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1700050095 即使汽车是以时速20~30km的低速行驶,发生撞击事故时也会产生很大的冲击力。如果没系安全带,乘车人的身体就会强烈撞击到驾驶室的某个地方。因此为了尽量减小冲击力,需要使车身容易变形。但如果车身太过容易变形的话,就会引起驾驶室的变形,无法保护乘车人的安全。
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1700050097 为减小撞击的冲击力使车身容易变形的要求和为保护乘车人安全使车身比较坚固的要求恰恰相反,而吸能车身结构却能够同时满足这两项悖论式的要求。
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1700050099 首先,在吸能车身结构中,为了缓和冲击力,车身前后设计成了易变形的区域。具体来说,就是像手风琴中装配了风箱一样,车身框架有强有弱(图7.4)。如果不仔细看,就很难分辨出哪里强哪里弱,但总体效果很明显,就像把类似于风箱的物体嵌入纸箱中时纸箱也很容易变形一样。
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1700050104 图7.4 吸能车身结构※具有坚固的框架和类似于风箱的车身结构。风箱部分吸收冲击力,使乘车人免受强烈的冲击。
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1700050106 实际上在汽车中,车身前端的发动机室和后端的后备箱都采用了类似于风箱的吸能车身结构。最常见的撞击事故是正面撞击,其次是侧面撞击和后方追尾。在占据很大比例的正面撞击和后方追尾中,汽车利用吸能车身结构的收缩变形,能够在一定程度上吸收撞击的冲击力。
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1700050108 那么,发生侧面冲突时该怎么办呢?车门与座椅平行,车门与人之间几乎没有空间,因此无法加入风箱结构。即便如此也需要尽量增大空间。并且,为了将撞击车门的冲击力分散到整个车身,就需要在车门内侧安装坚固的钢管。而且还要利用车门的支柱将冲击力分散到车顶和底盘。因此,汽车生产商们通过增加驾驶室框架的坚固性,使驾驶室不易变形。
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1700050110 如上所述,吸能车身结构就是在使车身前后容易变形的同时加固驾驶室周围的框架。
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1700050113 7.3.2 三点式安全带利用急减速的趋势固定
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1700050115 三点式安全带满足了两个要求:①不给上下车带来不便;②撞击时能牢固约束乘车人的身体。它是在1959年由瑞典的沃尔沃公司开发出来的,但由于没有获得专利,因而能为全世界的汽车生产商使用。
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1700050117 使用一根十字交叉的安全带,就几乎能将身体完全约束在座椅上,但仅用十字交叉的安全带会让乘车人感到不适。例如当驾驶员在开车时想要挪动身体去调节音响的音量或者空调的温度时,就会觉得很不方便。因此需要根据体型的差异调节安全带的长度。
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1700050119 这就促进了ELR(Emergency Locking Retractor)的出现。通常,乘车人是利用弹簧的力轻拉安全带使其紧贴身体。由于安全带可以轻易拉出,因此乘车人就可以自由移动身体。一旦发生撞击,安全带会因汽车的突然减速而固定,将乘车人的身体固定在座椅上。
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1700050121 撞击时为了固定安全带,需要用到振动子。在撞击等情况下急减速时,人的身体会前倾,此时安全带也会被拉出。为了防止这一现象,汽车生产商们在安全带的收卷器内安装了振动子。当汽车急减速时振动子也会倾斜、锁住收卷器,从而防止安全带被拉出(图7.5)。
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1700050126 图7.5 三点式安全带的结构※汽车急减速时安全带收卷器内的振动子会倾斜上锁
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1700050128 振动子的一侧是像锯齿一样的卡口,另一侧是凸出部分倾斜的收卷安全带的滚子。平时卡口部分不上锁,只有在急减速时,被卡口压着的杆才会因振动子而嵌入锯齿中,使收卷滚子停止转动。
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1700050130 继沃尔沃公司开发出了三点式安全带之后,安全带技术不断发展,相继出现了预紧式安全带、限力式安全带(也叫负载限制器安全带)等新式安全带。预紧式安全带是在发生撞击时引燃火药,借助其趋势强力收紧安全带,将乘车人的身体固定在座椅上。限力式安全带是在撞击之后稍稍松开安全带,以防止身体被安全带约束得过紧。
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1700050132 这样一来,安全带就能在尽量减小乘车人身体负担的同时,保证发生事故时仍能牢固地将乘车人的身体固定在座椅上。一旦发生撞击事故,汽车就会受到严重损伤,而安全带的这一功能,就是防止损伤波及到乘车人。
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1700050135 7.3.3 SRS安全气囊能够感知冲击力从而膨胀起来
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1700050137 安全气囊利用气体使气囊膨胀,在汽车发生撞击时保护因撞击而大幅移动的上半身。即使安装了三点式安全带,受到强烈冲击后上半身也会大幅移动,因此就需要用到安全气囊。由于安全气囊是在三点式安全带的基础上发挥作用的辅助装置,因此它还有SRS(Supplemental Restraint System,辅助可充气约束系统)这一别称。1980年,梅赛德斯·奔驰首次使用了安全气囊。
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1700050139 SRS安全气囊的气囊由尼龙制成,叠放在方向盘的中央(通常是在喇叭按钮处)、仪表盘、座椅旁边以及车顶两侧等处。当发生正面撞击或侧面撞击时,安全气囊会在撞击发生的一侧打开。
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1700050141 感知撞击的传感器安装在保险杠附近和车内。当这些传感器感知到撞击时,安全气囊内的火药就会爆裂,使氮气瞬间充满尼龙气囊。之所以使用氮气,是因为氮气是惰性气体,即使在发生火灾时也不会燃烧。在保护了乘车人上半身不受冲击之后,安全气囊就会迅速收缩。
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1700050143 这一系列的动作都是瞬间执行的,因为如果不迅速展开安全气囊,就无法阻止冲击。
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