某右舵車型正面碰撞優(yōu)化分析

王月，高明宇，王譽(yù)，孫立志，劉衛(wèi)國,3，周大永,3

(1.浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江杭州 311228；2.浙江吉利汽車研究院有限公司寧波杭州灣分公司，浙江寧波 315336；3. 浙江省汽車安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 311228)

某右舵車型正面碰撞優(yōu)化分析

王月1，高明宇1，王譽(yù)2，孫立志1，劉衛(wèi)國1,3，周大永1,3

(1.浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江杭州 311228；2.浙江吉利汽車研究院有限公司寧波杭州灣分公司，浙江寧波 315336；3. 浙江省汽車安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 311228)

針對某右舵車型在正面碰撞試驗(yàn)中出現(xiàn)前圍侵入、轉(zhuǎn)向管柱、CCB位置侵入較大問題進(jìn)行分析，并提出解決問題的優(yōu)化方案。通過運(yùn)用Hypermesh及LS-Dyna軟件進(jìn)行整車碰撞仿真分析，優(yōu)化后前圍等車身關(guān)鍵位置侵入量均得到改善，前圍最大侵入量由原來的269 mm減小到223 mm，轉(zhuǎn)向管柱后移量由94 mm減小到30 mm，結(jié)果表明：優(yōu)化真空助力器及制動踏板的布置位置同時加強(qiáng)乘員艙結(jié)構(gòu)的方案是合理的。

右舵車型；正面碰撞；優(yōu)化；仿真分析

0 引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，車輛數(shù)量逐年增加，我國國內(nèi)市場越來越趨于飽和。開拓國外市場，特別是緊鄰我國的東南亞國家市場越來越緊迫，開展右舵布置及安全性能研究已成為趨勢[1-2]。在各種汽車碰撞事故形式中，正面碰撞發(fā)生及造成死亡的概率較高。文中針對某車型在64 km/h正面40%偏置碰撞過程中出現(xiàn)的問題，應(yīng)用HYPERMESH軟件進(jìn)行仿真分析，找出導(dǎo)致車輛出現(xiàn)問題的原因，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使其結(jié)構(gòu)性能滿足要求。

1 現(xiàn)有車型存在問題及分析

1.1 問題描述

某右舵車型汽車在進(jìn)行64 km/h正面40%偏置碰撞分析中前圍板整體變形侵入、轉(zhuǎn)向管柱及CCB位置的侵入較大，對乘員胸部的傷害不利。前圍板較大的侵入使得制動踏板的變形量存在超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，如表1及圖1、2所示。

表1 各位置侵入量

1.2 原因分析

通過對發(fā)動機(jī)艙布置情況及仿真結(jié)果的分析，引起前圍整體侵入過大的原因在于：

(1)左舵車相對于右舵車碰撞區(qū)域發(fā)生變化，碰撞位置為車輛右側(cè)，該區(qū)域?yàn)榘l(fā)動機(jī)布置區(qū)域，與左舵車相比，機(jī)艙內(nèi)的變形吸能空間明顯減小；左舵車偏置碰撞變形吸能空間為D2+D3=469 mm，而右舵車變形吸能空間為D1+D4=432 mm，變形空間減小37 mm；如表2所示。

表2 機(jī)艙變形吸能空間測量 mm

(2)右舵車真空助力器布置在車輛右側(cè)，真空助力器泵體與發(fā)動機(jī)重疊布置，碰撞中，發(fā)動機(jī)與真空助力器泵體直接發(fā)生撞擊，對車體的前圍侵入存在影響，如圖3所示。

(3)制動踏板安裝支座與轉(zhuǎn)向管柱布置重疊，碰撞中制動踏板支座與轉(zhuǎn)向管柱發(fā)生直接撞擊，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向管柱的后移量較大，如圖4所示。

2 優(yōu)化方案

2.1 參考車型布置分析

通過分析右舵車布置情況及統(tǒng)計(jì)A-NCAP官網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：真空助力器與發(fā)動機(jī)錯開布置對制動踏板的后移量的控制影響較大。其中錯開布置見表3，碰撞后踏板的后移量在50 mm以下。

表3 參考車型布置情況

對A-NCAP官網(wǎng)發(fā)布的近期數(shù)據(jù)(36款車)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：存在踏板超標(biāo)問題的占5款，約占14%；大多數(shù)右舵車型不存在制動踏板后移量超標(biāo)問題；而踏板后移量在50～100 mm之間的車型較多，約占統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的58%，如圖5所示。

2.2 布置優(yōu)化方案

參考其他車型的布置方案，同時考慮到現(xiàn)有動力總成及真空助力器情況，新的布置方案如下：

(1)真空助力器布置到機(jī)艙的左側(cè)，通過連桿機(jī)構(gòu)與制動踏板相連，結(jié)構(gòu)如圖6所示。

(2)制動踏板安裝支座與轉(zhuǎn)向管柱錯開布置，如圖7所示。

2.3 乘員艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化

優(yōu)化左/右A柱連接板結(jié)構(gòu)，使得A柱連接板與A柱有更大的搭接面積，同時A柱連接板與A柱連接位置采用塞焊的形式進(jìn)行連接，使得碰撞中產(chǎn)生的碰撞力更好地沿A柱向后傳遞。優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)如圖8所示。

為保證地板縱梁強(qiáng)度均勻過渡，碰撞中不出現(xiàn)地板下縱梁折彎變形，將地板上縱梁調(diào)整為一個件，如圖9所示。

3 優(yōu)化結(jié)果評定

3.1 變形情況比較

優(yōu)化后前圍板最大侵入量由原來的264 mm減小到223 mm，減小41 mm，其中制動安裝位置的侵入量為140～170 mm，較基礎(chǔ)模型減小60 mm左右，優(yōu)化效果較好，如圖10所示。

制動踏板支座與轉(zhuǎn)向管柱位置調(diào)整后未出現(xiàn)制動與管柱撞擊的問題，如圖11所示，有效控制了轉(zhuǎn)向管柱的運(yùn)動姿態(tài)，對約束系統(tǒng)有利。

3.2 關(guān)鍵位置侵入量分析

從表4中優(yōu)化前后侵入量變化情況的對比可以發(fā)現(xiàn)：優(yōu)化后前圍板上部、轉(zhuǎn)向管柱及CCB位置的侵入量明顯降低，其中前圍板位置最大減小54 mm，因此制動踏板的后移量超標(biāo)問題有很大改善。同時，轉(zhuǎn)向管柱及CCB位置侵入量減小約60 mm，對約束系統(tǒng)十分有利。

表4 優(yōu)化前后侵入量變化情況對比

3.3 加速度波形分析

優(yōu)化后整車加速度波形最大峰值為30g，較優(yōu)化前明顯降低，而且無較大的峰值波動，峰值降低約10g，如圖12所示，優(yōu)化后的波形對約束系統(tǒng)的匹配有利。

4 結(jié)論

通過對某右舵車型正面偏置碰撞中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析及優(yōu)化，得出如下結(jié)論：

(1)對于右舵車的開發(fā)，布置情況對碰撞安全性能的影響更為突出，要達(dá)到較好的目標(biāo)要求，布置的合理是至關(guān)重要的；

(2)通過CAE模擬分析的方法可以更好地體現(xiàn)出布置位置對碰撞安全影響的作用，對于問題的提出及解決可以給出更好的參考，同時運(yùn)用CAE仿真分析技術(shù)可以縮短開發(fā)周期、減少試驗(yàn)的次數(shù)及開發(fā)的成本，對設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有很大的幫助作用。

【1】蘭必豐.某微客右舵三踏板布置及基于RAMSIS駕駛姿態(tài)人機(jī)分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2014(9):57-59.

【2】王月,尹高紀(jì),周大永,等.某車型正面40%偏置碰撞的車體結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào),2014,5(4):371-377.

Optimization of Front Impact on Special Right Hand Driver Vehicle

WANG Yue1, GAO Mingyu1, WANG Yu2, SUN Lizhi1,LIU Weiguo1,3, ZHOU Dayong1,3

(1.Geely Automobile Institute, Hangzhou Zhejiang 311228,China;2.Ningbo Hangzhou Bay Branch of Zhejiang Geely Automobile Institute, Ningbo Zhejiang 315336,China;3.Zhejiang Key Laboratory of Automobile Safety Technology, Hangzhou Zhejiang 311228,China)

The question was raised about fire wall, steering column, and CCB displacement exceed target in front impactin right hand driver. Occurring reason was analyzed and optimization scheme was raised. The crash model was constructed and computed by Hypermesh and LS-Dyna softs. Optimization result was validated by analysis. The displacement of fire wall and important point of vehicle were both improved after optimization. The max displacement of fire wall and steering column were decreased, from 269 mm to 223 mm, from 94 mm to 30 mm. The schemes of optimized position of vacuum booster and braking pedal and improved strength of compartment were right.

Right hand driver;Front impact;Optimization;Simulation analysis

2015-07-01

王月(1984—),女，碩士，工程師，主要從事汽車被動安全性能研究。E-mail:wangyue0351106@163.com。