CN102501820B - 一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置 - Google Patents

Abstract

一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置，涉及客车安全技术领域。该防护装置由控制器(1)、倾角传感器(2)、根据车身长度成对设置的车身碰撞预接触距离传感器和外置安全气囊构成，控制器(1)和倾角传感器(2)固定在整车重心附近，预接触距离传感器及安全气囊安装在客车顶盖两侧及腰梁部位，控制器(1)与各个预接触距离传感器成并连关系，倾角传感器(2)采集车身倾斜角度信号输入控制器(1)，当倾斜角度满足控制器(1)预设值时，控制器(1)触发各个预接触距离传感器工作，各预接触距离传感器将采集的距离信号输入控制器(1)，当某个预接触距离满足预设条件时，控制器(1)控制对应的安全气囊展开。本发明可实现结构轻量化设计。

Description

一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置

技术领域

本发明涉及客车安全技术领域，特别是涉及一种基于侧翻倾角及车身碰撞预接触距离两级控制的分组展开式客车外置气囊侧翻被动安全防护装置。

背景技术

伴随中国社会与经济的飞速发展，人民生活水平显著提高，城乡人均汽车保有量也连年攀升，汽车行业呈现欣欣向荣之势。然而，在汽车为居民日常生活带来极大便利的同时也造成了燃油消耗量的急剧攀升、交通事故频现及大气污染的不断加剧，使得节能、安全、环保成为当今汽车行业三大主题。为实现节能环保目标，公共交通将更多的肩负起人们出行和旅游的重担，客车也将在其中扮演越来越重要的角色。然而，在客车行业大步前进的同时，与客车相关的交通安全事故也须引起相关部门的高度重视，特别是客车的侧翻安全性。国内外以往的客车交通事故统计表明，客车侧翻事故比重最大、造成的后果也最为严重。由于客车乘员众多，一旦发生交通事故容易造成群死群伤的严重后果，因而客车侧翻安全性格外引人关注。

目前世界上许多国家都已把大客车的侧翻试验列为强制性法规，我国也已在2011年对客车侧翻安全性实施了强制性法规认证。国外有关大客车侧翻安全性最具代表性的法规为欧洲经济委员会制定的ECE R66法规。我国对于客车侧翻安全性的研究相对较晚，主要的侧翻安全法规是参照ECE R66制定的GB/T 17578《客车上部结构强度规定》，作为侧翻安全推荐性标准。

回顾客车侧翻安全性保护措施，国内外普遍将研发重点集中在对车体骨架结构本身强度、刚度的设计改进，通过对车体骨架杆件的布置形式、杆件的截面形式、杆件的截面壁厚、材料特性以及各杆件之间连接工艺等的设计改进，在客车侧翻过程中，完全依靠骨架结构变形吸能实现对乘员的保护。这主要是受客车骨架侧围与顶盖本身结构形式所限，无法在碰撞区域设置有效的固定式吸能缓冲结构或装置。增加结构强度、刚度虽可以改善结构侧翻安全性，但同时会带来车身结构重量的显著增加。

发明内容

针对前面提到的现有改善客车侧翻安全性的技术手段及存在缺陷，本发明借鉴被动安全设计中的安全气囊技术，提出了一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护技术方案，该方案在客车发生侧翻时首先由气囊缓冲碰撞力，通过气囊泄气、吸收释放掉部分碰撞能量，进而由车体骨架塑性变形吸收残余能量，以大大降低对车体结构抗碰撞能力的要求。既起到有效的侧翻防护作用，同时也有利于车身结构的轻量化。

一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置，该防护装置由控制器1、倾角传感器2、根据车身长度成对设置的车身碰撞预接触距离传感器及外置安全气囊构成，控制器1和倾角传感器2固定在整车重心附近，预接触距离传感器及安全气囊安装在客车顶盖两侧及腰梁部位，控制器1与各个预接触距离传感器成并连关系，倾角传感器2采集车身倾斜角度信号输入控制器1，当倾斜角度满足控制器1预设值时，控制器1触发各个预接触距离传感器工作，各预接触距离传感器将采集的距离信号输入控制器1，当某个预接触距离满足预设条件时，控制器1控制对应的安全气囊展开。

所述的控制器1和倾角传感器2固定在地板平面3以下的钢板4上。

所述的预接触距离传感器为超声波距离传感器，顶盖两侧的预接触距离传感器安装在客车顶盖通风道18内部，传感器探头伸出客车蒙皮19表面，腰梁部位的预接触距离传感器安装在地板20以下行李舱21内部，传感器探头伸出客车蒙皮19表面。

所述的顶盖两侧的安全气囊安装在客车顶盖通风道18内部，安全气囊II 13由挡板I22支撑固定，由气袋I 23和气体发生器I 24组成，置于塑料薄板I 25内，展开时冲破薄板I 25弹出；腰梁部位安全气囊安装在地板20以下行李舱21内部，安全气囊V 16由挡板II 30支撑固定，由气袋II 28和气体发生器II 31组成，置于塑料薄板II 29内，展开时冲破薄板II 29弹出。

所述的安全气囊为基于泄压阀控制的恒压枕式气袋气囊装置，恒压泄气阀装置33置于展开后工作状态安全气囊32外侧，呈前后对称布置。

本发明的有益效果：申请人通过CAE对传统技术下的客车骨架结构与装有本发明的骨架结构分别进行了分析对比，如图2、3。对比结果表明：配备有本发明的车体骨架侧翻防护效果十分显著，侧翻碰撞时骨架变形程度大大降低。实现了对乘员的有效保护。同时，车体骨架可有很大减重空间，实现结构轻量化设计。

附图说明：

图1为本装置的整套系统工作流程图；

图2为传统技术下客车侧翻骨架变形图；

图3为配备有本发明的骨架变形图；

图4为倾角传感器及控制器在客车中的具体安装位置图；

图5为装置中车身碰撞预接触距离传感器在整车中的大致位置，以及各个气囊组的大致分布情况；

图6各个气囊工作时的效果示意图；

图7为单个预接触距离传感器在腰梁及顶盖部位的安装位置图；

图8为气囊未触发前在腰梁及顶盖部位的安装位置图；

图9示出了气囊工作过程中恒压泄气阀装置结构及位置。

1、控制器；2、倾角传感器；3、地板平面；4、钢板；5、腰梁；6、预接触距离传感器I；7、预接触距离传感器II；8、预接触距离传感器III；9、预接触距离传感器IV；10、预接触距离传感器V；11、预接触距离传感器VI；12、安全气囊I；13、安全气囊II；14、安全气囊III；15、安全气囊IV；16、安全气囊V；17、安全气囊VI；18、顶盖通风道；19、客车蒙皮；20、地板；21、行李舱；22、挡板I；23、气袋I；24、气体发生器I；25、薄板I；26、顶盖蒙皮；27、车内行李隔间挡板；28、气袋II；29、薄板II；30、挡板II；31、气体发生器II；32、工作状态安全气囊；33、恒压泄气阀；

具体实施方式

下面结合具体实例和附图进一步详细说明本发明，但本实例并不用于限制本发明，凡是采用本发明相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。比如本发明用控制器控制安全气囊展开，也可设计成用传感器直接控制安全气囊展开。申请人依据本发明设计了一款配备有本装置的12米全承载式公路客车CAE仿真模型作为具体实施例。

本发明采用侧翻倾角及车身碰撞预接触距离两组信号，分级控制客车外置气囊的展开。该防护装置由一个控制器、一个倾角传感器、若干车身碰撞预接触距离传感器及安装在客车顶盖两侧及腰梁部位的外置防护安全气囊构成。在客车侧翻过程中分组适时触发安全气囊展开，以尽可能多吸收客车侧翻过程中产生的能量，同时降低车身与地面的碰撞冲量，实现对客舱内乘员更有效的保护。由于客车侧翻过程中的相当一部分能量被防护安全气囊释放出的气体带走，很大程度降低了对客车骨架的侧翻碰撞强度要求，为整车轻量化设计提供了更大空间。

如图4所示，将控制器1和倾角传感器2固定在整车重心附近、地板平面3以下的钢板4上。

如图5所示，预接触距离传感器(I、II、III、IV、V、VI)6、7、8、9、10、11与控制器1成并连关系。设定各预接触距离传感器阈值，分别控制安全气囊(I、II、III、IV、V、VI)12、13、14、15、16、17展开时刻，展开触地后随即进行泄气。泄气过程中需根据车体自身结构和载荷特点设定泄气阈值，以使安全气囊保持合适恒定气压，达到缓冲保护效果。各安全气囊泄气完成后、客车侧翻大部分能量已被转换为气体动能释放至大气中，残余能量则通过车体骨架自身塑性变形与材料自身内部结构阻尼耗散，实现侧翻防护。各安全气囊组展开工作效果如图6。

如图7A所示，顶盖距离传感器7II为超声波距离传感器，安装在客车顶盖通风道18内部，传感器探头伸出客车蒙皮19表面。如图7B所示，腰梁部位传感器10为超声波传感器，安装在地板20以下行李舱21内部，传感器探头伸出客车蒙皮表面。其余距离传感器结构类似，原理相同。如图8A所示，顶盖安全气囊II 13安装在客车顶盖通风道18内部，由挡板22I支撑固定。安全气囊由气袋I 23和气体发生器I 24组成，置于塑料薄板I 25内，展开时冲破薄板I 25弹出。如图8B所示，腰梁部位安全气囊V 16安装在地板20以下行李舱21内部，由挡板II 30支撑固定。安全气囊V 16由气袋II 28和气体发生器II 31组成，置于塑料薄板II 29内，展开时冲破薄板II 29弹出。如图9所示，安全气囊工作过程中、恒压泄气阀装置33置于展开后工作状态气囊32外侧，呈前后对称布置。通过设计泄气阀定压泄气阈值、实现不同车型外置气囊侧翻保护最优匹配。

本发明主要通过以下技术方案实现：

1当客车开始侧翻时，系统进入图1中A工作步，通过安装于客车内部的倾角传感器，检测客车侧翻过程中车体角度的非瞬态持续改变量将倾角信号送入控制器。

2接着系统进入图1中B工作步，控制器通过ECU单元、对侧翻过程中车体角度非瞬态持续改变量

识别，判断是否超过侧翻阈值

3当控制器判断到

时，进入图1中C工作步，立即触发各车身碰撞预接触距离传感器工作。

4接着，各个预接触距离传感器将探测电信号返回B工作步中控制器，由控制器对各传感器距离地面距离信号h_i进行识别判断，判断是否小于气体发生器触发阈值h₀。

5当确认h_i＜h₀时，即进入图1中D工作步，由控制器分别控制对应的安全气囊气体发生器触发产生混合气体。各气体发生器产生的混合气体先后充入不同形状、不同大小、不同位置的气袋，全部充气过程在安全气囊接触地面之前完成。

6当安全气囊开始接触地面时，整个系统即进入图1中E工作步。按照侧翻过程中车体骨架变形特性，各个安全气囊先后接触地面并保持定压泄气，完成侧翻过程中绝大部分能量的吸收转化。

7最后进行图1的工作步F，在安全气囊泄气完毕后车体骨架接触地面，客车侧翻残余能量由车体骨架自身塑性变形吸收。整个侧翻过程中通过控制安全气囊触发时间、充气量。气囊内部压力及泄气速度由安装在装气袋上的压力阀控制在一个适当的数值，保证客车骨架、玻璃、安全气囊等均不侵入乘客生存空间。

Claims (5)

1.一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置，其特征在于：该防护装置由控制器（1）、倾角传感器（2）、根据车身长度成对设置的预接触距离传感器和安全气囊构成，控制器（1）和倾角传感器（2）固定在整车重心附近，预接触距离传感器及安全气囊安装在客车顶盖两侧及腰梁部位，控制器（1）与各个预接触距离传感器成并连关系，倾角传感器（2）采集车身倾斜角度信号输入控制器（1），当倾斜角度满足控制器（1）预设值时，控制器（1）触发各个预接触距离传感器工作，各预接触距离传感器将采集的距离信号输入控制器（1），当某个预接触距离满足预设条件时，控制器（1）控制对应的安全气囊展开。

2.根据权利要求1所述的一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置，其特征在于：所述的控制器（1）和倾角传感器（2）固定在地板平面（3）以下的钢板（4）上。

3.根据权利要求1所述的一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置，其特征在于：所述的顶盖两侧的预接触距离传感器安装在客车顶盖通风道（18）内部，传感器探头伸出客车蒙皮（19）表面；腰梁部位的预接触距离传感器安装在地板（20）以下行李舱（21）内部，传感器探头伸出客车蒙皮（19）表面。

4.根据权利要求1所述的一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置，其特征在于：所述的顶盖两侧的安全气囊安装在客车顶盖通风道（18）内部，由挡板I（22）支撑固定，并由气袋Ⅰ（23）和气体发生器Ⅰ（24）组成，置于塑料薄板Ⅰ（25）内，展开时冲破薄板Ⅰ（25）弹出；腰梁部位安全气囊安装在地板（20）以下行李舱（21）内部，由挡板Ⅱ（30）支撑固定，由气袋Ⅱ（28）和气体发生器Ⅱ（31）组成，置于塑料薄板Ⅱ（29）内，展开时冲破薄板Ⅱ（29）弹出。

5.根据以上任一权利要求所述的一种多气囊分组展开式客车外置气囊侧翻防护装置，其特征在于：所述的安全气囊为基于泄压阀控制的恒压枕式气袋气囊装置，恒压泄气阀装置（33）置于展开后工作状态安全气囊（32）外侧，呈前后对称布置。

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