1 前言
汽車安全性是汽車可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要項目。安全是汽車發(fā)展過程中的永恒主題。汽車發(fā)達國家，越來越關(guān)注最大限度地降低汽車事故中的乘員傷害，汽車的安全性已經(jīng)成為汽車產(chǎn)品競爭力的主要標(biāo)志之一。松花江路寶是哈飛汽車與意大利賓尼法利納公司繼“松花江中意”之后成功合作開發(fā)的第一款轎車，該車采用流線型設(shè)計，外形美觀，乘坐舒適，尤其在安全性方面，結(jié)構(gòu)更是獨具匠心。
汽車的安全性分為主動安全性和被動安全性。主動安全性是指防止汽車發(fā)生碰撞的性能，主要是指制動性能，通過性、操作穩(wěn)定性等；被動安全性是指在汽車發(fā)生碰撞事故后將車內(nèi)人員的傷害降到最低限度的性能。就國內(nèi)外汽車工業(yè)的發(fā)展來看，在主動安全性上，各汽車廠家差不多都處在同一水平上，而在被動安全性上，各大汽車廠家均投入了大量的物力和財力。
優(yōu)秀的車身設(shè)計可為乘員提供良好的視線、擴大視野。車身是安裝懸掛部件的基礎(chǔ)，其緊固可靠為行走安全提供必要的條件，車身零件主要是覆蓋件，它具有造型、構(gòu)成整體和控制碰撞三種功能。車身零件的幾何形狀和機械物理性能必須滿足這三種功能要求，以保證車身的整體性能和質(zhì)量。汽車車身結(jié)構(gòu)安全性是指用汽車車身結(jié)構(gòu)來保證乘員以及交通參與人的安全，即這樣的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在發(fā)生汽車碰撞事故時，對乘員以及交通參與人的傷害程度減少到最低。在實際的新車開發(fā)中，也應(yīng)以此為目標(biāo)，努力實現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)高強度化。然而，車身能夠直接發(fā)揮巨大作用的，還是提高撞車的安全性。為此，車身應(yīng)有如下功能：
(1) 為了盡量緩解乘員受到的沖擊，必須盡可能緩和和吸收車輛及乘員的運動能量。
(2) 在確保乘員的有效生存空間的同時，還必須保證碰撞后乘員易于逃逸和容易進行車外救護。
當(dāng)然，這些功能并非由車身獨自完成，而是與安全帶、安全氣囊、能量吸收式轉(zhuǎn)向柱等圍繞乘員的一些裝置進行配合，共同完成保護乘員的使命。然而，車身所作的貢獻最大，如果沒有實現(xiàn)上述二項功能的車身，其它任何裝置都是徒勞的。所以，車身的安全設(shè)計水平，便決定了車輛的被動安全性能。
研究車身的安全性就是研究如何處理這部分能量，使其盡可能少地危及乘員，避免或減少人員傷害。汽車碰撞時的能量大部分是通過車身變形被吸收，所以有關(guān)車身結(jié)構(gòu)的安全性，分為以下兩大重點：
(1) 利用車身變形吸收能量以減少對乘員的沖擊力；
(2) 如何防止作為乘員生存空間的車廂的變形。
這種考慮到車身的緩沖和確保乘員生存空間的車廂構(gòu)造稱為“車身安全單元”。從車輛的安全角度劃分，可把整個車身分為三個區(qū)域。即：“前撞區(qū)”、“乘員安全區(qū)”和“后撞區(qū)”。車身的三個區(qū)設(shè)計要求不同，前、后撞區(qū)要設(shè)計的“軟“，當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時，“撞區(qū)”應(yīng)盡可能多變形以吸收撞擊能量，剩余能量按照設(shè)計者意圖傳至大梁、立柱等處。換言之，使盡可能少的能量傳至乘員區(qū)。乘員安全區(qū)要設(shè)計的“硬”。從車輛的安全角度看，乘員區(qū)是車輛最重要部分，為保證乘員安全，這部分應(yīng)盡可能少變形，原因之一是車身變形可直接傷及乘員。再者，車身變形、車門變形直接影響乘員在發(fā)生事故后逃逸。另外，為防止側(cè)面碰車對人員傷害，乘員區(qū)左右兩側(cè)亦應(yīng)有足夠高的硬度。
綜上所述，考慮撞車安全性的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思想是利用車身的前、后部有效地吸收撞擊能量。車室要堅固可靠，確保乘員的有效生存空間。即從安全角度看，車身總的設(shè)計原則是：兩頭“軟”，中間“硬”。
2 碰撞力的傳遞路徑
松花江路寶車碰撞過程中碰撞力沿車身傳遞的路徑主要有兩條：
(1) 保險杠→保險杠支架→前縱梁→減震器支架下部→縱梁連接板→前底板小縱梁→整個底板→車身后部；
(2) 保險杠→散熱器框架、前大燈框架→副梁→前立柱→車門、車門防撞桿，地板和門檻梁→中立柱。
這樣，在發(fā)生碰撞時，由汽車前部吸收了一部分碰撞能，沒有吸收的碰撞能量沿上述路徑向后傳遞，保證乘員艙變形盡量小，從而保證乘員的人身安全。
3 安全的車身結(jié)構(gòu)
3.1 緩沖吸能、防止輕度碰撞的前保險杠系統(tǒng)
保險杠是安裝在汽車前后部防止輕度碰撞時損壞汽車的部件。由于在車輛的正面碰撞過程中，在交通參與人（行人或騎車人）首先接觸的是車體的前保險杠系統(tǒng)，它直接影響到行人的安全。因此，有必要對前保險杠系統(tǒng)進行適當(dāng)?shù)挠懻摗?/SPAN>
現(xiàn)代化的前保險杠系統(tǒng)要求如下特性：在規(guī)定的速度范圍內(nèi)發(fā)生碰撞時，沒有損壞。按照汽車法規(guī)要求，碰撞速度低于4km/h 時，保險杠絕對不允許留有損傷（指具有可逆變形的彈性保險杠懸置系統(tǒng)）；碰撞速度最大16km/h 時，面對不同的障礙——如車輛或其他物體，碰撞后保險杠系統(tǒng)沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷。正面碰撞是碰撞事故中最常見的一種。為滿足安全方面的要求，該車的車頭部分在結(jié)構(gòu)設(shè)計時特別考慮到碰撞時能量分布情況，將車頭分為以下幾個能量區(qū)：
(1) 第一區(qū)段為行人保護和車輛低速防護區(qū)。采用保險杠裝置，保險杠表面是光滑柔軟的塑料蒙皮，能夠減少被撞行人受傷程度；中間是可變形的塑料骨架；內(nèi)部是剛性金屬骨架，可為車輛提供有效的低速保護。
(2) 第二區(qū)段為相容區(qū)。也就是說該區(qū)段的設(shè)計必須在不同質(zhì)量的兩車相撞時，在兩個撞區(qū)產(chǎn)生最佳的能量分布。從整個車身結(jié)構(gòu)上考慮，將頭部設(shè)計的軟一些，正面碰撞的能量靠車頭的變形來吸收，并通過縱梁將撞擊力導(dǎo)入地板結(jié)構(gòu)中。
(3) 第三區(qū)段為自我保護區(qū)。在結(jié)構(gòu)上將乘客倉設(shè)計的相對強些，保證在碰撞過程中為乘員提供足夠的生存空間。相應(yīng)的，汽車前部的發(fā)動機、變速器必須采用相應(yīng)的措施向下轉(zhuǎn)移，使其不致侵入駕駛室。
要保證低速情況下汽車的碰撞特性符合的理想特性曲線，前保險杠的作用非常重要。路寶車的保險杠由中間主截面逐漸向兩旁過渡而成，與防霧燈組合成整體，并與前輪罩及前翼子板連接。前輪罩外圍部分的保險杠，可減少被撞的人或物所受到的傷害。保險杠外部取較大的曲率半徑并作大圓弧過渡，避免了尖銳處對行人的傷害。保險杠是汽車上較大的外覆蓋件之一，作為一個獨立的總成在汽車上安裝，它對車輛的安全防護、造型效果、空氣動力性等有著較大的影響。因此，保險杠結(jié)構(gòu)設(shè)計有著較嚴(yán)格的外部條件約束和復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系，在路寶車的前、后保險杠設(shè)計中，我們充分考慮了這諸多方面的因素，在裝飾性能、緩沖吸能能力、安全防護方面有其獨特的特點，是汽車的被動安全性有很大的提高。
3.2 吸收能量的前機艙結(jié)構(gòu)
車身前部是車身的重要組成部分，包括車前鈑制零件、裝飾件及相應(yīng)附件。其外部造型是決定整車藝術(shù)效果的關(guān)鍵。車身前部主要構(gòu)件諸如翼子板、發(fā)動機罩、散熱器面罩及保險杠等的形狀、位置和配合，是整車形象特征的體現(xiàn)。對于高速行駛的現(xiàn)代轎車，考慮撞車安全性，車身前部的強度和剛度與車身本體乃至整車的良好配合，可以保證轎車在輕度碰撞時能充分吸收撞擊能量，從而維持正常行駛。而在高速行駛撞車時，能有效地減輕撞擊事故造成的車輛損壞和人員傷害。
在綜合考慮造型、載荷、整車空氣動力性等諸多因素的基礎(chǔ)上，路寶車前機艙結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)依靠各零件的彎曲變形和壓潰變形來吸收撞擊能量，采用合理布置加強筋及凸臺以及變截面邊梁來提高邊梁的耐碰撞能力。對于在碰撞過程中基本不產(chǎn)生變形的零部件，如發(fā)動機、變速箱、差速器等，為防止這些部件侵入駕駛室，采取相應(yīng)措施使其向下轉(zhuǎn)移。
對于前地板中央通道也做了加強。這樣的結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)淖钃醢l(fā)動機等向后擠入駕駛室，從而保證了乘員區(qū)的堅固可靠。
路寶車的車廂內(nèi)部很好地體現(xiàn)了安全車廂的設(shè)計概念。車廂內(nèi)突兀的、棱角分明的中央通道，前部的地板橫梁，后座位置的橫向結(jié)構(gòu)都使該車的車廂有較大的剛度和抗扭能力，同時也使得車身防側(cè)碰撞能力得到加強。在車體的前風(fēng)窗立柱處，它采用的是雙腔式的截面結(jié)構(gòu)， 在力學(xué)中，橫梁受力和撓度的關(guān)系遵循。
可見，受力相同，截面積越大，撓度越小。而腔形結(jié)構(gòu)不但使車體重量減少，而且車體的抗變形能力提高，從而使車體抗撞擊的能力增強，腔形的結(jié)構(gòu)在車體上得到了很廣泛的應(yīng)用，它的作用相當(dāng)于受力的梁。
在通常的車身構(gòu)造中，由于主要承載元件一般通過車身的前后方向，所以對于橫向沖擊力承受的強度較低，車身會發(fā)生很大變形，直接威脅到車廂的安全。為此，路寶車側(cè)向碰撞的能量吸收的車身構(gòu)造采取如下措施：
(1) 改進車身橫向剛度，例如加強地板上的橫梁。
(2) 內(nèi)車門與內(nèi)側(cè)裝飾件之間插入緩沖墊，緩沖墊與內(nèi)裝飾板串聯(lián)成兩極擴散碰撞載荷的吸能層，可起到緩解對乘員沖擊和吸音、減震的作用。
(3) 車門內(nèi)安裝防撞桿，增加車門的剛度。由高強度鋼板制成的防撞桿形成第一道抗沖擊碰撞的屏障，可將側(cè)面或前面的撞擊載荷均勻地傳遞到車身的主要構(gòu)件上。
(4) 車門外板內(nèi)表面粘貼增強材料，提高車門的剛度。
3.4 可靠的內(nèi)部安全措施
內(nèi)部安全措施包括所有與車輛乘員有關(guān)的技術(shù)措施，目的是使事故發(fā)生時，作用于乘員的力和加速度限制在最低，為乘員提供足夠的解救空間，保證乘員的安全。為此，路寶車在車身內(nèi)部采取了以下一系列措施來滿足有關(guān)安全方面的要求。
3.4.1 沖擊能量吸收型內(nèi)飾
沖擊能量吸收型內(nèi)飾也是提高車輛安全性的措施之一。路寶車具有適當(dāng)硬度和柔軟性的內(nèi)飾（聚氨酯成形硬頂、帶織物的車門內(nèi)飾等）可以吸收撞車時的沖擊能量，以減輕對乘員的沖撞傷害程度，降低HIC(頭部傷害評價標(biāo)準(zhǔn))。
3.4.2 采用安全帶
座椅安全帶提高了汽車碰撞時的安全性，它將人體用高強度的織帶約束在座椅上，避免撞車時人體由于強大的慣性而摔出車外或與車內(nèi)其它部位第二次碰撞而造成傷亡。
3.4.3 安全氣囊
在汽車發(fā)生碰撞是安全氣囊能夠有效的減少人員傷亡，它的安裝與否，已成為考核汽車安全性能的重要指標(biāo)。氣囊系統(tǒng)配合安全帶一起使用，能夠有效的保護乘員生命。
3.4.4 膠粘式前、后風(fēng)擋玻璃
膠粘式的前風(fēng)擋玻璃可使車身強度大大提高，國內(nèi)外的實驗表明，膠粘式前風(fēng)擋玻璃的汽車在整車的強度上要比鑲嵌式前風(fēng)擋玻璃的汽車高出40%左右。
3.4.5 阻燃性材料
路寶車上阻燃材料廣泛應(yīng)用于車輛的各個部位，包括座椅安全帶、硬頂、車門護板、側(cè)圍護板、座椅墊、座椅靠背、扶手、地毯等，并已通過阻燃試驗，能夠確保在車輛發(fā)生意外火災(zāi)時，為乘員提供足夠的撤離時間。
3.4.6 采用安全玻璃
為減少車輛在碰撞過程中玻璃對乘員的傷害，該車的前風(fēng)擋采用了夾層玻璃，車門窗及側(cè)圍角窗均采用了符合法規(guī)要求的鋼化玻璃。
4 結(jié)束語
“松花江路寶”作為東西方智慧的結(jié)晶，其造型特點及結(jié)構(gòu)設(shè)計思想獨具匠心，不僅外形美觀，行駛性極佳，它的結(jié)構(gòu)安全性與同類車相比也是堪稱一流。同時，路寶車有哈飛自己的知識產(chǎn)權(quán)，在探索“哈飛汽車之路”的同時，也是在探索中國的汽車之路。相信在不久的將來，會有真正屬于中國人自己的汽車！
（轉(zhuǎn)載）
