汽车安全技术发展历程

汽车安全技术发展历程摘要：任何技术的产生都是有原因的，汽车安全技术也不例外。随着汽车的不断普及，汽车数量的不断增多，汽车速度的不断加快，交通事故也就逐步被人们重视起来。当交通事故的数量逐步累积的时候，汽车安全技术也就应运而生。关键词：汽车安全技术发展历程汽车安全技术如今对每辆汽车都必不可少，但在汽车发明之初，谁又会想到汽车会隐藏高速的危险。那汽车安全技术又经历了怎样的发展历程呢？这里从安全配置的引入出发来看看汽车安全技术经历了怎样的路程。汽车的安全性能由两部分组成，一部分是预知和规避危险、并防止事故于未然的主动安全；另一部分则是当事故发生时防范驾乘人员受到伤害的被动安全。在安全技术的发展初期主要以被动安全技术的发展为主；到了后期防范于未然的主动安全技术已经运用的越来越普及。先来看汽车的被动安全技术的发展状况。安全车身那些从事汽车安全技术研发的工程师们对比拉·巴恩伊这位“汽车安全之父”充满了敬仰。确实，巴恩伊这位天才的汽车设计师，在汽车安全领域做出了现代人难以想象的突破，他的很多安全理论至今仍是汽车研发的基础和标准。1939年8月1日，巴恩伊第一次来到了位于斯图加特市郊辛德芬根区(Sindelfingen)的奔驰汽车厂上班，当时他脑子里只有一个目标：在汽车技术领域掀起一场革命。当时他在一个9×12米大小的木板房里开始了自己的设计研发工作。从他的第一个项目就能看出，这个年轻人将开创被动安全技术的新纪元。他为Mercedes-Benz170V敞篷轿车设计了一种全新的平板车架，这种平板车架不仅比当时系列车型采用的X椭圆管车架对于震动敏感度明显减少，而且在发生侧面撞击时能为驾乘者提供更好的安全保护。作为当今汽车安全车身技术的基础，巴恩伊在他的“Terracruiser”（1945）和“Concadoro”（1946）的新车方案中率先提出了他对被动安全的设想和未来车身的设计结合在一起思想。其中，六座的“Terracruiser”在车身中部设计了异常坚固的乘坐舱，并且前面和后面分别与塑性变形碰撞缓冲区弹性连接，它们在事故发生时能吸收碰撞所产生的动力能量。类似的安全特性在三座的“Concadoro”上也有所体现。“Concadoro”车身采用三厢结构设计，单排的座椅使得驾驶舱可以前后调整。此外，设计方案已经有了带挡板的方向盘和安全转向柱。而这个时候，汽车巨子丰田汽车尚未诞生，本田汽车仍然在专注于它的摩托车技术。安全带一名叫尼尔斯的瑞典人发明了沿用至今的三点式安全带。20世纪40年代，通用汽车公司率先在别克汽车上将安全带作为标准配置。随着安全带拯救了越来越多的生命，人们也逐渐意识到安全带的重要作用，世界各国纷纷通过立法将安全带的安装和使用作为强制性规定。自安全带面世以来，全世界已有长达1000万公里的安全带安装进超过10亿辆汽车内，其长度足以围绕地球赤道250圈。40年内无数生命因安全带而获救，证明了安全带生命保护绳的作用。安全带的发明和使用是当今汽车安全的专家VOLVO，早在上世纪40年代，VOLVO汽车的安全设计也开始启程，20世纪40年代，VOLVO在PV444型车上配置了诸如胶合挡风玻璃和安全车厢的框架机构等创新配置，这种设计和奔驰的巴恩伊在轿厢安全设计理念如出一辙。1963年，所有沃尔沃出品的汽车的前座都已经配备3点式安全带作为标准装置，布连为了打开庞大的美国市场，于是联同负责瑞典国内安全带测试及批核的艾当(BertilAldam)博士到美国讲学，并向公众及车厂讲解安全带的优点，可惜收效仍然不大。3点式安全带开始为人接受始于1967年，布连在美国发表了《28000宗意外报告》，当中记录了1966年瑞典国内所有牵涉沃尔沃汽车的交通意外，数字清楚显示，3点式安全带不但能够保住性命，更能在超过半数的个案中，减低甚至避免乘客受伤的机会。现在，不少国家都已强制规定使用安全带，虽然大部分地区只要求前座乘客佩戴。但是第一条强制佩戴安全带的法规直至1971年是才在澳洲的维多利亚省通过，接着陆续有其他国家效法，包括1975年的瑞典。然而，美国却一直没有联邦法规规定车中乘客佩戴安全带，目前美国的安全带使用率约为60％——65％，因为部分州政府已订立有关法规。至于欧洲，使用率大概是七成，但由于地理及文化因素，各地的差异颇大。当然，最理想的是达到100％，但这个目标短期内还是遥不可及。其实，汽车最初面世时，已经有人发觉只要用一条带，将臀部缚在座椅上，便能令颠簸的身子稳定下来，尤其是当时的马路凹凸不平，经常把车上人颠个半死。可是，即使这种围绕式安全带早于1907年已经注册，可是也一直未受重视。直至第二次世界大战，才有人开始认真研究安全带的实际用途，但他们却非汽车业人士，而是当时发展迅速的航空工业从业人员。布连发明的3点式横放v型安全带出现后，情况才扭转过来，这种简单而安全的设计模式，基本上一直沿用下来。早于1967年已将3点式安全带定为后座标准装置的沃尔沃，更将使用权开放给其他汽车制造商，日后的改良也集中于提高效率及使用时的舒适和方便性。3点式安全带的第一次改革于1968年出现，当时一种名叫固定转芯的小装置，首次应用在前座安全带上，3年后后座也采用了。由于可以容许乘客有更多的活动自由，省却了因适应不同人体形而作出特别调校的麻烦，而且闲置时亦不会碍手碍脚，终于巩固了现代安全带的模式。不过，直到1986年，后排中间的座位才成功安装3点式安全带，令全车乘客都可以得到周全的安全保护。1990年，早已把3点式安全带列为所有座位的标准装置的沃尔沃汽车再进一步，增设了一种附加设备——安全带束紧器(BeltTensioner)，它能够藉着感应器于制动时作出的反应，收紧安全带，加强保护力。安全气囊安全带的问世拯救了无数人的生命，但仅仅有安全带的汽车却又带来了另外的一个问题。就是那些车速太快的车主在事故后脊柱折断的事故发生率在不断的攀升。由于安全带的束缚，身体被死死固定在座位上，安头部毫无固定只能依着惯性迁移，于是车祸后的结果是在减少死亡率的同时增加了脊柱损伤人数。这时候安全气囊应运而生，安全气囊能够有效的保护激烈碰撞导致的头部移动，从而保护脊柱。随着汽车工业的发展，近年来安全气囊几乎成了各个汽车厂商轿车的标准配备了，保护汽车乘员的想法最先产生于美国。1952年美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。几乎同时，这种系统的原理图也绘制了出来。1953年8月,美国人约翰.赫特里特首次提出了“汽车用安全气囊防护装置”，并在美国获得了“汽车缓冲安全装置”专利。真正实现安全气囊的商用仍然是汽车安全的始祖戴姆勒奔驰，由于当时技术水平的限制，还不能把这种想法或专利付诸实现。到了1980年，奔驰公司开始实现这种设想，它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。而从1985年起，在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。随后，又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。目前，世界上很多国家都有要求在新车上必须安装气囊。例如在美国，相应的法规已从1989年起实施该法规要求一定要安装大尺寸的气囊。而欧洲的专家们则认为最好的方案应该是：安全带和小尺寸气囊的配合使使用。所以，欧洲的公司只生产小尺寸气囊。现在，在汽车上，一个气囊安装在驾驶盘上，一个安装在驾驶员旁前排乘员的前面。侧面气囊或者装在车门上，或者装在座椅靠背上，气囊用尼龙制成，材料厚度为0.45mm。为了保证气囊的气密性，在其内表面涂复薄薄一层合成橡胶或硅橡胶。在气囊的内表面固定有专门的带子，这些带子在气囊充气时能使其保持一定形状。气囊侧面设有许多孔，这些孔用来快速从气囊中排出气体。这点十分重要的，否则，人就会被气囊推向后面或被一个气囊或几个气囊挤住而受伤。为避免气囊因长期叠置而成硬块，在气囊内部覆盖一层特殊的材料，它可使气囊的有效使用期达到15年。后来，安全气囊又有了新的发展：从单独配备在驾驶位到前排全部配备，再到侧气囊的配备。后续又有了安全气囊的衍生安全装置安全气帘的应用，在安全技术的改进上，我们还需要更快，因为每天死于交通事故的人口仍然相当庞大。安全气囊目前在国内还没有强制使用，部分自主品牌汽车并没有将安全气囊作为标准配置，但不久后标配气囊将是厂家不得不做的选择，因为消费者对安全的需求不得以成本来计算。安全头枕安全气囊很好的解决了汽车发生正碰时的脊柱向前移位问题，但向前过后还会被安全带往后拉又怎么办？汽车被追尾呢？那又如何来保护脊柱呢？于是安全头枕悄然而生。在发生追尾事故的时候，前方车辆乘客最容易受到伤害的部位就是颈部和头部。安全头枕是在车辆受到来自后部冲击的情况下，乘客的身体挤压座椅的联动机构，在联动机构的作用下，头枕同时向上向前快速移动，最大限度地防止头部猛烈后仰，从而保护乘客的头部和颈部安全。目前也又大规模应用的趋势。被动安全只是能在事故发生后尽量减少损失，那能不能有种方式来预防事故的发生呢？于是就有了主动安全技术的大规模普及。汽车防抱死系统（ABS）众所周知，刹车时不能一脚踩死，而应分步刹车，一踩一松，直至汽车停下，但遇到急刹时，常需要汽车紧急停下来，很想一脚到底就把汽车停下，这时由于车轮容易发生抱死不转动，从而使汽车发生危险工况，比如前轮抱死引起汽车失去转弯能力，后轮抱死容易发生甩尾事故等等。安装ABS就是为解决刹车时车轮抱死这个问题的，装有ABS的汽车，能有效控制车轮保持在转动状态而休会抱死不转，从而大大提高了刹车时汽车的稳定性及较差路面涤件下的汽车制动性能。ABS是通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器等不断检铡各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率(由滑移率拢了解汽车车轮是否已抱死)，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想的制动状态。因此，ABS装置能够使车轮始终维持在有微弱滑移的滚动状态下制动，而不会抱死，达到提高制动效能的目的。ABS技术是英国人霍纳摩尔1920年研制发明并申请专利，早在20世纪30年代，ABS就已经在铁路机车的制动系统中应用，目的是防止车化在制动过程中抱死，导致车轮与钢轨局部急剧摩擦而过早损坏。1936年德国博世公司取得了ABS专利权。它是由装在车轮上的电磁式转速传感器和控制液压的电磁阀组成，使用开关方法对制动压力进行控制。20世纪40年代末期，为了缩短飞机着陆时的滑行距离、防止车轮在制动时跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨耗，飞机制动系统开始采用ABS，并很快成为飞机的标准装备。20世纪50年代防抱制动系统开始应用于汽车工业。1951年Goodyear航空公司装于载重车上；1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置。1978年ABS系统有了突破性发展。博世公司与奔驰公司合作研制出三通道四轮带有数字式控制器的ABS系统，并批量装于奔驰轿车上。由于微处理器的引入，使ABS系统开始具有了智能，从而奠定了ABS系统的基础和基本模式。ABS的实用有效的防止了汽车紧急制动时的车轮抱死现象，从而使得汽车行车稳定性大大加强（不会出现紧急制动时甩尾，转向失灵等现象）。电子制动力分配系统（EBD）ABS仅仅是防止轮胎抱死，但如果路面状况不一样则两侧轮胎就需要不同的制动力，EBD作为ABS的辅助装置应运而生。EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。如今ABS+EBD的主动安全已经基本实现普及，只有极少数的自主品牌由于考虑价格的问题而没有装上。牵引力控制系统（TCS）牵引力控制系统