汽车模拟碰撞用液压缓冲器的动态特性分析

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:2

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摘要：汽车模拟碰撞试验是汽车被动安全试验的一个重要分支，而缓冲减速装置是其中的核心部件。本文分析了汽车被动安全研究对液压缓冲器提出的不同要求。在试验、理论分析和模拟计算的基础上，详细的分析了多孔式液压缓冲器的三种动态特性。同时根据这些特性，总结了控制碰撞波形的四种方法。这些控制方法在新研制的可调液压缓冲器上都得到了很好的应用。
关键词：汽车模拟碰撞试验液压缓冲器动态特性

Dynamic Characteristic Analysis of
the Hydraulic Shock Absorber for Sled Impact Test
Hu Jingwen, Zhang Jinhuan, Huang Shilin
State Key Lab of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University
[Abstract] Sled impact test is one of the most important branches in the field of automotive passive safety,
and the shock absorber is the key device of it. This paper analyzed a variety of requirements presented by the
diverse purposes. Basing on the impact tests and simulation, three dynamic characteristics of hydraulic shock
absorber were analyzed, and some methods for controlling the deceleration wave of sled impact tests were
enumerated as well. These methods were well applied to the new adjustable hydraulic shock absorber of our lab.
Key words: sled impact test hydraulic shock absorber dynamic characteristic

1 前言

汽车模拟碰撞试验是汽车座椅、安全带、仪表板、安全气袋等零部件研究、开发、生产过程中重要的试验手段。与实车碰撞试验相比，它具有试验费用低、碰撞波形可以控制、重复性好等优点，现已普遍为国内外汽车厂家和科研机构采用。汽车模拟碰撞试验中缓冲减速装置是一个十分关键的设备，它决定了台车在碰撞中的减速度、脉冲时间等一系列重要参数。本文将在试验和模拟计算的基础上，对多孔式液压缓冲器的动态特性进行具体分析，并对控制碰撞波形的几种方法进行介绍。

2 汽车安全性研究对液压缓冲器提出的要求

2.1 法规要求

世界各国关于汽车模拟碰撞试验环境都有明确的法规规定，如：欧洲的ECE—R16（安全带和乘员约束系统的统一规定）和ECE—R80（座椅及固定装置强度的统一规定）、美国的FMVSS—207（座椅系统）、日本的JIS D 4604 和11-4-44 （安全带动态试验标准）、澳大利亚的ADR4D（安全带动态试验标准），以及我国的QC 244－1997（汽车安全带动态性能要求和试验方法）等。其中有两种典型的碰撞加速度波形，如图1 所示。从图中可以看出，虽然不同的法规对碰撞波形的要求不同，但只要达到一定的缓冲效率，就可以实现。

图1 法规对碰撞波形的要求

2.2 实车碰撞的要求

为了汽车各种零部件的试验研究，缓冲器应能模拟汽车在不同速度下实车碰撞的波形。多孔式液压缓冲器由于结构的原因，很难把某次实车的碰撞波形模拟的非常精确。从统计学的观点来讲，模拟某次实车碰撞波形其实是没有意义的，缓冲器能模拟出碰撞过程中的加速度峰值和脉宽等重要参数就足够了。但由于实车碰撞的速度特性和液压缓冲器的速度特性存在本质不同，这就需要一套调节缓冲器的方法，以适应在不同速度下的碰撞试验的需要。

2.3 气袋试验的要求

在气袋试验中，由于ECU 要判断碰撞的剧烈程度，进而决定是否点爆气袋，因此碰撞的初始阶段的波形应该和实车的碰撞波形相似。但是液压缓冲器产生的加速度波形相对于理想状况有一定的滞后性，碰撞第一峰并不完全由液压油的节流特性决定，因此这个问题给液压缓冲器的研究提出了控制碰撞第一峰的要求。

3 液压缓冲器力学模型的简化

在文献[2]中，曾详细的介绍了液压缓冲器的理论模型的建立过程。该模型可以对缓冲器的碰撞波形进行准确的预测，但是由于采用了数值计算的方法，我们很难从计算中对缓冲器的动态特性作直观的分析。

因此，为了能找出一种更直观的分析方法，对该模型进行如下的简化：

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