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生命守护者 回顾5位汽车安全方面的先驱

2017-01-03
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安全车身、安全转向机构发明者

  [汽车之家 汽车人物]  随着汽车普及程度越来越高,道路交通安全已成为全球关注度最高的话题之一。为了减少交通事故带来的伤害,数十年来,工程师们不断努力提升车辆安全技术,诸如安全车身、安全带、安全气囊等纷纷走上了历史舞台。本文,我们就与大家一起重温几位汽车安全方面的先驱的故事。

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● Claire Straith(1891年~1958年)

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  Claire Straith是一名来自底特律的整形外科医生,多年来他一直致力于为车祸生还者进行面部重建工作。Straith发现在车祸发生时,前排乘客头颅和面部的损伤很大程度上是由于突然猛烈撞击坚硬的中控台和上面尖锐的金属部件所造成的。Straith呼吁减少在汽车内饰中使用如钢板仪表台、突起的金属旋钮等可能对交通事故受害者造成严重伤害的危险部件。

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  Straith的观点被刊登在美国医学协会杂志上,由此引起了社会的关注。Straith还写信给克莱斯勒创始人沃尔特·克莱斯勒,并成功说服后者改善汽车内饰的设计缺陷。1937年,克莱斯勒集团旗下品牌车型创新的采用橡胶代替金属制作了按钮,使用了圆弧形的门把手和内嵌式的手柄等,这是汽车厂商第一次为了安全而不是造型来推广流线型设计。

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  与此同时,Straith还发明了一套用于车辆内部的保护装置,具体来说是将缓冲材料与仪表台固定或连接在一起,并利用这些缓冲材料吸收受到冲击时所产生的能量,进而保护乘客的安全。Straith在1935年提交了该设计的专利申请,并在1937年获得了专利证书。1948年,拥有标志性三眼大灯的Tucker 48轿车,成为了首款带有缓冲材料仪表台的车型。

● Béla Barényi(1907年~1997年)

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  Béla Barényi来自奥地利,1924年,他进入维也纳机械和电气工程学院学习,并在两年后以优异成绩毕业。1928年,Barényi加入Steyr公司担任设计师,在那里他认识了Karl Wilfert,一位对其日后职业生涯至关重要的年轻人。随后数年间,Barényi更换了好几份工作,同时,他开始了车身安全方面的研究。

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  早在1937年,Barényi便提出了“中间刚性车身+前后可变形区域”的概念,并提交了专利申请,这与当时普遍认为的越坚固越安全的车身设计思路截然不同。那么,有哪个汽车制造商会愿意接受Barényi关于车身安全设计的创新想法呢,他想到了梅赛德斯-奔驰,于是在1938年到斯图加特的奔驰总部应聘,但却被拒绝了。

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  Barényi心有不甘,因此向其前同事Wilfert寻求帮助,后者当时在奔驰的辛德芬根研发中心担任首席设计师助理。经过Wilfert的协调,Barényi争取到了与奔驰高管Wilhelm Haspel面谈的机会。这一次,Haspel对于Barényi关于未来汽车安全方面的想法相当赏识,并雇佣了他,Barényi在1939年正式加入了梅赛德斯-奔驰团队。

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  Barényi完成的第一个项目是为奔驰170 V (W136)敞篷车打造全新的碰撞稳定型地板总成,在车辆发生前部或侧面碰撞时,这种地板总成有助于提升乘员安全性。该设计于1941年获得了专利,不过,直到1953年才发展为成熟技术,并被应用到E级的前身奔驰Ponton(W120)车型系列中。

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  二战期间,Barényi虽然因为腿疾没有服兵役,但却加入了奥地利纳粹党,因此在战后根据同盟国规定,被从奔驰解雇。1948年,Barényi重新回到梅赛德斯-奔驰就职,并为公司带来了两组将其被动安全理念与革命性的全新车身设计相结合的概念车体模型方案:1945年开发的Terra-cruiser和1946年研制的Concadoro。

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  Terra-cruiser采用了坚固乘员舱+前后溃缩区的设计,当事故发生时,车辆前后部溃缩区可以按照预定方式吸收能量并分散冲击力,从而显著降低作用于乘客舱的冲击力;Concadoro在此基础上增加了伸缩式转向柱、防撞方向盘,同时雨刷器被设计成在不使用时回到最底部位置,为车内乘员提供更好的保护。

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  1952年,Barényi获得了“安全车身”专利,两年后又获得了“安全转向机构”专利,在汽车安全技术领域树立了新的里程碑。1959年,具有独特鱼鳍状车尾的W111/W112车型系列成为奔驰最早应用前部和后部溃缩区以及吸能式转向柱、带冲击板方向盘的车型。1963年,Barényi进一步发明了可溃缩式转向柱,并获得专利,完整的安全转向系统于1976年首次应用于奔驰E级W123系列中。

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安全带、安全气囊发明者

● Nils Bohlin(1920年~2002年)

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  汽车配备安全带的历史可以追溯到1902年,当时,工程师沃尔特·贝克和助手共同驾驶“鱼雷”电动赛车参加一场在纽约举行的汽车竞赛。为了防止翻车,贝克在赛车上钉了几根绳带,参赛时把自己和助手紧紧系好。没想到,比赛中真的发生了意外,高速飞驰的“鱼雷”赛车冲入人群,造成两人死亡,数十人受伤,而贝克和助手却在安全带的保护下安然无恙。

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  现代三点式安全带的发明者是Nils Bohlin,起初,他是瑞典航空工业中的一名工程师,负责设计飞行员座椅的弹射器,使其在紧急情况下尽可能有效地逃离驾驶舱。后来,Bohlin转而研究如何在极端危险条件下把身体安全地固定在原地不动。1958年,Bohlin应聘加入了沃尔沃汽车,很快便发明出三点式安全带,并获得了专利。

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  1959年,沃尔沃率先在P120型和PV544型汽车上配置了三点式安全带,这种安全带能同时跨过腹部以下部位并横跨在肩部,并通过位于座倚一侧的低位固定点协调发挥作用,其几何形状是一个水平放置的V字,可在张力作用下保持其位置不变。使用三点式安全带,在车辆发生碰撞事故时,不但可以挽救生命,还可以大大减低受伤几率。

● John Stapp(1910年~1999年)

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  John Stapp在1944年获得医学博士后加入了美国陆军航空队,并被派到航空医学研究室的生理物理学部门工作。1947年,诺斯罗普飞机公司与美军航空医学研究室合作开展人体抗冲击能力的高速火箭滑车试验项目。由于能力出众,Stapp成为该项目的军方主管。

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  为了获取第一手资料,Stapp提出亲自上阵,当然,开始阶段仍使用假人测试设备和程序的可靠性。准备工作就绪后,Stapp便登上火箭滑车,出于谨慎考虑,第一次的最高时速约为155km/h,制动时产生的冲击为10g。此后的真人制动试验循序渐进,滑车速度和制动强度逐渐提高。

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  从1947年到1953年,Stapp共进行了29次试验,最高速度达到1017km/h,而在瞬间制动时,Stapp承受的水平冲击峰值达到46.2g。试验期间,Stapp曾多次受伤,比如肌肉拉伤、脑震荡、手腕骨折,甚至短暂失明等。Stapp冒着生命危险得到的试验数据,创下了陆地速度和水平加速度纪录,并被称为“地面上速度最快的人”和“空军中最勇敢的人”,他还因此登上了《时代》杂志封面。

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  不仅如此,Stapp还为道路交通安全做出了巨大贡献。他曾向汽车制造商和民间研究人员展示部分试验成果,说明在汽车上使用安全带可以大幅降低交通事故的死亡率,并协助他们利用假人进行汽车碰撞试验。在Stapp的积极推动下,美国在1966年通过了强制汽车安装安全带的法案。

● John Hetrick(1918年~1999年)

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  安全气囊的发明者是来自美国海军的工业工程师John Hetrick,这项发明的诞生,与他的亲身经历有关。1952年,Hetrick驾驶一辆1948款克莱斯勒Windsor,带着妻子和7岁的女儿外出郊游,在经过一处转弯时,为了躲避前方障碍物,Hetrick猛踩刹车,就在前排中间座位上的女儿的头快撞到仪表台时,他和妻子本能地伸出手臂垫在中间,避免女儿撞伤头部。

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  事后,Hetrick决定发明一种装置,代替手臂完成保护动作。Hetrick受到修理鱼雷工作中的启发,当时的鱼雷表面会覆盖一层帆布袋,当其内部的压缩空气被释放,表面的帆布袋会瞬间被气体充满,并向上发射。他用两周时间完成了汽车缓冲安全装置的设计,并在1953年获得了“辅助乘员保护系统(SRS)”安全气囊的发明专利。

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  不过,由于存在无法瞬间让气囊充气的技术难题,Hetrick的发明在此后很长一段时间都仅停留在设计图上。直到1966年,美国陆军对爆炸真空管的成功测试,为触发气囊提供了解决方法,安全气囊也迎来了小范围试水。1971年,福特将安全气囊装在一批实验车上;1974年,通用首次为量产车型安装了安全气囊。

  结语:随着汽车数量的不断增多和汽车速度的不断加快,道路交通安全越来越受到人们的重视,汽车安全技术也应运而生。在20世纪40-50年代,来自欧美的汽车安全先驱们发明出安全车身、安全带、安全气囊等一系列被动安全技术,由此挽救了无数生命。不过,被动安全技术仅限于在事故发生后尽量减少损失,于是又出现了主动安全技术,当然,那就是后话了。(文/汽车之家 李伊文)

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