非旋轉式駕駛員安全氣囊是否是較好的解決方案？

美國聯邦機動車安全標準FMVSS208對汽車設計者提出新的挑戰，使他們重新考慮駕駛員側面安全氣囊的形狀是否適應新的要求。最新試驗提出非對稱設計和非旋轉式駕駛員安全氣囊模塊特別向設有堅固駕駛室的車輛提供了改進的碰撞保護的可能性。

??? 迄今，標準的駕駛員安全氣囊的氣袋都設計成對稱圓形樣式，這種構造在所有的轉向狀態（當轉向盤轉動則安全氣囊模塊也隨之轉動）提供相同的平均的保護能力。

??? 但是最近通過的安全法規諸如美國聯邦機動車安全標準（FMVSS）208和新車設計趨向于使用以配合每種車輛內飾樣式為特點的安全氣囊氣袋的非旋轉式駕駛員安全氣囊模塊。

??? 一、用戶試驗和法規要求

??? 許多整車制造公司向全世界提供他們的產品并且必須滿足所有市場（北美、歐洲、亞太地區）。在各種不同的安全試驗中有使用座椅安全帶的或不使用座椅安全帶的；有采用歐洲新車評估程序（EuroN-CAP）或美國新車評估程序（USN-CAP）以及使用偏置可變壁障（ODB：offsetdeformablebarrier）或剛性壁障（rigidbarri-er）。這些不同種類的試驗對駕乘員約束系統的構造提出了潛在的碰撞要求。一些制造公司選擇開發適用于不同市場的約束系統部件，以便更有效、更精細地開發全球資源。

??? 在車輛乘員約束系統的開發過程中設計人員采用試驗設計矩陣（DoE：DesignofExperiments），調研了一切能影響乘員約束系統的參數，直至達到最大程度的降低乘員傷害的最優解。在這些參數中包括座椅安全帶負荷限制器、座椅安全帶預緊器、安全氣囊氣體發生器的性能、安全氣囊氣袋的外形尺寸、安全氣囊氣袋通風孔和轉向管柱變形特性值。雖然如此，車輛本身結構的剛度仍是對乘員安全約束系統性能的主要影響因素之一。

??? 另一個重要參數就是安全氣囊的氣袋形狀，這可能在解決一系列碰撞問題中起著重要作用。根據FMASS208法規規定進行40km/h0°試驗（使用無安全帶的50百分位的假人）通過在垂直方向上把圓形安全氣囊的中心偏移1OOmm（形成非對稱氣袋形狀），胸部減速度值能夠改善達到20％的水平，低于以前的限值。與此同時所有其它傷害指標能夠保持在它們的原先水平上。非對稱氣袋具有高性能保護能力，以改善傷害值。

??? 有相當多數量的汽車很難通過無安全帶的新FMASS208法規的碰撞試驗（見圖1）。根據FMVSS208法規中等尺寸汽車在TRWAutomotive（美國天合汽車集團）汽車安全系統公司進行的30°斜角碰撞模擬試驗顯示其傷害值改進最大達到60%。這是通過改變對稱安全氣囊的標準圓形氣囊而得到的數值（見圖2）。

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??? 二、安全氣囊氣袋形狀的確定

??? 安全氣囊的氣袋形狀應該適合車內內飾布置。根據碰撞與OOP（outofposition）的要求，氣袋的幾何形狀可應用數據分析方法加以定義。而氣袋則通過實際的靜態與動態試驗加以驗證試驗（見圖3）。各種不同的優化閉環（系統）借助于數據計算方法（見圖4）被用于驗證最有效的安全氣囊氣袋形狀最優安全氣囊首先在整個約束系統中通過數據試驗以確定不同的動態性能和00P外形。當氣囊的氣袋形狀被精確修正以后便開始進入實際的試驗階段（見圖5和圖6）。

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??? 任何新的氣袋形狀必須滿足和超過業已確定的低傷害值，這些數值是在其他外形通過諸如美國的新車評估程序（USN-CAP）和OOP試驗而獲得的標準圓形安全氣囊的情況下達到的。

??? 而非旋轉式駕駛員安全氣囊的更多優點則是傷害值將保持在與所有轉向盤位置，即所謂的“必須注意”（“duecare”）位置相等的水平上。

??? 三、非旋轉式駕駛員安全氣囊模塊的原理

??? 靜態安全氣囊模塊和旋轉式轉向盤安裝在兩個裝置之內。已經取得專利的在安全氣囊中的錐輪裝置（Conegear）對轉向盤旋轉進行補償，并由此經常使安全氣囊保持在0°位置。轉向盤中心與轉向管柱中心對準（見圖7）。轉向盤和轉向管柱兩者的轉速也保持相同。只有一個固定點必須提供給轉向管柱開關。這種工作原理的另一個優點是擁有專利的錐輪裝置，只應用于安全氣囊模塊和轉向盤之間作為導向機構。這意味著轉向力直接作用于轉向管柱而不是作用于錐輪裝置上。所以錐輪裝置具有最小磨損由此更方便滿足可靠性的質量要求。

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??? 四、舒適性與設計特點

??? 非旋轉式駕駛員安全氣囊模塊推薦使用多功能開關。當轉向盤轉動時駕駛員將在相同位置上使用開關。轉向臂開關（drop-armswitch）（用于轉向信號、刮水器等）能夠作為集成于非旋轉式駕駛員安全氣囊模塊內的多功能開關。附加的設計單元和儀表板顯示器部分也能集成于非旋轉式駕駛員安全氣囊模塊內。

??? 五、安全性能提高，設計自由度增加

??? 駕駛員安全氣囊模塊能提供更大的設計自由度，使氣袋的形狀能夠適用于每一種車輛的內部布置。

??? 在TRW進行的數據分析與實際試驗分析中，表明非對稱式安全氣囊能為即使未使用安全帶的駕駛員提供較大的降低傷害的能力，在分析調研中獲知在FMASS20830°斜角試驗防止頭部與A柱碰撞的試驗中最大傷害值的改善水平達到60%。與此同時，最優傷害值在美國新車評估程序和OOP靜態試驗中幾乎未發生變化。

??? 除了非旋轉式安全氣囊能夠提供更好性能以外，也實現了更好的舒適性和設計特點，儀表板顯示器能夠設置于駕駛員安全氣囊模塊中。轉向臂開關也能夠集成于非旋轉式安全氣囊模塊中作為輔助多功能開關，有利于降低附加成本。

??? TRW首先研發的非對稱安全氣囊已于今年投入批量生產，為歐洲整車公司配套之用。