Где у автомобилей деформация
Название: Пассивная безопасность автомобиля (Хусаинов, А. Ш.)
3.4.1. зоны программируемой деформации
С точки зрения пассивной безопасности кузов современного автомобиля состоит из двух элементов:
зоны программируемой деформации для гашения энергии удара:
o лобового; o бокового; o сзади;
o при опрокидывании;
o при столкновении с пешеходом для его защиты.
При разработке мероприятий по улучшению пассивной безопасности при наиболее частом и опасном по последствиям лобовом ударе в задачи инженера входит распределить силу удара на всю силовую структуру кузова и попытать- ся растянуть во времени процесс деформации кузова (рис. 3.24). Если больше время остановки автомобиля при столкновении, то меньше ускорения, меньше нагрузки, действующие на пассажиров.
Если в конструкции кузова не предусматривать силовую структуру, то при ударе задняя часть автомобиля «налетает» на переднюю часть, и под уда- ром оказывается салон. Ведь на самом деле стрелки (см. рис. 3.24) надо рисо- вать в обратную сторону: при столкновении передняя часть (бампер) останав- ливается в первую очередь, а остальные части продолжают еще некоторое вре- мя «ехать».
Именно поэтому при лобовом столкновении у автомобиля может деформиро- ваться кузов в задней части – за салоном, и это не будет недостатком конструк- ции, а напротив, позволит распределить энергию удара по большому числу элементов силой структуры.
а) Прогон рамы крыши
Стойка А Стойка В
Нижняя передняя поперечина
в) г)
Рис. 3.24. Распределение энергии фронтального удара (показано стрелками)
по силовой структуре несущего кузова и раме автомобиля:
а – вид сбоку (VolkswagenPassat B6); б – вид снизу (VolkswagenPassat B6); в – по раме
Volkswagen Crafter; г – через силовой агрегат на раму Volkswagen Crafter
При лобовом ударе в первую очередь нагрузку воспринимает бампер и первая поперечина рамы или (у легковых автомобилей) силовой структуры
2 3
2 3
Рис. 3.25. Силовая структура передней части автомобилей
Volkswagen Golf (а) и Audi Q7 (б):
1 – поперечина; 2 – крашбокс; 3 – лонжерон
Задача поперечины – распределить энергию удара на два лонжерона и да- лее на силовой каркас салона (такая задача не стоит при столкновении со 100\%-м перекрытием). Если этого не сделать, то силовой каркас салона кон- центрированный удар не выдержит, и деформация проникнет в салон, что не- допустимо.
Однако поперечина не может работать без крашбоксов, в задачи которых входит гашение энергии слабого удара, а при сильном ударе – дать возможность поперечине перенаправить энергию на второй крашбокс. Поперечина начинает работать (передавать нагрузку на другой лонжерон), если она повернулась в точке сопряжения поперечина–крашбокс. Поперечина начинает работать (пере- давать нагрузку на другой лонжерон), если она повернулась в точке сопряжения поперечина–крашбокс. Тогда средняя часть поперечины оказывается ближе к наружной поверхности удара, что заставляет поперечину выровняться, то есть нагрузить второй крашбокс. Таким образом, два крашбокса и поперечина вместе выполняют функцию перераспределителя энергии с одного лонжерона на два.
Лонжероны так же, как крашбоксы, делают с зонами программированной деформации, но это сложная задача: с одной стороны, лонжерон – несущий эле- мент, на котором закреплен силовой агрегат и передняя подвеска автомобиля.
Рис. 3.26. Места программированной деформации на лонжероне автомобиля Mercedes ML 2011 года:
1 – залом на ребре лонжерона; 2 – подштамповка, изменяющая форму сечения лонжерона;
3 – ручей программированной деформации; 4 – отверстие–концентратор напряжений;
5 – усилитель крыла переменного сечения
От жесткости лонжеронов зависит виброустойчивость кузова и управляемость автомобиля. С другой стороны, при лобовом столкновении жесткий лонжерон не загасит энергию удара, а передает ее на силовой каркас салона, что тот не выдерживает. Поэтому лонжерон должен быть одновременно и жестким, и пла- стичным, что на первый взгляд невозможно (рис. 3.26). На лонжероне выпол- нено множество заломов и концентраторов напряжений, благодаря которым эта деталь «не ломается пополам», а «собирается в гармошку». При этом поглоща- ется значительное количество энергии, достаточное для обеспечения пассивной безопасности при ударе средней силы.
После сокращения длины лонжерона на 1/3 ему «на помощь» вступает в работу усилитель крыла переменного сечения, который также имеет заломы и концентраторы напряжений (см. рис. 3.26). Лонжерон и усилитель крыла вме- сте способны выдержать удар большой силы.
От лонжеронов и усилителей крыльев нагрузка должна быть распределе- на на силовой каркас салона. Эту функцию выполняют стойки А (рис. 3.27), и нижняя поперечина силового каркаса салона (рис. 3.28). Верхняя поперечина моторного щитка играет лишь вспомогательную роль и больших нагрузок не несет.
От стойки А энергия удара перераспределяется на порог (рис. 3.29, а, б) и прогон рамы крыши (3.29, в, г). У автомобилей без крыши порог делают уси- ленным (четырехкамерным).
Стойка В связывает между собой середины порога и прогона рамы кры-
ши, добавляя им прочности (рис. 3.30).
3
Рис. 3.27. Распределение нагрузки на стойку А силового каркаса салона Audi:
а – распределитель нагрузки лонжерон (усилитель крыла) – стойка А; б – левая и правая стойки; в – силовое взаимодействие стойки А с другими элементами:
1 – порог; 2 – прогон рамы крыши; 3 – усилитель крыла
Рис. 3.28. Нижняя передняя поперечина силового каркаса салона Volkswagen Passat B6 (вид снизу спереди):
1 – нижняя поперечина; 2 – центральный туннель
Рис. 3.29. Сечения элементов силового каркаса салона:
а – трехкамерный порог Audi A8 (седан); б – четырехкамерный порог Audi TT (кабриолет);
в, г – прогон рамы крыши соответственно Audi A3 и А6
Рис. 3.30. Сечение стойки В автомобиля Audi А6
Стойка В играет главную распределительную роль при боковом ударе. Так как при ударе сбоку салон меньше всего защищен, то стойка В выполняется из самой прочной стали, что есть в каркасе салона. Благодаря этому стойка спо- собна распределить энергию удара на порог, прогон рамы крыши и централь-
ную поперечину пола салона. От порога нагрузка передается на переднюю, среднюю и заднюю поперечины каркаса салона, а через прогон – на поперечи- ны рамы крыши. Таким образом, энергия передается сразу всему силовому кар- касу салона. Поглотители энергии (крашбоксы) здесь, к сожалению, разместить негде, а энергию гасить надо, и поэтому, таким поглотителем является сам по- рог, а также армированный до центрального тоннеля пол вдоль порога. Немно- го деформироваться от бокового удара может только нижняя часть каркаса са- лона. В верхней части каркаса салона зон деформации нет.
При опрокидывании автомобиля нагрузку воспринимают стойки А, В и С
совместно с рамой крыши, включающей прогоны и три поперечины.
Содержание
Аннотация
Введение
1. безопасность автомобилей
1.1. активная безопасность автомобиля 1.1.1. шины и колеса 1.1.2. тормозное управление 1.1.3. рулевое управление 1.1.4. кинематика подвески 1.1.5. система курсовой стабилизации
1.2. пассивная безопасность автомобиля
1.3. послеаварийная безопасность автомобиля
1.4. контрольные вопросы
2. требования к пассивной безопасности автомобилей
2.1. оценка пассивной безопасности автомобилей с помощью манекенов 2.1.1. общие принципы 2.1.2. манекен hybrid iii 2.1.3. манекен eurosid–1
2.2. сертификационные испытания легковых автомобилей 2.2.1. виды испытаний легковых автомобилей и их компонентов 2.2.2. испытание по правилу еэк оон № 94 2.2.3. испытание по правилу еэк оон №12 2.2.4. испытание по правилу еэк оон №95
2.3. сертификационные испытания грузовых автомобилей 2.3.1. виды испытаний грузовых автомобилей и их компонентов 2.3.2. испытание по правилу еэк оон №29
2.4. сертификационные испытания автобусов 2.4.1. классификация автобусов 2.4.2. виды испытаний автобусов и их компонентов 2.4.3. испытания автобусов по правилу еэк оон №66
2.5. контрольные вопросы
3. обеспечение пассивной безопасности легковых автомобилей
3.1. системы пассивной безопасности
3.2. удерживающие системы 3.2.1. ремни безопасности 3.2.2. тайминг процесса столкновения и подушки безопасности 3.2.3. детские удерживающие системы 3.2.4. системы удержания головы
3.3. безопасность органов управления 3.3.1. рулевая колонка 3.3.2. педальный узел
3.4. ударопоглощающие свойства кузова 3.4.1. зоны программируемой деформации 3.4.2. энергопоглотители (крашбоксы)
3.5. материалы несущих систем
3.6. контрольные вопросы
Предметный указатель
Глоссарий
Библиографический список
Источник статьи: http://knigorazvitie.ru/book/199-passivnaya-bezopasnost-avtomobilya-xusainov-a-sh/43-341-zony-programmiruemoj-deformacii.html