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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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7.3.2 三点式安全带利用急减速的趋势固定
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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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7.3.4 保护头颈部的主动式头枕技术
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主动式头枕是座椅上支撑头部的部分,发生撞击时能够保护乘车人的头颈部。当汽车发生追尾时,乘车人的身体前倾而头部后仰,因而可能造成鞭抽式损伤(颈椎的过度屈伸损伤)。即使配备了三点式安全带和SRS安全气囊,仍有可能造成这一损伤,因此就需要头枕具有防止头部过分后仰的功能。
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说到头枕您可能会想到我们平时睡觉用到的枕头,但头枕的词源是头部保护装置,意味着它具有保护功能。因此,头枕并不是靠垫。
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主动式头枕是在追尾时使头枕向前移动的装置,这样一来,就能利用头枕的前凸保护后仰的头部。
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追尾时身体之所以会前倾,是因为倚靠在座椅椅背上的身体被前推。从座椅方向看,就会发现乘车人的身体是被紧紧固定在座椅椅背上的。如果用杠杆原理来解释,就是利用身体因倚靠座椅椅背而被前推的力,将椅背中头枕的支柱随着这股力量向前移动。这样一来,头枕就能接触并支撑住乘车人的头颈部,从而防止鞭抽式损伤。
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