适用于不同市场的约束系统部件，以便更有效、更精细地开发全球资源。

    在车辆乘员约束系统的开发过程中设计人员采用试验设计矩阵（DoE：DesignofExperiments），调研了一切能影响乘员约束系统的参数，直至达到最大程度的降低乘员伤害的最优解。在这些参数中包括座椅安全带负荷限制器、座椅安全带预紧器、安全气囊气体发生器的性能、安全气囊气袋的外形尺寸、安全气囊气袋通风孔和转向管柱变形特性值。虽然如此，车辆本身结构的刚度仍是对乘员安全约束系统性能的主要影响因素之一。

    另一个重要参数就是安全气囊的气袋形状，这可能在解决一系列碰撞问题中起着重要作用。根据FMASS208法规规定进行40km/h0°试验（使用无安全带的50百分位的假人）通过在垂直方向上把圆形安全气囊的中心偏移1OOmm（形成非对称气袋形状），胸部减速度值能够改善达到20％的水平，低于以前的限值。与此同时所有其它伤害指标能够保持在它们的原先水平上。非对称气袋具有高性能保护能力，以改善伤害值。

    有相当多数量的汽车很难通过无安全带的新FMASS208法规的碰撞试验（见图1）。根据FMVSS208法规中等尺寸汽车在TRWAutomotive（美国天合汽车集团）汽车安全系统公司进行的30°斜角碰撞模拟试验显示其伤害值改进最大达到60%。这是通过改变对称安全气囊的标准圆形气囊而得到的数值（见图2）。

    二、安全气囊气袋形状的确定

    安全气囊的气袋形状应该适合车内内饰布置。根据碰撞与OOP（outofposition）的要求，气袋的几何形状可应用数据分析方法加以定义。而气袋则通过实际的静态与动态试验加以验证试验（见图3）。各种不同的优化闭环（系统）借助于数据计算方法（见图4）被用于验证最有效的安全气囊气袋形状最优安全气囊首先在整个约束系统中通过数据试验以确定不同的动态性能和00P外形。当气囊的气袋形状被精确修正以后便开始进入实际的试验阶段（见图5和图6）。

    任何新的气袋形状必须满足和超过业已确定的低伤害值，这些数值是在其他外形通过诸如美国的新车评估程序（USN-CAP）和OOP试验而获得的标准圆形安全气囊的情况下达到的。

    而非旋转式驾驶员安全气囊的更多优点则是伤害值将保持在与所有转向盘位置，即所谓的“必须注意”（“duecare”）位置相等的水平上。

    三、非旋转式驾驶员安全气囊模块的原理

    静态安全气囊模块和旋转式转向盘安装在两个装置之内。已经取得专利的在安全气囊中的锥轮装置（Conegear）对转向盘旋转进行补偿，并由此经常使安全气囊保持在0°位置。转向盘中心与转向管柱中心对准（见图7）。转向盘和转向管柱两者的转速也保持相同。只有一个固定点必须提供给转向管柱开关。这种工作原理的另一个优点是拥有专利的锥轮装置，只应用于安全气囊模块和转向盘之间作为导向机构。这意味着转向力直接作用于转向管柱而不是作用于锥轮装置上。所以锥轮装置具有最小磨损由此更方便满足可靠性的质量要求。

    四、舒适性与设计特点

    非旋转式驾驶员安全气囊模块推荐使用多功能开关。当转向盘转动时驾驶员将在相同位置上使用开关。转向臂开关（drop-armswitch）（用于转向信号、刮水器等）能够作为集成于非旋转式驾驶员安全气囊模块内的多功能开关。附加的设计单元和仪表板显示器部分也能集成于非旋转式驾驶员安全气囊模块内。

    五、安全性能提高，设计自由度增加

    驾驶员安全气囊模块能提供更大的设计自由度，使气袋的形状能够适用于每一种车辆的内部布置。

    在TRW进行的数据分析与实际试验分析中，表明非对称式安全气囊能为即使未使用安全带的驾驶员提供较大的降低伤害的能力，在分析调研中获知在FMASS20830°斜角试验防止头部与A柱碰撞的试验中最大伤害值的改善水平达到60%。与此同时，最优伤害值在美国新车评估程序和OOP静态试验中几乎未发生变化。

    除了非旋转式安全气囊能够提供更好性能以外，也实现了更好的舒适性和设计特点，仪表板显示器能够设置于驾驶员安全气囊模块中。转向臂开关也能够集成于非旋转式安全气囊模块中作为辅助多功能开关，有利于降低附加成本。

    TRW首先研发的非对称安全气囊已于今年投入批量生产，为欧洲整车公司配套之用。