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一汽丰田的造车标准与逻辑

2021-11-29 14:39
帮宁工作室
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▍“该硬的地方硬,该软的地方软”

2006年2月17日下午13时45分,中汽中心碰撞试验室,一场别开生面的汽车碰撞试验正在进行。

在相关政府领导、汽车企业代表、行业安全专家和媒体等200多人注视下,随着“3、2、1”倒计时,一辆银灰色锐志轿车被地下钢索牵引,当加速到64公里时速时,猛地撞向目标物。

“轰”的一声巨响后,所有在场人士都本能地感受到那种碰撞的残酷,但结果是,锐志车头变形,而车门仍能正常打开,驾驶舱框架无明显变化,乘员座椅上的假人毫发无损。

这是当时丰田汽车公司主办的“TOYOTA汽车安全研讨会”上最令人关注的一项活动,也是国内汽车企业首次公开进行汽车碰撞试验。丰田汽车表示,从当年开始,其在中国生产的车型将全部采用更高要求的安全措施,配备双安全气囊、高强度车身设计等。

彼时,日系品牌安全性能正遭受一些根深蒂固的消费观念的挑战,有些不明所以的消费者购车时往往从钢板薄厚出发,认为钢板越厚就越保险。其实不然。汽车被动安全专家表示,汽车安全是一个综合概念,绝非简单的钢板厚度与气囊这样简单。当时速达到50公里以上发生碰撞时,钢板厚薄零点几毫米差距作用并不明显,更重要的是汽车车身结构吸能以及抗变形能力。

这正是丰田汽车开发GOA车身(Global Outstanding Assessment)技术的初衷。丰田汽车认为,如果整个车身只具备高刚性,缺乏柔性,无法将碰撞能量进行缓冲和分散,碰撞冲击力将对驾乘人员造成严重伤害。因此,安全车身要做到刚柔并济,该硬的地方硬,该软的地方软。载人部位的乘员舱要适当地“硬”,要有较高强度和刚度,保证乘员生存空间。发动机舱和后尾箱部分要适当地“软”,要能有效吸收碰撞能量,最大限度减轻乘员舱变形量。

GOA车身技术就是丰田汽车基于“吸能分散”理念,根据许多国家安全标准和法律法规,对全世界范围内实际发生的典型事故形态进行分析,运用模拟技术等手段,所研制的具有独立知识产权的安全车身技术。

所谓吸能分散,即车辆发生碰撞时,能有效吸收碰撞能量,并将其分散至车身各部位结构中,将乘员舱变形减少到最小程度。简言之,当碰撞冲击力超过一定限度,发动机舱或者后尾箱可以吸收和缓冲大部分冲击能量,最大限度保护乘员舱人员安全。

以发动机舱溃缩吸能为例。发动机舱由前保险杠加强梁、前纵梁、副车架、前轮罩和仪表台横梁等组成,一旦发生前碰,前保险杠加强梁会把撞击力传导给前纵梁。当冲击力超过一定强度极限,前纵梁逐级溃缩,并下弯折断,支撑发动机的副车架带着发动机向下坠落,避免发动机受到冲击进入乘员舱,伤害乘员。

此举表明,发动机舱溃缩吸能通过前纵梁来实现。前纵梁和后纵梁是汽车主要承重受力件,材料必须是具有一定厚度的高强度钢。由于前纵梁既要满足高强度受力需要,又要满足发动机舱能够吸能缓冲需要,因此,丰田汽车对前纵梁进行了特殊结构设计,使汽车在受到碰撞时,发动机舱能够有效吸收和减缓大部分冲击能量。

特殊结构设计主要包括两方面。一是缓冲设计。纵梁顶端冲压出一段波纹,形成矩形弹簧,冲击力超过一定值,前纵梁前端部分将压缩,减缓冲击。

二是碰撞溃缩设计。纵梁前端由三段不同厚度钢板采用激光焊接而成,钢板厚度由薄到厚,激光焊接处是前纵梁的三个应力集中点。当外冲击力超过一定限度,前纵梁逐级溃缩,吸收大部分冲击能量。三个焊接部位因应力集中断裂,带动发动机下坠落地,避免发动机冲入乘员舱,伤害乘员。

当车身正碰时,前纵梁已经吸收大部分冲击能量,余下正面冲击能量一分为三,被均匀分散至车身各部分骨架上。其中,一部分沿着前纵梁继续由前向后传递;一部分传递到门槛上;一部分通过前立柱传递到侧围加强梁上,乘员舱以获得最佳承受力,减少变形。

当车身侧面碰撞时,通过中立柱、车门槛、车门保护梁和车顶横梁等,将受到的侧面冲击能量分散至车身。

按照GOA车身结构要求,车身受力结构件大量使用高强度钢,并增加了一定厚度的超高强度钢板做加强件,以强化车身结构强度和刚度,最大限度保护乘员舱不变形。

不难看出,GOA车身通过合理车身结构设计,以及对车身结构的强度、刚度强化,刚柔并济,使之具有“高效吸能车身”和“高强度乘员舱”。车身前部和后部通过缓冲和吸能结构,迅速吸收并分散碰撞能量,车身各部件采用高抗拉强度钢板,将车内空间变形程度降至最低,以保证乘员和行人安全。

这就是丰田各车型在专业机构碰撞测试中取得上佳成绩的奥秘所在。此外,为提升安全品质,丰田汽车基于建立在实际事故分析基础上的“汽车实际安全性”,不仅利用电脑技术进行海量模拟碰撞试验,每年还实施约1500辆实车碰撞,持续改善被动安全性能。

通过一汽丰田20年践行,丰田汽车这些安全技术被拓展到中国市场上。

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