汽车侧向翻滚保护装置研究

2022-09-10

一、引言

截至2017年底, 中国机动车保有量达3.10亿辆, 其中汽车2.17亿辆;机动车驾驶人达3.85亿人, 其中汽车驾驶人3.42亿人。然而随着机动车及驾驶人数量的迅速增长, 给人们生活带来便捷的同时, 也带来了不容忽视的安全隐患。

据统计, 目前我国道路交通事故年死亡人数仍高居世界第二位。以2016年为例, 我国汽车承担有事故责任引发的道路交通事故达16.5245万起, 道路交通事故死亡人数5.1834万人, 致16.828人受伤。

在各类交通事故中汽车侧向翻滚事故属于严重、重大事故, 对成员的伤害程度在所有单车事故中仅次于碰撞事故, 其后果严重, 一旦发生导致人员死、伤、财产损失的几率极高。因此有效的降低侧翻事故发生所造成的损伤, 对提高人民的用车安全, 提高社会稳定具有重要的意义[1]。

二、汽车侧向翻滚过程分析

(一) 研究基础分析

车辆的侧翻和很多因素有关, 比如驾驶员的操作水平、道路条件, 以及汽车的本身结构设计的影响等等。针对汽车侧翻的研究工作, 主要包括主动安全控制系统的研究和被动安全防护方面的研究。被动安全方面的研究主要有在汽车设计过程中, 通过对与汽车侧翻稳定性能有关的汽车结构参数的改善和优化设计, 以及对驾驶员的侧翻预警功能, 以及乘员保护措施等;主动安全控制系统方面主要有四轮转向技术、主动/半主动悬架系统、横向稳定器技术和主动制动防侧翻系统等[2]。

(二) 汽车侧翻过程分析

在出现紧急情况的城市道路以及高速公路上, 驾驶人员急打方向更容易发生连续侧翻事故。

造成侧翻事故时, 车辆一般都会翻滚多转。车辆在翻滚过程中, 可以将汽车看成一个近似四棱柱的物体, 在惯性的作用下, 出现侧翻事故的车辆, 一般都会翻滚多转。因此大大增强了事故的严重程度, 一旦出现侧翻事故, 对车上的人基本都会造成不同程度的伤害, 严重时还会造成人员伤亡。

本文研究的装置即是通过使发生侧翻的车辆能够避免多次翻转, 从而避免事故升级、降低事故伤害程度和财产损失。

三、侧向翻滚保护装置设计

(一) 装置介绍

汽车侧向连续翻滚保护装置 (见图1、图2) 包括:固定在汽车的引擎盖1的顶板面上的两个支撑安装座2, 在支撑安装座中安装有阻力架3;在阻力架上固定有定位套筒4, 该定位套筒4穿过引擎盖1, 定位套筒4中设置有活塞杆第一锁紧机构5;在汽车的发动机舱中固定有气缸6, 气缸的下腔中设置有气体发生器7, 该气体发生器7通过数据线与汽车的中控室8连接, 中控室8通过导线与启动器9连接, 在气缸6的缸体侧壁上设置有卸压孔10, 该卸压孔10将气缸6的内腔与发动机舱连通;在气缸6的活塞杆11的头部设置有活塞杆第一被锁部[3]。

(二) 装置工作原理

一旦发生侧翻事故, 驾驶员快速按下启动器9, 中控室8启动气体发生器7, 气体发生器7瞬间产生的高压气体推动活塞, 使得活塞杆11上移进入定位套筒4中并由活塞杆第一锁紧机构5对活塞杆第一被锁部锁紧, 活塞杆11上移过程中推动阻力架3向车顶方向转动, 当活塞杆11移动至最高点时, 阻力架3超出车顶, 使得整个汽车不再是类似的四棱柱, 而是一个不规则的多面体, 翻转过程中, 阻力架3与地面一旦接触, 汽车的翻转方向瞬间因为重心和着力点的改变而停止翻转, 汽车滑移一端距离后停止。