[发明专利]汽车驾驶员侧正面安全气囊设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全气囊的设计方法，更确切地说，本发明涉及一种汽车驾驶员侧正面安全气囊设计方法。

背景技术

汽车被动安全性是指在汽车发生碰撞事故之后，对于车内人员的保护能力，其好坏是评价汽车产品质量高低的重要指标之一，直接影响消费者的购车取向和汽车产品的市场竞争力。在我国，随着汽车工业的快速发展和人们物质生活水平的不断提高，汽车逐步走进各个家庭，同时人们对于汽车安全性能的要求也在不断地提高，促进各个汽车生产厂商投入大量的人力、物力等资源致力于提高汽车的被动安全性能。汽车驾驶员侧正面安全气囊系统作为汽车被动安全性的辅助驾驶人员保护设备，也日渐受到消费者的重视。其基本思想是：在车辆发生碰撞后，驾驶员与方向盘等车内部件碰撞前，迅速地在二者之间打开一个充满气体的“气垫”，使驾驶员扑在“气垫”上，以缓和冲击并吸收驾驶员的动能，从而达到减轻驾驶员伤害程度的目的。汽车驾驶员侧正面安全气囊设计参数众多，例如，气囊体积，充气量大小，泄气孔参数和折叠方式等，并且驾驶员伤害响应同驾驶员侧正面安全气囊设计参数之间没有明确的对应关系，所以，驾驶员侧正面安全气囊的设计显得复杂而繁琐。较早之前，各个汽车生产厂商采用单纯的物理试验反复试错，进行驾驶员侧正面安全气囊设计，这种方法不仅开发周期长，而且需要试制出大量的气囊样件，使得开发成本增加。近些年，随着计算机仿真分析技术的不断提高，现阶段各个汽车生产厂商均采用“正面气囊初始设计—>计算机仿真分析—>试验测试—>再分析—>再测试”的方法来进行驾驶员侧正面安全气囊的设计开发。这种方法利用计算机仿真分析代替了一部分物理试验，减少了气囊试验样件的数量，但并没有改变反复试错的次数。因此，需要一种能在汽车驾驶员侧正面安全气囊计算机仿真分析阶段之前，就能确定出某些气囊主要参数设计范围的方法，从而为计算机仿真分析阶段提供设计指导，减少试错次数，达到缩短开发周期，降低开发成本的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种基于解析模型的汽车驾驶员侧正面安全气囊设计方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的汽车驾驶员侧正面安全气囊设计方法的步骤如下：

1.建立驾驶员侧正面安全气囊解析模型

(1)确定冲击块加速度与驾驶员侧正面安全气囊内部压力、冲击块与驾驶员侧正面安全气囊的接触面积和冲击块质量之间的关系：

a.分析驾驶员与驾驶员侧正面安全气囊的相互作用过程。

b.应用动量定理对冲击块与驾驶员侧正面安全气囊的相互作用进行力学分析，确定出冲击块加速度与驾驶员侧正面安全气囊内部压力、冲击块与驾驶员侧正面安全气囊的接触面积和冲击块质量之间的关系表达式：

(P-P₀)·S_接触·Δt＝m_冲击块·(v-v₀)                        (1)

式中：P.驾驶员侧正面安全气囊的内部压力，单位.P_a；P₀.驾驶员侧正面安全气囊刚充满时刻的内部压力值，单位.P_a；S_接触.冲击块与驾驶员侧正面安全气囊的接触面积，单位.m²；m_冲击块.冲击块的质量，单位.kg；v.冲击块的速度，单位.m·s^-1；v₀.冲击块与驾驶员侧正面安全气囊刚接触时刻的速度，单位.m·s^-1；a.冲击块的加速度，单位.m·s^-2；Δt.冲击块与驾驶员侧正面安全气囊的作用时间，单位.s。

(2)确定泄气速率表达式：

a.在单位时间内通过泄气孔流出驾驶员侧正面安全气囊的气体质量为：

Δm＝ρ·S_孔·v_泄气·dt                                    (3)

式中：Δm.单位时间内通过气囊泄气孔流出的气体质量，单位.kg；ρ.驾驶员侧正面安全气囊内部混合气体的密度，单位.kg·m^-3；S_孔.气囊泄气孔面积的总和，单位.m²；v_泄气.驾驶员侧正面安全气囊内部气体的泄气速率，单位.m·s^-1。