聊汽车上的溃缩吸能设计

夏志猛
2016-06-02 00:00 /浏览

    其实生活中很多事物也不是越坚固、越结实越好,很多时候在保证整体强度需要的情况下,将物体的局部强度减小也未尝不是一件方便于人的设计案例,例如饼干的预断裂设计、食品包装袋的锯齿设计等等。

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    在车身整体结构强度的设计中其实也体现了引导能量传递的思路,依靠部分结构的“软”来引导和吸收碰撞时冲击能量,而使汽车乘员舱的结构尽量不发生变形,保证车内人员的安全。

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● 发动机舱盖的诱导折断设计

    在车辆与行人发生碰撞时,对于行人头部的保护更多的是依赖于发动机舱盖的设计,其在于行人身体接触较多的部分会进行相应的强度和结构优化,让行人的头部得到更好的缓冲效果。除此之外,更重要的是发动机舱盖一般还会有诱导折断的设计。

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● 发动机下沉设计

    发动机下沉设计同样可以算是引导能量传递的典型案例,首先说发动机下沉设计并不是让发动机在碰撞时掉下去,而是通过结构设计诱导这颗“铁疙瘩”在碰撞过程中按一定的线路下沉到乘员舱的下部,来保证到乘员舱的生存空间。

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    在车辆受到前方撞击时,发动机非常容易向后移动而挤入乘员舱,驾乘人员的生命安全将会受到巨大的挑战,所以目前的车辆其发动机的支撑部件一般都会设计有导向的作用,在碰撞时将发动机导向乘员舱的下部,提高事故中驾乘人员生还的可能。

● 中央传动轴的溃缩、折断设计

    将发动机整体导向乘员舱下部的同时势必会带动传动系统,所以对于四驱车型来说还要考虑的是,如何让中央传动轴也跟着溃缩折断?在吉凯恩(GKN)公司提供的中央传动轴上,我们看到了一种碰撞吸能的解决方案。

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    除了通过传动轴的溃缩来吸能能量,其实很多厂家也会选择诱导传动轴断裂来提升碰撞安全性,同时也不会影响到发动机的下沉设计。

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● 转向柱溃缩、断裂设计

    方向盘、转向柱等转向系统部件在车辆行驶过程中发挥着不可或缺的转向功能,然而在碰撞事故中它也有可能扮演着杀手的角色。因为在车辆受到剧烈的撞击时,驾驶者的身体往往会因为巨大的减速度而向前倾,头部或者胸部便会和方向盘发生碰撞。

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    除了安全气囊的保护,其实转向系统中的转向柱是别有乾坤的,它能按照预先设计而溃缩变形,将传递到驾驶员身上的碰撞能量减少到最低。转向柱吸能的方式一般有两种,一种是通过转向柱的伸缩,另一种是通过折断变形。

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    在被动安全性方面,转向管柱的溃缩不仅能吸收一部分能量,更重要的是还能避免在碰撞过程中致使转向管柱偏向左侧或右侧,导致让方向盘上的安全气囊弹出角度发生变化,影响气囊对驾驶员的保护效果。

“断=安全”——油门踏板断裂设计

    相信看到“油门踏板断裂”这几个字的时候,或许每个人最先想到的都是汽车失控的危险场面,然而恰恰相反,油门踏板断裂设计却是出于碰撞事故中对人身安全的保护。

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    油门踏板断裂主要出于碰撞过程中对驾驶员腿部的保护。当碰撞发生时,如果驾驶员的脚部依旧处在油门踏板上,那么巨大的撞击力会通过油门踏板传递至小腿,造成腿部损伤。而如果碰撞时油门踏板会在一定力的作用下发生断裂,切断撞击力的传导则能很好的保护驾驶者。

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    为了避免油门踏板在正常行驶时断裂而发生危险事故,其断裂时的受力上限必须经过合理的设计,并且国家在这一方面也推荐了相应的行业标准。

● 总结

    除了安全带、安全气囊,在被动安全设计中其实很大一部分得益于车身结构的溃缩、折断吸能,例如我们所讲到的防撞梁、吸能盒、发动机舱盖、中央传动轴等等都体现出了这样的设计理念。在目前的大多数汽车上几乎都具备这些典型的吸能设计,当然,随着材料科学的发展,相信我们未来能在汽车上找到更多具备吸能作用的零部件。这就如同中国自古传承“以柔克刚”的武术哲学,汽车也是通过自身“软”使车身结构在撞击力的作用下进行合理地诱导变形、断裂,也正是因为这样的“软”才能在碰撞时更好地保护车内的驾乘人员。所以,相信以后再提及是不是越硬越安全的话题时,我们心中都会有自己正确的判断。(汽车之家 文/图 夏志猛 部分图片来自于网络)

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