5碰撞安全性能设计指引

碰撞安全性能设计指南1范围本标准规定了乘用车正面、倒面、后面碰撞安全性能设计要点.本标准适用于本公司开发的乘用车B2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注口期的引用文件，仅所注口期的版本适用于本文件.凡是不在口期的引用文件，北最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件°GB11551—2003乘用车正面碰撞的乘协保护GE20071—2006汽车恻面碰撞的乘员保护GB20072—2006乘用车后面碰捶燃油系军安全要求Q/OG&W53-2011口车身安保焊点设计视范CTCAP中国新车评价规程EuroNCAP欧洲新车评价规程HCAK进行低:速15km/h偏置保险碰捶试验以确定机动车损坏承受力和可雄修性特征的程序3术语和定义GB11551—2003m南加0门一2。06、GB20072—2UWi>C-NCAl3.EuroNLM\RCAK*+界定以及下列术语和定义适用于本标准a一次碰撞primarycolIision丰辆与乳它除碍物之间的碰撞。3.2二次碰撞secondarycollision乘启与车体部件之间的碰撞.4车辆正面碰撞设计准则车辆正面碰撞特性瞿保正乘用足够的生存空间，即乘制舱不应发生过大的碰撞变形C包括车轮、发动机和交速器等刚性部件不得侵入乘员舱）。除乘其舱以外的车体结构，前部结构可发生适当变形，以公盟地吸收撞击能姑，使得作用丁乘员身体上的力和减速度值不能过人体的耐受极限.车辆正面碰撞改进对策421提舟乘执舱的刚度，主要通过提高乘步舱和前部机船连接处的纵向刚度来实现;4.2.2优化汽车前部结构，主要包括前防捶梁和前纵梁。正面碰撞主要结构部件的安全性设计前防撞梁设计准则43.1.1保持前防撞梁情面和纵梁神面的重心而度相当f加图1左所示〉.避免重心高•度不相当（如图1右所示1°图1重心高度4.3.1.2车辆在各种碰撞模式下，不能产生诱辕纵黑发生夸折的现象〃4.3.1.3前防撞梁能够均匀的将能见传递到姒梁的整个楣面：在与纵梁连接的位置，要使用断面侧板,以防止前防揄梁向纵梁内的插入.431.4在4。%偏宜碰撞过程中，前防撞梁不闹断裂，并可将碰撞载荷传递到另一侧纵梁.4315前防搔梁与纵梁之间推荐使用螺栓连接（如图2所示），避免使用焊接口图2螺栓连接示至图4.3.1.6前防撞梁与纵桀握桂连接时最少使用三个期栓（两个在外侧，个在内制，如图3所示），推荐使用四个螺栓.图3三个爆检连接时螺栓位置示意图4.3.11.7在而速碰撞中，保证前防撞架的椽面压溃要早于纵梁械面,4.32前纵梁设计准则4.3.2.1低速吸能盒设计准则4.3.2.1.1军•辆在各种碰撞银式下，低速吸能盒应能够企理的压溃变形，并保证压溃力耍小于前纵梁的初始乐渐力,大于前防撞梁的初始乐溃力二4.32.1.2在1M%刚性墙和40%偏置高速碰撞过程中，低速吸能盒、前防撞梁应能完全压溃变形”4.32.1.3牟辆在低于15km/h的碰撞速度下，低速吸能瘦的最大后侵址不会对发动机罩和散热器造成过分的损坏，4.32.2纵梁设计准则4.32.2.1前纵梁在压溃变形过程中应能保证从前往后依次压溃的变形次序，不能产生压滑倒序的现象“4.3.2.2.2纵梁被面为八边形是最有效的」但是需要仆网设计以保证口内水平和垂直的平面能够连接到各种不同的发动机箱部件上。4.32.2.3纵梁截面为六边形是最适的，也是设计的首选形状，它比人辿形在连接方面有更强的适应性。4.3.2.2.4纵梁的轴线为直线忖更能保证》变形。4.32.2.5纵梁焊点间距及质卅:应按Q/CCS.T05S-2011执行。4.32.2.6近似的轴向压溃是级梁最理想的变形模式”4.3.2.2.7溃缩引出模式及K深度和长度耍介理，使此段级梁保持有序变形：4.33地板纵梁设计准则4.3.3.1地板纵梁连接板折弯不能太大，以避免在保置碰撞中彳T较大侵入，4.33.2应用音适形状和障度的加强板以满足偏置碰撞的要求.4.33.3 •般情况下，板材1.5nna-2.0no可以满足要求。4.3.3.4加强板要与地板纵梁先进行焊接，避免此部位的法兰辿出现四H以上《含四层〉焊接。4.34侧围前连接板相关部件设计准则

4341时T上下均设计为传力通道的车辆，恻围前连接板的承交能力要达到30kN,板材厚度在1.0nrnrT.4皿4.3.42对于较强一些的恻用前连接板，比上囱的车体结构（〃柱.校链柱、门腰线、门防撞梁）应该设计为能第分担或传递侧隔前连接板载荷.4343对丁下部化力通道较强的车型，刨愠前连接板能够承担10kN〜13匕的载荷即可•板材年度在0.8ETD-1.0DUDb4.34.4在适当的位置.应用引中槽来达到弱化的目的（加图4所示厂图4侧围前连接板弱化示意图4.3.5轨链柱（Hinge-Piliar）设计准则4.3.5.1锐链柱的内外板要足够演，在偏置碰撞中不能出现本身卷缩的现象（允许出现变形）。4.35.2与主结构（如门桎梁〉连接tl好,在拐角处要应用较小的焊接距离C3U刖或更小），却图5所示工4.3.5.3内板匕控制孔涧的尺寸，尽址避免如图5所示的孔。4.3.5.4在内板上应用梢向布置的加强悠进行加强，以消除大卷缩的趋势上图5较错柱示意图

4.3.6门槛设计准则4.3.6.1门槛的设计目标是在任何情况下都不能发生变形口内外板要足够强-在偏置碰控中不能由说弯曲或褶皱的现象.，4.3,6.2中型车和大型车应能承受加kN—1（JUkW的轴向投荷.，小型车质能承受60kN—80kN的轴向找荷'4.3.6.3使用门槛加强支架（bulkhead）,如图6所示，以避免门槛位置发生弯曲或褶釜的现建,门缘着馥女基“队》建门SL讨IHU常i2ti图6buIkhftad示叁图4.3,6.4在下A柱也置连接口好,在拐角处要应用较小的焊接距离，如图5所示.4.3.6.5在前后方向.避免侦斜和做面突变.4.3.7车门防撞梁（DoorBeam）设计准则4.3.7.1车门昉撞梁的作用；门防撞梁的战荷传递，侧面碰撞、偏置碰撞避免门打开〃4.3.7.2 •段采用高强度钢板材」4.3.7.36保与门内板的也好连接，如图7所示。图7门防撞架与门内板连接示至图4.3.7.4在垂直方向，由偏差碰撞和（M面硬箍来决定门防撞梁端部的连搂位置.4.38门腰线［门窗台）相关部件设计准则

4.3.81当车辆设计有上部载荷传递途径时，门概线可以分担或传递侧用前连接板或下A柱上的我荷。4.3,8,2口腰线部件尽可能宽，尽可能在¥方向布.滓度，这样可以和门内板形成总好的穆匍鳍构。4.3.83保证门原线的板件在上下法兰边部位始终与门内板焊接，8.4两端延长门腰线部件，使我在两端均与门内板搭按，如图8所示.图8门腰线加强板与门内板连接示意图4.3.85在深度和蜜度方向，避免出现结构突变。4.3.8.6正碰的要求与恻碰的冲突,需要针对这两种碰撞形式训:行外理匹配（包括材料与厚度）04.3.9前地板设计准则4.3.91前地板区域可以在任何能添加强筋的部位加笳.2加强傍可以如在却下区域［如图J所示）「搁脚板部位添加前后方向的加翎俄；中央遴道部位添加竖立的加强筋二前后方向的筋也可以在地板其它部位增加，图9地扳加强筋布置示玄图中间驱动轴设计准则一锻后驱或四驱的牛.辆，在中间驱动轴涉及一定的设计策略来应对硼撞安全性能.10.2中间传动轴的年溃强度覆晌偏置碰撞加速度峰值。3弱化中间传动轴对后碰不利。<3.10.4优化压溃力和伸缩距离（如图1。所示）,便上满足偏置硬撞和后碰的要求.图1。中间驱动轴示意图43.10.5传动系统在接触传动轴之前，女跳动余出控制在25.4mm之内。4.3.10.G传动系统前部总的行程C包括跳动余量、植动轴的伸缩印离和伐动轴的变形）控制在76.2皿〜10L6mm之间,4.3.10.7最大的压溃缴荷不超过75kN1选用UU心〜75kN）o4.3.10.8抓果彼动轴只有•一段，.用用编距离控制在50.8mm〜76.2咂之间」以消除轴对偏置碰撞加速度峰值的场响。4.3.11水箱框架设计准则4.3.11.1前碰撞梏感器通常放置在水箱上横梁匕水箱上横梁通过竖直的托架板联接到纵梁一匕4.3.11.2对丁左恻却右侧的碰描（非W0%全正面催报，如角度碰撞和偏置碰捏）r水箱匕横粱利两倒的托架板越硬，水箱框架系统抗撞性越强。43.11.3峪直的托架板与纵梁在竖直方向焊接，以使纵梁的变形空间最大。4.3.11.4禁止把水箱根架逑接到前防搔梁系统匕低速硬撞后更换防撞梁系统时能够更方便：或者，在后期前防掖桀系统不能满足当前要求帮要进行改进时把试跳和校准的次数降到最低“43.12机舱盖设计准则4.3.12.1机盖锁的设计耍仆理，以保证在碰撞过程中机舱盖始终锁止口4.3.12.2较软的设计吧令网，使较链销不承受的切，较够板之间没行过大的变形，以防止机舱盖侵入前风挡玻璃.4.3.12.3内板设计横槽.使其在全壁用碰撞也容易发生折弯变形（如图11所示）.图11机舱盖内板横槽示意图4.3.13ABS模块安装原则4.3.13.1ABS模块要放置在车体不发生溃缩吸能区域，•般需要由三个竦世进行联接.43.132当其处于变形区域时，成该两个蝶粒连在轮罩上，一个螺栓连在纵梁上.4.3.133银金支架的宽度要尽最小，应选用软钢材料。4.3.14发动机控制模块安装原则4.3.14I发动机控制模央要放宜在车体不发生溃缩吸能区域“4.3.14.2通常带要由三个擦柱进行联接，在尺寸或质是较大时则需要四个.43.143当其处于变形区域时，应该两个螺栓连在轮罩上，一个螺栓建在纵梁上.4.3.144当有两个煤栓需要连在纵梁上时（用四个摞栓联接时），两个摞栓要布立在纵梁的竖直面上,43.145银金支架的宽度要尽坡小，应选用软钢材料。4.3.15制动助力器安装原则4.3.15.1制动助力器放置在发动机舱内的前描板外“4.3.15.2确保在K前后方向没有JL：它部件，避免在碰撞也影响制动踏板的后移信.4.3.16电池安装原则3.161电池放在机舱右恻时，胸五丁减震器安装座后面.这席要在项目初期就进行，以对电器线路进行介吃布置。43.162电池放在机舱左侧时，应置于非变形区域的附近，旦尽城里直安装343.163电池应捆绑固定在底座上，以防止其飞出机能㊀5车辆侧面碰撞设计准则51车辆侧面碰撞特性车辆侧面的结构不像前后部，有充足的啜能空间，侧面结构是车体中盘度刚度较薄弱的部位，碰撞缓冲区较小，一旦发生恻面碰撞时j车体侧面往往会发生较大的变形，车门和侧围结构会突入车内并对乘员造成严重的伤宙.侧面碰撞保护是将侧面碰撞力有效的传递到车身具有保护作用的横梁、AEC柱、地板和车顶及其它部件，把对乘员造成的伤害尽可能降低到最小程度口52车辆侧面碰撞改进对策2.1通过提耳骨架刚性和•合理刚性控制模式及骨架位置，以加强车身刚性。5.2.2增加撞向防搐梁等结构，将车辆螂面所受的战荷传避到车身骨桀上去，以实现侧面碰撞时的冲击力分流a53侧面碰撞安全性设计的普遍原则53.1B柱不得发生失稳性变形及过大的内翻式变形。53.2车门内保护人体的减速板不得发生失稳性变形&53.3连接E柱的车顶上方的横梁，不得发生失稳性变形。3.4座椅下方的横梁必须有足够的刚度，布f足筋的位力功能;车门的下沿与门槛彳T尽可能大的接触面，降低车门的侵入量,H柱的显大弯曲尽可能发生在下半部.537座椅有足够的侧晌刚度，能够对外物的侵入方一•定的抵抗作用.5.3.8车门防撞杆有足够的刚度，碰搔后不能发生脱落或者弯曲变形过大。5.3.9车门从静止被撞击算起，达到与撞击忧同运动速度所需要的时间，越短越好.5.3.10年门内侧的泡沫扶手应位于腹制和靛关节之间，且卜内侧沿辿到人体躯干中心线的邦翦可适当设计小一些,使得在碰撞发生时将人体推向车体内部时，泡沫扶手内侧沿辿到车门内侧酊的距离应大丁-50nun.加图12所示s5311配置的面碰施安全气囊.恻向安全气囊从座椅或者门板位徨假开，以对乘旧的身体妪干提供保护“对头部施加的安全保护来自侧面安全气囊的延伸部分或者头顶的气帘式安全气囊。两者都是为了防止乘时的头部与立柱或窗户鼓璃发生全力瞬间接触而设置的a图12车门扶手造型相对关系示苣图5.4刷面碰撞主要结构部件的安全性设计准则41恻面碰撞中，车内乘川河撞击■物之间仅隔巷车门和20cnr~3Ucm的空间，.午辆受到侧前碰撞后、体缓和变形空间小，所以侧面碰撞受伤者的危险性比正碰大得多；为了得到较好的恻撞性能，加翻乘员保护，需要对网碰车体结构这行加强，进而提高恻面碰撞安全性二根排倒碰传靖翻递器役我们发现，螂程过程中关键结构部件包括上B柱、车门防撞梁、车门内怖板、门槛、座椅横梁、顶盖横梁uB柱加强设计原则相对来说，B柱是侧面碰撞中最里耍的结构.它的变形对控个车辆例湎结构都有一定的影响。闪此,目柱部件（如图13所示）的轻度是第响车辆侧向碰姬性能的主要因素之一.

5431加强B柱结构的方法5.4.3.1.1B柱械面向滑过度，尽量加大B柱的栈面尺寸，尤揉是丫向上耍有足够的潦度，如图14所&图14B柱尺寸示意图梁的弯曲变形（用瞌率1/Q表示）按公式门）、公式（2）计算，梁的弯曲变形小，则梁的弯曲刚度他增大，且与梁的丫向恺了成正比°-M ⑴口E产切工=2±1 《2）12式中2.V—条的弯矩:仃E——翼的弯曲刚度，4.3.1.2B柱和车顶边梁或门槛避免成T型结构，应尽髭设计成梯形结构，Jia.,1＞在X方向的长度不能小于3Mnni和500uno《如图15所示）,4313在门板与加强板之间填充发泡树布。54314米用高强度钢.

图15B柱搭接示意图4.3.2B柱变形模式在车辆侧面碰撞的保护中，不是让B柱发生大林的交形来吸收能髭，而是尽出加翎目柱的强度或将侧面的能姑转移到侧面结构的JK它部件来减小B柱的变膨最:3.2.1较好的H柱变形模式是出柱上都不变形或只产生少许变形，而在根部向内弯曲（加图16所示〉。它的下部变形好似钟摆一样,B柱和顶边梁几乎不变虺，而H柱下端绕右某一点旋转。图16较好的B柱变形模式示套图3.2.2较差的H柱套形模式是:在车身腰线以下,位式向车内穿曲，旦在卜•部•位置发生压溃变影（如羯17所示）0日柱中间位式的总度水平对应的是假人胸部，中间位置向车内弯曲，必然会导致信人胸部处的限入速值增大，胸部伤也增大;而在多数情况下，当假人胸部处的侵入速度增大时，也会“致腹部和头部的伤吉值增大；图17较差的B柱变形模式示玄图3.3B柱拼焊板的应用.33.1加强8柱可以获得良好的恻面结构抗撞性，增购假人的保护性除但同时也要注意E柱本身的刚度分配，便式款卷较好的变形模式。.3.3.2为获得较好的变形模式，可以在匕柱上端多加一•些加强版，使上端刚度比下端大，这样就公让更妥的变形发生在下部，但是，太多的加强板必将大大增加车辆的重忸:，而且有可能;影响到车体内饰的布置，而B柱拼焊板的应用格会解决这一矛盾(如图18所示).图18B柱拼焊板示意图5.4.4左门防撞梁(doorbeam)设计准则恻门防撞梁也叫午门防撞梁，是指在车门内部结构中加上横梁.用以加黑车辆侧面的结构。基丁•例面撞击的概率，车门防撞梁作为一种额外的吸能保护，可以降幅乘员遭受来自外部的力.侧面碰搔结束后，.午门在产生相同位移前提下，无防撞梁时书门吸收的监址最低：没ff防撞架极大的降低了车门的侧碰刚度，而且还降低了车门的原有惯性，因此堵加车门防撞梁可以提高车门的侧碰强度和刚度。5441车门防撞架的安装位直防撞梁前安装点应该在白柱的门中部位置,后安装.点在H柱H点位置稍偏下处•旦与B柱存在重小部分,总体上膨成前总后低的布邃方式（如图19所示）.提高抵抗侵入的能力“以对减少对郴部的伤图19车门防撞架安装位置示塞图5.4.4.2车门防撞梁的结构设计原则下门防撞粱结构谩计总的原则是:申何受力处向下均陷，两边向上突起。在受到搔击忖，两辿突起的地方首先受力，使得防撞梁受到撞击时，行一个相对缓冲的过程.以此减少防掖梁中间的变形，避免中间部分应力集中的现象，能够更加有效的抵抗冲击.5.4.4.3车门防撞梁的结构形式车体上军门防撞梁战面形状主要行圆形和帕形两种C如图2。所示）6例面碰撞中采用帽形更有利丁一保护假人.，圆形防推梁是直杆，不能按车门弧度设计.一般离车门较远，同时它的接触面积小，在断裂处有可能形成尖角，对乘客易造或伤古；而帽形防撞梁由丁•接触面枳大，在断裂处也不会形成尖角"司时可以根据车门的弧度进行设计，离车门板更近I更好利用车门内空间，发挥其吸能作用。在能:虻吸收方面，明形防撞梁达到我荷峰值时的溃缩是小丁网形防撞梁，同时将能髭上炉给JU司围的部件，最大程度上发挥防撞梁的作用，保护有限的乘员舱空间。图20车门防撞梁示亳图5.4.5车门内饰板设计准则车门内饰板在侧面碰撞中的主要作用是；避免乘员与哄偿的车身银金发生悌击，阳阳破裂变形的钺金割伤或划伤乘bh

车门内饰板背面加入可以充分吸收碰撞能it的部件或结构，而为了便吸能结构发挥作用，要求车门内饰板的基板在较小的作用力下产生较大的由车内向车外方向的变形；冈此.车门内饰板基于侧面碰援优化的设计，主要就是要,使车门内饰•板在较小的作用力下产生较大的变形，另.外为使吸能结构充分吸收能蛀，还要兼顾门内饰板和扶手在强度方面的要求.5.4.5.1车门内饰板的恻碰区域车门内饰板一般包括大基板、上饰根、中展板、扶手、下饰根.吸能块等零部件“车门内饰板的快援区域包括了乘员胸部和腹部碰搔区域，胸部碰撞区域一般在前门内饰板中嵌板的后端，腹部碰捡区域在前门扶手和下饰板的后端（和图2E所示）。图21车门内饰板侧撞区域示意图5.4.5.2车门内饰板的设计准则针对侧面硬搔安全性能饰板设计忖的主，车门内要原则是:G门内饰板要足翳软，在碰撞区域避免布置加强筋：b）基板的腹部碰撞区域与门银金内板间出有足够的变形空间;对于没彳」'•例向安全气囊的车型，基板与镀金的间隙威大丁75的；右侧向气囊的车型，这个间隙脚大于50nlm用市足够的间隙，一方面可以在这些间隙中布宜吸能狭:；另一方面这些间隙也可以使基板在侧破时有足够的变形空间，避免乘员与门钺企接触。c）扶手以下造型面要尽延平SI,避免明显突出的扶手造型;由保证假人游部与门内谯板方一定的接触面积（如图22所示）；^9 EMM>^9 EMM>图22车门内饰板与假人臀部接触面积示点图。）可以在侧面碰撞保护区域布置仆适尺寸与刚度的吸能块U吸能块应布置在中暧板和大基板空近头于区域，分别对应.胸部和腹部碰撞区域a54.6门槛设计准则门槛是仰面碰撞力的歪要传递途径，其自身刚度对车体的碰撞性能与"重要的影响a在发生侧向碰掖事故忖，门播梨虽然可能不宜接受到撞击，但是加谶门槛梁，可以保证将撞击力彳了效地分散地板等重要承力物件。门槛在侧向碰搔中主要度受狎训和扭转载荷，因此为了减小侧而碰撞中"弯曲变形Mj门地的加强措施主要包括2a）增大门槛故面1b）在梁内增加加强板,J1加强板在丫向要有足够的深度，但是尽昆不要在门槛加强板上设计过大过多的减重孔I。）在梁内填充发泡树脂：d）门槽内外板及加强板卷采用高强度钢.，且中型车和大型车斜浮不低TT.6nun八焉的（外线/内板），小型车料厚不低于L4nm/L6nm（外板/内板）。5.4.7座椅横梁设计准则地板横菜是贯穿左右的结构，不仅是侧面硬撞能量的有力代递途径，还对B柱、门槛的侵入变形起到支撑作用，因为座椅后横梁般均布置在H柱前后的区域（如图23所示），图23地板横梁示意图座椅横桀的横裱面积,应尽量:大，选用fti强度钢，优化座椅前后横媒相对TB柱的位置，而且座椅前后横梁与门槛及中央通道的珞接区域要尽量大些，并在中央通道处注意保持梁的械面平稳过度，以免中央通道娅过大，有的还在左右后横梁的中通道位置增加U型加强板（却图24所示）°图24地板横梁U型加强板示意图

14.8顶盖横梁设计准则顶盖横梁依然是城面很重要，尤乂是B柱区域的顶盖横梁尽过增大其截同Q车顶横梁部件的密度对8柱侵入速度和侵入处都有很大的感响,当S柱来用拼焊板，且上部姣金材料斑度很高时，车顶横梁的强度越弱，B柱上部侵入速度和侵入置越大,中部次之，下部基本上没有变化.，这去明：在倒面研描中，当我们加强TB柱的粥度之后，车顶横梁的鼎度也不能弱，否则，可能因为我它局部地方太弱柠致变形大而邂体的侵入虻大655恻面碰撞的其它技术手段为了取得更好的防搔效果，越来越多的车型在设计中问忖采取了如下技术手段.5.5.1增加门框与台阶-B柱的接触面（如图25所示》.图25门框与台阶-B柱的接触示意图5.5.2设置防撞挂钩（加图26所示），图26防撞挂钩设置示竟图6车辆后面高速碰撞设计准则车辆后面高速碰撞特性车辆后面岛•速碰撞一般对乘员不优行致命的伤者，主耍考黑的是对油箱系统的保护，防止油箱系绕遭到破坏引发爆炸或火宏。乍辆尾部碰撞过程中的燃油泄漏情况的发生大多数是由不下面两种情况所致.一种表现为油箱用用结构因碰撞变形而无法保持人完整性，挤压油箱U致儿破皴；另-种则是指碰撞过•程中一些易破碎的军部件因变形而产生尖锐物，并飞出扎破油箱.如后悬撰臂和后桥结构等底盘件a后面高速碰撞能见的吸收主要依赖于后纵梁尾部的永久变形，n通过油箱周围结构的有利保护，使油箱系统在后面碰撞结克后保持完整a车辆后面高速碰撞改进对策在乘协舱刚度充足的情况下，优化汽车后部结构，使之变形介题且吸能充分a保证油箱周闱结构部件:有一定的刚度，保井油箱系统的完整性：车辆后面高速碰撞主要