[汽車之家 安全技術(shù)]  鋼板越厚越安全，似乎這個(gè)“理論”已經(jīng)根深蒂固于大多數(shù)人的心中，然而今天我們要說的是，其實(shí)現(xiàn)在的汽車更像是個(gè)“軟蛋”，因?yàn)樗�在設(shè)計(jì)開發(fā)階段就預(yù)先想好了在碰撞時(shí)應(yīng)該如何正確地“受傷”，其目的只有一個(gè)就是提升被動(dòng)安全性，所以下面我們就來聊聊汽車為什么“軟”？以及“軟”在哪里？

　　在前段時(shí)間我們對(duì)關(guān)于鋼板厚度與安全性的問題進(jìn)行了問卷調(diào)查，其中百分之四十多的人認(rèn)為鋼板厚度與碰撞安全性沒有直接關(guān)系，而今天我們進(jìn)一步探討碰撞安全性，并且告訴您鋼板越厚不代表安全性越高，甚至部分結(jié)構(gòu)的“軟”才能讓汽車更安全。

● 什么�。孔钕取败洝钡牟皇侨障弟囀潜捡Y？

　　對(duì)于汽車這個(gè)鋼鐵之軀的工業(yè)產(chǎn)物，曾經(jīng)一直被認(rèn)為是越堅(jiān)硬越安全的，也因此很多人質(zhì)疑日系車的安全性，“軟”、“不耐撞”這樣的字眼會(huì)經(jīng)常用來形容一些日系品牌，但通過E-NCAP、C-NCAP、IIHS等專業(yè)的碰撞測(cè)試中心讓我們了解到，車身結(jié)構(gòu)的潰縮式吸能設(shè)計(jì)在很大程度上提升碰撞安全性，也就是說合理地“軟”才是安全的。那是不是日系品牌開創(chuàng)了碰撞吸能的設(shè)計(jì)理念呢？

　　比拉•巴恩伊出身于匈牙利一個(gè)很有名望的軍官家庭，良好的家庭環(huán)境讓他完成了維也納大學(xué)機(jī)電工程系的學(xué)業(yè)，讓家族驕傲的是比拉•巴恩伊一生有2000多項(xiàng)專利，這個(gè)數(shù)字是愛迪生發(fā)明專利數(shù)量的兩倍。

　　他將車身分為三部分，乘員艙部分由剛性較強(qiáng)的材料構(gòu)成，盡可能保證發(fā)生碰撞時(shí)不會(huì)變形，而乘員艙前后兩個(gè)區(qū)域則是可以潰縮變形的緩沖區(qū)，用來吸收碰撞時(shí)的能量。1959年，奔馳將這樣的設(shè)計(jì)應(yīng)用在了第三代奔馳S級(jí)（W111）上，使它成為了歷史首款具備碰撞吸能設(shè)計(jì)的車型。

　　基于比拉•巴恩伊的理念，隨后的碰撞安全技術(shù)不斷發(fā)展，這種“以柔克剛”的理念運(yùn)用到了汽車各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過不同的材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，汽車能夠在碰撞的一瞬間完成多項(xiàng)潰縮吸能的動(dòng)作。下面我們就把這一瞬間分解開來，看看汽車在逐漸被撞扁的過程中都是哪些部件吸收了能量。

● 第一層防護(hù)——保險(xiǎn)杠

　　提到碰撞安全性我們最先想到的也許就是保險(xiǎn)杠，沒錯(cuò)，一般來說在碰撞事故中保險(xiǎn)杠是最先來承受撞擊力的。了解老爺車的朋友一定知道，早期汽車的保險(xiǎn)杠是由金屬材質(zhì)制成的，那為什么如今都改用了塑料材質(zhì)？

　　如何沒有保險(xiǎn)杠的話，那么車輛可能因?yàn)橐恍┹p微的碰撞就會(huì)損壞到車燈、散熱水箱等比較重要的部件，維修成本相應(yīng)的也會(huì)比較高，所以我們不能因?yàn)閷?duì)行人傷害大就直接取消掉保險(xiǎn)杠，而是通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、材料的改善逐漸將其演化發(fā)展。

　　可以說塑料保險(xiǎn)杠主要在車速較低的輕微碰撞或者與行人發(fā)生事故中發(fā)揮吸能作用，那如果事故再嚴(yán)重一點(diǎn)，更大的碰撞能量該怎么吸收呢？

● “吸能大法”——防撞梁與吸能盒

　　在早期的保險(xiǎn)杠形式逐漸變成塑料的車身外觀部件之后，其實(shí)汽車在保險(xiǎn)杠的后面也演化了防撞梁和吸能盒設(shè)計(jì)。對(duì)于一般中低速度的碰撞事故，它們能夠很好的化解掉碰撞能量，保護(hù)主要的車體結(jié)構(gòu)。

　　在防撞梁與車身縱梁的連接處一般還會(huì)加裝有吸能盒，普通吸能盒也是由鋼板做成，鋼板上會(huì)沖壓出誘導(dǎo)變形的凹槽或者孔洞，另一方法是設(shè)計(jì)成變截面的吸能盒，在撞擊力的作用下，吸能盒能夠按預(yù)先設(shè)計(jì)的形式潰縮變形，最優(yōu)化地吸收能量。

　　一般來說，汽車的前后防撞梁都會(huì)與吸能盒搭配出現(xiàn)，防撞梁較吸能盒的強(qiáng)度要更大一些，這是為了在碰撞時(shí)通過防撞梁更均勻地將沖擊力分散到車身左右的縱梁上，提升被動(dòng)安全性。

- 沒有防撞梁的車是不是不安全？

　　當(dāng)提到碰撞安全性時(shí)，很多朋友特別關(guān)心的是汽車有沒有后防撞梁，他們認(rèn)為沒有防撞梁就不安全，其實(shí)這樣的結(jié)論并不準(zhǔn)確，因?yàn)檫@個(gè)問題需要分兩個(gè)情況講：一種情況是汽車從設(shè)計(jì)之初就是沒有后防撞梁的，通過車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（例如強(qiáng)化車身尾部的結(jié)構(gòu)）也能一定程度上實(shí)現(xiàn)防撞鋼梁的作用，所以就不能以偏概全的說它們的安全性不如有防撞梁的車型，甚至有防撞鋼梁的車型如果鋼梁的設(shè)計(jì)不合理，其效果可能也是形同虛設(shè)；另一種情況是，一款車型在設(shè)計(jì)之初是有后防撞梁的，但后期卻把它省掉了，而且省掉后沒有相應(yīng)地車身結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，那么肯定是對(duì)碰撞安全性有影響的。

　　通過結(jié)構(gòu)變形的原理來吸收能量，其本質(zhì)是將碰撞瞬間的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能（一般表現(xiàn)于碰撞后的車身部件溫度升高），如果碰撞的能量過大通過車身部件的變形無法完全吸收怎么辦？因此，車身在潰縮變形的同時(shí)，為了保證乘員艙的安全，也會(huì)有引導(dǎo)能量傳遞的被動(dòng)安全設(shè)計(jì)。

　　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”來引導(dǎo)和吸收碰撞時(shí)沖擊能量，而使汽車乘員艙的結(jié)構(gòu)盡量不發(fā)生變形，保證車內(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，而是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)誘導(dǎo)這顆“鐵疙瘩”在碰撞過程中按一定的線路下沉到乘員艙的下部，來保證到乘員艙的生存空間。

　　在車輛受到前方撞擊時(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)車型來說還要考慮的是，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。

　　除了通過傳動(dòng)軸的潰縮來吸能能量，其實(shí)很多廠家也會(huì)選擇誘導(dǎo)傳動(dòng)軸斷裂來提升碰撞安全性，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、轉(zhuǎn)向柱等轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部件在車輛行駛過程中發(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)樵谲囕v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，一種是通過轉(zhuǎn)向柱的伸縮，另一種是通過折斷變形。

　　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”——油門踏板斷裂設(shè)計(jì)

　　相信看到“油門踏板斷裂”這幾個(gè)字的時(shí)候，或許每個(gè)人最先想到的都是汽車失控的危險(xiǎn)場(chǎng)面，然而恰恰相反，油門踏板斷裂設(shè)計(jì)卻是出于碰撞事故中對(duì)人身安全的保護(hù)。

　　油門踏板斷裂主要出于碰撞過程中對(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踏板上，那么巨大的撞擊力會(huì)通過油門踏板傳遞至小腿，造成腿部損傷。而如果碰撞時(shí)油門踏板會(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，相信我們未來能在汽車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)，汽車也是通過自身“軟”使車身結(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題時(shí)，我們心中都會(huì)有自己正確的判斷。（汽車之家 文/圖 夏志猛 部分圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

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