汽車安全與造型之間的相互影響與促進(jìn)

高海濤

摘? ?要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高。汽車已經(jīng)逐漸在現(xiàn)代家庭中廣泛普及，為方便百姓出行、提升生活質(zhì)量發(fā)揮了重要的作用。汽車給人們生活帶來方便和快捷的同時，安全問題也逐漸引起了社會各界的關(guān)注，加強(qiáng)汽車安全設(shè)計(jì)，這不僅僅關(guān)系到用戶生命財(cái)產(chǎn)安全，也關(guān)系到汽車行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提升。

關(guān)鍵詞：汽車造型? 信息化? 汽車發(fā)展

中圖分類號：U462? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0052-02

1? 引言

隨著社會的不斷發(fā)展，車輛的保有量的增加，車輛安全一直以來是各大主機(jī)廠優(yōu)先考慮的問題。本文將汽車安全簡單地分為主動安全、被動安全、駕駛安全以及行人保護(hù)。同時隨著市場競爭的日益加劇，好的造型能夠讓用戶有進(jìn)一步了解并購買的欲望。

科技的發(fā)展促使主動安全技術(shù)在汽車上的應(yīng)用也越來越廣泛，但這會對造型會有一定的影響。例如目前常用的駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭，為保證監(jiān)測精度攝像頭光軸與駕駛員眼視線中心之間的水平夾角應(yīng)保持在0°，因此駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭常被布置在駕駛員安全氣囊正后方的轉(zhuǎn)向管柱上。造型師不僅需要將駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭與周邊環(huán)境件融合在一起，以免顯得突兀，同時組合儀表顯示也要受到影響，顯示圖標(biāo)信息需要重新排布。

車道保持輔助系統(tǒng)所用的前方攝像頭安裝時其光軸與路面需呈0°角，且左右偏離中心線的位置必須小于100mm，攝像頭光學(xué)軸線在空載條件下，與地面線的高度在1.2～2m之間。因此攝像頭一般安裝在內(nèi)后視鏡的車前方向，內(nèi)后視鏡的鏡腳就會比較大，同時為滿足散熱要求，護(hù)罩上需要增加開孔。此區(qū)域的前風(fēng)擋曲率也有一定的要求，水平及豎直方向曲率半徑均需大于2000mm。玻璃黑區(qū)也需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

現(xiàn)階段應(yīng)用較多的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)ACC同樣會對汽車前部造型有一定的影響，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)通常使用毫米波雷達(dá)，77GHz調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)作為實(shí)現(xiàn)該功能的配置，雷達(dá)中心到地面高度一般為400～800mm左右，尺寸大約為60mm×70mm，因此一般布置在前?；蛳赂駯盘帲舨贾迷谇跋赂駯派蠒r，下格柵需要設(shè)計(jì)護(hù)罩結(jié)構(gòu)。同時對保險(xiǎn)杠或者護(hù)罩等覆蓋件表面要求其曲率半徑大于400mm[1]。

側(cè)面碰撞是交通事故中常發(fā)生的一種情況，為對駕乘人員起到有效的保護(hù)，側(cè)氣囊得到廣泛運(yùn)用，同時為避免駕駛員與前排乘員發(fā)生二次碰撞，遠(yuǎn)端氣囊也被開發(fā)了出來。氣囊的運(yùn)用對門護(hù)板、中通道的布置有一定的要求，對造型有較大的限制。以前門為例，在側(cè)氣囊展開保護(hù)胸部對應(yīng)的內(nèi)飾板臺階面局部區(qū)域落差要小于5mm，前門扶手上表面的Y向?qū)挾刃∮?5mm，前排碰撞區(qū)域內(nèi)的扶手造型應(yīng)平滑，避免出現(xiàn)棱角及剛度較大的結(jié)構(gòu)。這些要求就限制了門板很難有立體感的造型，同時需要依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的造型師在設(shè)計(jì)時進(jìn)行規(guī)避，且需安全部門進(jìn)行數(shù)據(jù)校核及仿真分析進(jìn)行判斷。

在側(cè)碰中碰撞側(cè)遠(yuǎn)端的乘員會向碰撞側(cè)傾倒，從而造成駕、乘人員之間發(fā)生相互碰撞。為了避免駕駛員與前排乘員發(fā)生二次碰撞，同時可以阻礙駕駛員運(yùn)動趨勢，使頭部的甩動量減小進(jìn)而減小頸部的作用力。安裝在座椅內(nèi)側(cè)的遠(yuǎn)端氣囊應(yīng)運(yùn)而生。配備遠(yuǎn)端氣囊的汽車座椅外表面到中控的距離要求大于20mm，同時座椅中心到遠(yuǎn)端氣囊距離要大于220mm。遠(yuǎn)端氣囊還會限制中控高度，要求中控上表面位于假人兩個腹部位移傳感器之間，大約在50百分位假人H點(diǎn)Z向向上150～180mm。目前遠(yuǎn)端氣囊大多使用在C級高端車上，但為了增加高端車內(nèi)飾的豪華感及舒適性，造型趨勢上是將副儀表板做寬做高。而遠(yuǎn)端氣囊的布置要求無形之中限制了副儀表板的這一造型趨勢。

行人保護(hù)方面的要求對車輛前端造型有較大的影響，例如在頭部碰撞區(qū)，要使碰撞點(diǎn)避開發(fā)罩鉸鏈、雨刮軸以及發(fā)罩與翼子板分縫線區(qū)域等硬點(diǎn)接觸，同時對于兒童的保護(hù)則需要避免與發(fā)罩鎖扣發(fā)生碰撞。為滿足以上要求，則需調(diào)整造型特征線以達(dá)到期望的發(fā)罩周邊基準(zhǔn)線位置。對于小腿碰撞區(qū)，為縮小碰撞區(qū)域可在保險(xiǎn)杠上增加凸起造型來實(shí)現(xiàn)，同時前端造型側(cè)向平直，這有利于避免膝部的相對位移而減小碰撞中對膝部的傷害[2]。

以上主要闡述了安全因素對造型的一些制約，但同時造型趨勢對汽車安全方面也有不可忽視的影響，下面具體進(jìn)行詳細(xì)探討。目前駕駛員安全氣囊罩蓋尺寸減小的造型趨勢，對安全氣囊折疊后的模塊尺寸有很高的要求。氣囊折疊后的尺寸受制于氣袋容積、氣袋部材質(zhì)厚度、氣袋折疊方式以及發(fā)生器的尺寸等。促使了安全氣囊供應(yīng)商進(jìn)行技術(shù)革新，例如為解決這一問題，TRW（美國天合汽車集團(tuán)）推出了緊湊型駕駛員安全氣囊模塊，新式緊湊型駕駛員安全氣囊模塊通過應(yīng)用新型氣體發(fā)生器以及星型折疊方式大大減小了產(chǎn)品的整體尺寸，與傳統(tǒng)產(chǎn)品尺寸相比減小50%以上，占用空間小于1200cm3。使得在駕駛員安全氣囊罩蓋的造型設(shè)計(jì)上有更大的發(fā)揮空間[3]。

隨著技術(shù)不斷的進(jìn)步，電動汽車的快速崛起，為使車輛內(nèi)飾更具科技感，車內(nèi)顯示屏的尺寸及數(shù)量在不斷地增加，同時儀表板造型也更加輕薄。這一趨勢給汽車安全及工程布置帶來的極大的挑戰(zhàn)。

屏幕尺寸及數(shù)量的增加，信息顯示系統(tǒng)、多媒體信息娛樂系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、動力總成控制系統(tǒng)等的操作集成在了顯示屏上，功能的豐富、娛樂信息人機(jī)交互更加頻繁，相較于物理按鍵時代駕駛員的精力會被更多地分散，影響駕駛安全。為保證行車安全，車載操作系統(tǒng)人機(jī)互聯(lián)速度要快，同時能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛員的盲操作。這促使車機(jī)系統(tǒng)開發(fā)者學(xué)習(xí)手機(jī)上的語音控制、手勢控制以及簡單易懂的操作邏輯，并轉(zhuǎn)化到了車機(jī)上進(jìn)行使用。

儀表板輕薄設(shè)計(jì)以及副駕駛側(cè)的屏幕對副駕駛員安全氣囊的布置都是極大的挑戰(zhàn)。副駕駛員安全氣囊的布置空間受到壓縮，同時在氣囊起爆彈出過程中造成的屏幕碎片飛濺等可能存在的危險(xiǎn)，需要進(jìn)行嚴(yán)格的測試。TRW的副駕駛員頂棚安全氣囊有助于解決這個問題，該氣囊模塊安裝在副駕駛員前擋風(fēng)玻璃上方的車頂，沿著擋風(fēng)玻璃向下展開， 在乘員前方打開，該技術(shù)還能夠增強(qiáng)處于非正常坐姿情況下的乘員的安全性， 比如乘員向前倚靠或?qū)⑼炔糠胖迷趦x表板上。頂棚安全氣囊模塊的最終重量和尺寸受汽車頂棚一體化程度的影響，一般其高度僅為45～50mm之間，質(zhì)量小于2kg，對車輛的動態(tài)和重心沒有任何影響。這種技術(shù)提高了未來汽車內(nèi)飾風(fēng)格的靈活性，并提供了優(yōu)異的約束保護(hù)性能[4]。

在目前造型大屏或多屏的趨勢上，馬自達(dá)確是一個反例，為了不分散駕駛員注意力保證駕駛安全，馬自達(dá)依然保持著小尺寸屏幕的設(shè)計(jì)。在未來智能汽車的發(fā)展過程中，完全的自動駕駛能夠完美地解決這一難題。

2? 結(jié)語

影響汽車造型的因素有很多，安全只是其中一方面。法規(guī)、人機(jī)以及新技術(shù)的變革都會對造型趨勢有不同程度的影響。但汽車設(shè)計(jì)的目的始終是為駕乘人員創(chuàng)造安全、舒適的駕乘空間和性能的同時，滿足消費(fèi)者對美學(xué)觀念的需求。相信，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，越來越多高端技術(shù)將應(yīng)用在汽車設(shè)計(jì)中，從而帶來汽車產(chǎn)業(yè)的巨大變革。

參考文獻(xiàn)

[1] 白燕超，陳新華，闞天水.汽車ACC雷達(dá)姿態(tài)控制的尺寸分析及優(yōu)化[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2019（6）：84-86.

[2] 呂曉江，王純，劉衛(wèi)國，等.基于行人保護(hù)的乘用車前部造型設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào)，2011（3）：26-31.

[3] 張楠.緊湊型駕駛員安全氣囊模塊[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2010（3）：15.

[4] TRW汽車集團(tuán). 頂棚安全氣囊增加駕駛室選擇[J].汽車與配件，2013（18）：46-49.