面包車碰撞空間問題探討

【摘 要】隨著碰撞法規的推出，面包車普遍遭遇碰撞難關：①乘員傷害值超標；②碰撞后車門無法打開；③乘員艙嚴重變形。本文針對后兩種問題，介紹了其中一種解決方案，并同時介紹了車身縱梁、A柱和B柱的不同形式對碰撞性能的影響，為將來面包車碰撞試驗相關問題提出合理化建議。

【關鍵詞】面包車；法規；碰撞

Research on Van Crash Space

CAO Jing GU Hai-bo

（Brilliance Automotive Engineering Research Institute Safety Engineering Section， Shenyang Liaoning， 110141， China）

【Abstract】With the released of the collision regulations，van is in trouble.such as：（1）crew damage valu were exceeded；（2） the door can be not open after the collision；（3）cabin is deformed seriously.in this paper，in order to take care the last two problems by introducing one program.at the same time，it introduced A B-pillars of different forms of the collision properties and make reasonabel suggestions on van crash test.

【Key words】Van；Regulation；Collision

0 前言

面包車因為視線好、發動機與駕駛室布置緊湊、裝載區域大等優點備受青睞[1]。在同樣車長情況下，面包車要比長車頭車的車廂長很多，裝載量大，運輸成本低，正因為具備了這些顯而易見的優點，面包車的銷售量保持常年持續上升。然而2003年，乘用車正面碰撞的乘員保護（GB11551-2003）法規的公布實施，使面包車遭遇到碰撞難關，平頭面包車尤其是平頭微面因不能達到法規要求而被迫停產，許多廠家因而轉產。

1 平頭車強度問題

在平頭面包車被國家法規政策叫停之后，現在各生產廠生產的面包車均為準平頭車，顧名思義，準平頭車比平頭車的前端略凸一些，仍具有平頭面包車的優點，準平頭車在具備平頭車這些優點的同時，卻也不可避免的遺傳了平頭車碰撞的難題，碰撞難關難在何處？

法規中對安全車身的具體要求是：碰撞中車門不許打開，避免車內乘員甩出車外，碰撞后不使用工具情況下，對應于每排座位，若有門，至少有一個門能打開。面包車在碰撞中，由于僅有較小的碰撞吸能結構，前部客艙無法保證駕駛員和前排乘員的生存空間，在時速50公里/小時的正面碰撞中，面包車的前排乘員艙處于塑性變形區內，從而車門無法打開，不能通過法規要求。

碰撞中保證車門不打開可以通過改進鎖控機構來實現，但碰撞后車門需要打開和前部乘員艙的生存空間這兩方面很難滿足，因此，面包車達到碰撞安全性法規目標的難度較大。

圖1、圖2、圖3是某款面包車在進行50公里/小時的正碰摸底試驗后的照片。

圖1 試驗后車輛正面照片 圖2 試驗后左前門無法開啟

圖3 試驗后右前門無法開啟

試驗后，不使用工具情況下，兩前門均無法打開，乘員艙嚴重擠壓變形，分析認為，出現此問題的原因有三方面：一是，前端的吸能區域很小；二是，車輛整備質量重，達到2100kg；三是，面包車通常重心較高，而承受碰撞的主要強度的縱梁位置較低，低于重心位置約300mm，碰撞發生后，縱梁變形壓縮到極限不再向前運動，而車輛重心由于慣性作用依舊向前運動，造成車后端翹起（如圖4、圖5、圖6所示），致使車身中上部受到嚴重擠壓，A柱發生嚴重變形，車門擠壓在B柱上，從而使車門無法打開。試驗后檢查發現，縱梁局部焊點開裂，縱梁產生彎曲，A柱下端嚴重彎曲。

圖4 碰撞即將發生 圖5 后端已經翹起

圖6 后端翹起最大約18度

2 平頭車強度問題解決方案

車身縱梁是碰撞的主要吸能部件，縱梁的形式是通過對金屬薄板進行沖壓、彎折等冷加工變形后，再通過點焊連接而構成的[3]，焊點強度很大程度上影響縱梁對碰撞能量的吸收，如圖所示是薄壁梁構件，對進行碰撞變形測試（速度25公里/小時），碰撞變形的結果如圖7。

（a）碰撞后薄壁梁 （d）碰撞后薄壁梁

圖7 薄壁梁撞擊前后對比

圖7中所示的薄壁梁在碰撞中的變形模式為褶皺變形，因而動能被充分吸收。

同時，薄壁構件的壁厚于碰撞吸能是直接相關的，對于同樣模式的變形[4]，變形所吸收的能量與壁厚之間是指數增長的關系。在結構設計中，壁厚的選擇必須與實際情況相適應，壁厚太小容易變形，但可能不具備足夠的吸能能力，而壁厚過大又不易變形吸能。從摸底碰撞試驗的A柱變形情況來看，A柱偏軟，在碰撞受到擠壓時彎曲變形過大，致使車門向后移動，擠壓在B柱上，進而前門無法打開。對A柱進行加厚處理并進行模擬分析，從A柱下端至門的鎖扣直線位置上門的變形由原來的26mm降到21mm，對B柱的擠壓也相應減小，如圖8。

（a）更改前車門上端1/3處 （b）更改后車門上端1/3處

圖8 薄壁構件優化前后對比

根據碰撞摸底結果和改進效果的模擬分析，對乘員室部分結構進行加強，這些結構包括車身縱梁、A柱和B柱，加強的方法包括增加焊接層、改善焊接工藝、改善熱處理工藝，材料加厚等。下圖為改善縱梁焊接位置和工藝、加厚A柱材料和改變B柱處理工藝后進行的驗證試驗，試驗后，兩前門均順利打開。

圖9 試驗后車輛正面照片 圖10 試驗后左前門順利打開

圖11 試驗后右前門順利打開

碰撞后檢查發現，改進后整車的碰撞變形全部集中在車體前部，而乘員室基本沒有發生變形，符合整車的理想碰撞變形，同時也滿足了法規要求。

3 結論

面包車在碰撞后通常會出現的車門無法開啟和乘員艙空間不足的問題，可以通過調節縱梁、A柱、B柱等零件的強度來改善。當然，并不是所有碰撞結果都是千篇一律的，本文僅描述了所遇到的一種問題和解決方案，具體更改還要根據試驗情況來具體分析解決。

【參考文獻】

[1]鐘志華，張維剛，曹立波，何文.汽車碰撞安全技術[M].機械工業出版社，2003，8.

[2]白鵬.兩種正面碰撞標準的試驗對比[J].實驗測量，2005（2）：21-25.

[3]劉中華，程秀生，楊海慶，柴曉磊，劉興興.薄壁直梁撞擊時的變形及吸能特性[J].吉林大學學報，2006（36）：25-30.

[4]丁海建.可伸縮式汽車碰撞緩沖吸能裝置研究[N].湖南大學，2009.

[責任編輯：丁艷]