其實(shí)生活中很多事物也不是越堅(jiān)固、越結(jié)實(shí)越好,很多時(shí)候在保證整體強(qiáng)度需要的情況下,將物體的局部強(qiáng)度減小也未嘗不是一件方便于人的設(shè)計(jì)案例,例如餅干的預(yù)斷裂設(shè)計(jì)、食品包裝袋的鋸齒設(shè)計(jì)等等。
在車(chē)身整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)中其實(shí)也體現(xiàn)了引導(dǎo)能量傳遞的思路,依靠部分結(jié)構(gòu)的“軟”來(lái)引導(dǎo)和吸收碰撞時(shí)沖擊能量,而使汽車(chē)乘員艙的結(jié)構(gòu)盡量不發(fā)生變形,保證車(chē)內(nèi)人員的安全。
● 發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋的誘導(dǎo)折斷設(shè)計(jì)
在車(chē)輛與行人發(fā)生碰撞時(shí),對(duì)于行人頭部的保護(hù)更多的是依賴(lài)于發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋的設(shè)計(jì),其在于行人身體接觸較多的部分會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,讓行人的頭部得到更好的緩沖效果。除此之外,更重要的是發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋一般還會(huì)有誘導(dǎo)折斷的設(shè)計(jì)。
● 發(fā)動(dòng)機(jī)下沉設(shè)計(jì)
發(fā)動(dòng)機(jī)下沉設(shè)計(jì)同樣可以算是引導(dǎo)能量傳遞的典型案例,首先說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)下沉設(shè)計(jì)并不是讓發(fā)動(dòng)機(jī)在碰撞時(shí)掉下去,而是通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)誘導(dǎo)這顆“鐵疙瘩”在碰撞過(guò)程中按一定的線(xiàn)路下沉到乘員艙的下部,來(lái)保證到乘員艙的生存空間。
在車(chē)輛受到前方撞擊時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)非常容易向后移動(dòng)而擠入乘員艙,駕乘人員的生命安全將會(huì)受到巨大的挑戰(zhàn),所以目前的車(chē)輛其發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐部件一般都會(huì)設(shè)計(jì)有導(dǎo)向的作用,在碰撞時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向乘員艙的下部,提高事故中駕乘人員生還的可能。
● 中央傳動(dòng)軸的潰縮、折斷設(shè)計(jì)
將發(fā)動(dòng)機(jī)整體導(dǎo)向乘員艙下部的同時(shí)勢(shì)必會(huì)帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng),所以對(duì)于四驅(qū)車(chē)型來(lái)說(shuō)還要考慮的是,如何讓中央傳動(dòng)軸也跟著潰縮折斷?在吉?jiǎng)P恩(GKN)公司提供的中央傳動(dòng)軸上,我們看到了一種碰撞吸能的解決方案。
除了通過(guò)傳動(dòng)軸的潰縮來(lái)吸能能量,其實(shí)很多廠(chǎng)家也會(huì)選擇誘導(dǎo)傳動(dòng)軸斷裂來(lái)提升碰撞安全性,同時(shí)也不會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的下沉設(shè)計(jì)。
● 轉(zhuǎn)向柱潰縮、斷裂設(shè)計(jì)
方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向柱等轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件在車(chē)輛行駛過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的轉(zhuǎn)向功能,然而在碰撞事故中它也有可能扮演著殺手的角色。因?yàn)樵谲?chē)輛受到劇烈的撞擊時(shí),駕駛者的身體往往會(huì)因?yàn)榫薮蟮臏p速度而向前傾,頭部或者胸部便會(huì)和方向盤(pán)發(fā)生碰撞。
除了安全氣囊的保護(hù),其實(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向柱是別有乾坤的,它能按照預(yù)先設(shè)計(jì)而潰縮變形,將傳遞到駕駛員身上的碰撞能量減少到最低。轉(zhuǎn)向柱吸能的方式一般有兩種,一種是通過(guò)轉(zhuǎn)向柱的伸縮,另一種是通過(guò)折斷變形。
在被動(dòng)安全性方面,轉(zhuǎn)向管柱的潰縮不僅能吸收一部分能量,更重要的是還能避免在碰撞過(guò)程中致使轉(zhuǎn)向管柱偏向左側(cè)或右側(cè),導(dǎo)致讓方向盤(pán)上的安全氣囊彈出角度發(fā)生變化,影響氣囊對(duì)駕駛員的保護(hù)效果。
● “斷=安全”——油門(mén)踏板斷裂設(shè)計(jì)
相信看到“油門(mén)踏板斷裂”這幾個(gè)字的時(shí)候,或許每個(gè)人最先想到的都是汽車(chē)失控的危險(xiǎn)場(chǎng)面,然而恰恰相反,油門(mén)踏板斷裂設(shè)計(jì)卻是出于碰撞事故中對(duì)人身安全的保護(hù)。
油門(mén)踏板斷裂主要出于碰撞過(guò)程中對(duì)駕駛員腿部的保護(hù)。當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí),如果駕駛員的腳部依舊處在油門(mén)踏板上,那么巨大的撞擊力會(huì)通過(guò)油門(mén)踏板傳遞至小腿,造成腿部損傷。而如果碰撞時(shí)油門(mén)踏板會(huì)在一定力的作用下發(fā)生斷裂,切斷撞擊力的傳導(dǎo)則能很好的保護(hù)駕駛者。
為了避免油門(mén)踏板在正常行駛時(shí)斷裂而發(fā)生危險(xiǎn)事故,其斷裂時(shí)的受力上限必須經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì),并且國(guó)家在這一方面也推薦了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
● 總結(jié)
除了安全帶、安全氣囊,在被動(dòng)安全設(shè)計(jì)中其實(shí)很大一部分得益于車(chē)身結(jié)構(gòu)的潰縮、折斷吸能,例如我們所講到的防撞梁、吸能盒、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、中央傳動(dòng)軸等等都體現(xiàn)出了這樣的設(shè)計(jì)理念。在目前的大多數(shù)汽車(chē)上幾乎都具備這些典型的吸能設(shè)計(jì),當(dāng)然,隨著材料科學(xué)的發(fā)展,相信我們未來(lái)能在汽車(chē)上找到更多具備吸能作用的零部件。這就如同中國(guó)自古傳承“以柔克剛”的武術(shù)哲學(xué),汽車(chē)也是通過(guò)自身“軟”使車(chē)身結(jié)構(gòu)在撞擊力的作用下進(jìn)行合理地誘導(dǎo)變形、斷裂,也正是因?yàn)檫@樣的“軟”才能在碰撞時(shí)更好地保護(hù)車(chē)內(nèi)的駕乘人員。所以,相信以后再提及是不是越硬越安全的話(huà)題時(shí),我們心中都會(huì)有自己正確的判斷。(汽車(chē)之家 文/圖 夏志猛 部分圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò))
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