ES II假人腹部力和車(chē)門(mén)內(nèi)飾造型研究

張耀輝，鞠春賢，岳國(guó)輝，陳現(xiàn)嶺，張 凱

Zhang Yaohui，Ju Chunxian，Yue Guohui，Chen Xianling，Zhang Kai

（長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車(chē)工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000）

0 引 言

在側(cè)面碰撞事故中，人的腹部沒(méi)有骨骼的保護(hù)，是極其脆弱的部位之一。ES II假人的腹部力傳感器也是非常靈敏的傳感器之一，為了保護(hù)乘員腹部免受傷害，在法規(guī)和NCAP測(cè)試中，設(shè)定了評(píng)估腹部傷害程度的指標(biāo)，側(cè)面碰撞試驗(yàn)中，以ES II假人腹部力來(lái)評(píng)判腹部受傷害的程度，如在C-NCAP、E-NCAP中，在50km/h側(cè)面碰撞、29km/h柱碰試驗(yàn)中進(jìn)行評(píng)價(jià)，腹部力高性能限值為1 kN，低性能限值為2.5 kN，腹部力得分為4分。門(mén)內(nèi)飾造型是影響腹部力的重要因素，所以研究ES II假人腹部力的傷害機(jī)理和門(mén)內(nèi)飾造型具有非常重要的意義。

1 ESII假人腹部傳感器解析

目前側(cè)面碰撞中前排使用的假人為 ES II假人。假人腹部力傳感器布置如圖1和圖2所示。

如圖1所示，腹部力和T12傳感器距離較近。如圖 2所示，部件③為腹部力傳感器，形狀為長(zhǎng)方形，分為前、中、后 3根，通過(guò)螺栓⑦連接到部件②，由于腹部區(qū)域?qū)?yīng)車(chē)門(mén)內(nèi)飾的扶手位置，很容易造成失分；部件⑤為T(mén)12傳感器，安裝到部件②，腹部受到撞擊T12也會(huì)受到影響。如圖3所示，腹部力傳感器上端距離假人H點(diǎn)214 mm，下端距離假人H點(diǎn)103 mm。

2 腹部力傷害機(jī)理研究

2.1 仿真分析模型

圖4所示為ES II 假人Madymo模型，模型中用一個(gè)推塊以一定的速度撞擊假人腹部，通過(guò)研究撞擊位置的不同，從而得到腹部傳感器的敏感區(qū)域。如圖 5所示，在側(cè)面碰撞仿真中研究不同門(mén)內(nèi)飾造型對(duì)假人傷害的影響。

2.2 仿真分析

分兩種工況進(jìn)行分析。

1）如圖6所示，沖擊塊分別撞擊髖部到腹部由下至上5個(gè)不同區(qū)域；

2）如圖7所示，不同的車(chē)門(mén)內(nèi)飾造型對(duì)假人腹部力的影響。

2.2.1 沖擊不同部位腹部力分析

沖擊塊以 5 m/s的速度沖擊假人腹部的不同部位，結(jié)果如下。

如圖8～圖13所示，腹部力傳感器中間區(qū)域較為敏感，T12傳感器和腹部力傳感器距離較近。在研究腹部力的同時(shí)，考察沖擊腹部不同位置對(duì) T12 Fy和Mx的影響。如圖12、圖13所示，沖擊塊撞擊腹部中上部時(shí)，T12 Fy和Mx傷害值也偏大。

2.2.2 車(chē)門(mén)內(nèi)飾板造型對(duì)腹部力影響的分析

通過(guò)調(diào)整車(chē)門(mén)內(nèi)飾造型，分析車(chē)門(mén)內(nèi)飾造型對(duì)假人腹部力造成的影響。

如圖15所示，造型1扶手寬度和原始造型（圖14）相同，扶手相對(duì)下部平面更加突出；

如圖16所示，造型2扶手寬度和原始造型（圖14）相同，扶手上部平面向假人方向突出，扶手造型為內(nèi)凹型；

如圖17所示，造型3扶手寬度比原始造型（圖14）較寬。

如圖14～圖19所示，造型2腹部力最小，造型1和造型3腹部力最大。

由以上分析得出結(jié)論：

1）車(chē)門(mén)內(nèi)飾造型對(duì)假人腹部力影響很大，車(chē)門(mén)扶手的寬度越小，腹部力和T12越小；

2）車(chē)門(mén)扶手Y向突出越多，對(duì)假人腹部力和T12越不利；

3）車(chē)門(mén)扶手的Z向高度越低，腹部力和T12越小；

4）車(chē)門(mén)扶手采用內(nèi)凹式造型時(shí)，對(duì)腹部力和T12最有利。

3 實(shí)車(chē)分析

如圖20、圖21所示，該車(chē)型在進(jìn)行無(wú)側(cè)氣囊的側(cè)碰試驗(yàn)時(shí)，腹部力偏大，假人腹部正好撞到車(chē)門(mén)扶手的棱角位置。如圖22和圖23所示，車(chē)門(mén)扶手正好對(duì)準(zhǔn)假人腹部中部位置，而且扶手寬度達(dá)到80 mm，對(duì)腹部傷害非常大。

4 解決方案分析

4.1 優(yōu)化內(nèi)飾造型方案

在車(chē)輛設(shè)計(jì)階段對(duì)車(chē)門(mén)內(nèi)飾造型進(jìn)行控制，對(duì)使假人受到傷害的造型進(jìn)行修改。

1）圖 24所示造型，車(chē)門(mén)扶手內(nèi)凹在整個(gè)內(nèi)飾板里面，對(duì)腹部沖擊較小，是最有利的造型；

2）圖 25所示造型，車(chē)門(mén)扶手和內(nèi)飾下部形成一體，車(chē)門(mén)內(nèi)飾同時(shí)接觸腹部和髖部，可以緩解對(duì)腹部的沖擊；

3）圖26所示造型，車(chē)門(mén)扶手Y向過(guò)于突出，碰撞過(guò)程中扶手直接撞擊假人腹部，對(duì)假人腹部非常不利。

4.2 匹配側(cè)氣囊

通過(guò)匹配側(cè)氣囊，可以有效避免車(chē)門(mén)內(nèi)飾和假人胸部、腹部直接接觸，可以有效降低假人腹部力和T12的傷害值。如圖27和圖28所示，增加側(cè)氣囊后，腹部力起始時(shí)間提前，腹部合力峰值大幅度降低。

5 結(jié) 論

ES II假人腹部力和T12傳感器正好對(duì)應(yīng)車(chē)門(mén)扶手，車(chē)門(mén)內(nèi)飾造型及扶手位置會(huì)對(duì)ES II假人腹部和胸部傷害值產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。經(jīng)過(guò)仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證，車(chē)門(mén)扶手位置Z向過(guò)高或Y向過(guò)于突出，不僅會(huì)增大腹部力傷害值，T12和胸部傷害也會(huì)增大。

在車(chē)輛設(shè)計(jì)前期對(duì)車(chē)門(mén)內(nèi)飾進(jìn)行校核，建議車(chē)門(mén)扶手盡量采用內(nèi)凹造型，且扶手寬度不能過(guò)寬，從而避免使假人受到傷害的造型出現(xiàn)，而且可以減小匹配側(cè)氣囊的難度。

[1]鞠春賢，張凱，陳現(xiàn)嶺.側(cè)面碰撞中假人T12傷害機(jī)理研究[D]// 2011國(guó)際汽車(chē)安全技術(shù)研討會(huì).2011.

[2]David Shepardson.Study Side Air Bags Save Lives [N].De2t roit News Washington Bureau.Thursday，October 05，2006.

[3]First Technology.ES2re User Manual [M].2006.

[4]TASS.MADYMO V7.3 Reference Manual[M].2010.

[5]張君媛，張敏，丁如芳，等.汽車(chē)側(cè)面碰撞乘員約束系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化[J].汽車(chē)技術(shù)，2005（11）：1-3.

[6]程秀生，王軍，鄭宏.不同傷害指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)人體胸部側(cè)向碰撞傷害程度的影響[J].公路交通科技，2001（6）：111-114.

[7]黃世霖，張金換，王曉冬，等.汽車(chē)碰撞與安全[M].北京：清華大學(xué)出版杜，2000.