汽车安全与造型之间的相互影响与促进

高海涛

摘   要：随着我国经济建设的不断发展，人们生活水平的不断提高。汽车已经逐渐在现代家庭中广泛普及，为方便百姓出行、提升生活质量发挥了重要的作用。汽车给人们生活带来方便和快捷的同时，安全问题也逐渐引起了社会各界的关注，加强汽车安全设计，这不仅仅关系到用户生命财产安全，也关系到汽车行业生产技术的提升。

关键词：汽车造型  信息化  汽车发展

中图分类号：U462                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0052-02

1  引言

随着社会的不断发展，车辆的保有量的增加，车辆安全一直以来是各大主机厂优先考虑的问题。本文将汽车安全简单地分为主动安全、被动安全、驾驶安全以及行人保护。同时随着市场竞争的日益加剧，好的造型能够让用户有进一步了解并购买的欲望。

科技的发展促使主动安全技术在汽车上的应用也越来越广泛，但这会对造型会有一定的影响。例如目前常用的驾驶员监控摄像头，为保证监测精度摄像头光轴与驾驶员眼视线中心之间的水平夹角应保持在0°，因此驾驶员监控摄像头常被布置在驾驶员安全气囊正后方的转向管柱上。造型师不仅需要将驾驶员监控摄像头与周边环境件融合在一起，以免显得突兀，同时组合仪表显示也要受到影响，显示图标信息需要重新排布。

车道保持辅助系统所用的前方摄像头安装时其光轴与路面需呈0°角，且左右偏离中心线的位置必须小于100mm，摄像头光学轴线在空载条件下，与地面线的高度在1.2～2m之间。因此摄像头一般安装在内后视镜的车前方向，内后视镜的镜脚就会比较大，同时为满足散热要求，护罩上需要增加开孔。此区域的前风挡曲率也有一定的要求，水平及竖直方向曲率半径均需大于2000mm。玻璃黑区也需要进行相应调整。

现阶段应用较多的自适应巡航控制系统ACC同样会对汽车前部造型有一定的影响，自适应巡航控制系统通常使用毫米波雷达，77GHz调频连续波雷达作为实现该功能的配置，雷达中心到地面高度一般为400～800mm左右，尺寸大约为60mm×70mm，因此一般布置在前保或下格栅处，若布置在前下格栅上时，下格栅需要设计护罩结构。同时对保险杠或者护罩等覆盖件表面要求其曲率半径大于400mm[1]。

侧面碰撞是交通事故中常发生的一种情况，为对驾乘人员起到有效的保护，侧气囊得到广泛运用，同时为避免驾驶员与前排乘员发生二次碰撞，远端气囊也被开发了出来。气囊的运用对门护板、中通道的布置有一定的要求，对造型有较大的限制。以前门为例，在侧气囊展开保护胸部对应的内饰板台阶面局部区域落差要小于5mm，前门扶手上表面的Y向宽度小于55mm，前排碰撞区域内的扶手造型应平滑，避免出现棱角及刚度较大的结构。这些要求就限制了门板很难有立体感的造型，同时需要依靠经验丰富的造型师在设计时进行规避，且需安全部门进行数据校核及仿真分析进行判断。

在侧碰中碰撞侧远端的乘员会向碰撞侧倾倒，从而造成驾、乘人员之间发生相互碰撞。为了避免驾驶员与前排乘员发生二次碰撞，同时可以阻碍驾驶员运动趋势，使头部的甩动量减小进而减小颈部的作用力。安装在座椅内侧的远端气囊应运而生。配备远端气囊的汽车座椅外表面到中控的距离要求大于20mm，同时座椅中心到远端气囊距离要大于220mm。远端气囊还会限制中控高度，要求中控上表面位于假人两个腹部位移传感器之间，大约在50百分位假人H点Z向向上150～180mm。目前远端气囊大多使用在C级高端车上，但为了增加高端车内饰的豪华感及舒适性，造型趋势上是将副仪表板做宽做高。而远端气囊的布置要求无形之中限制了副仪表板的这一造型趋势。

行人保护方面的要求对车辆前端造型有较大的影响，例如在头部碰撞区，要使碰撞点避开发罩铰链、雨刮轴以及发罩与翼子板分缝线区域等硬点接触，同时对于儿童的保护则需要避免与发罩锁扣发生碰撞。为满足以上要求，则需调整造型特征线以达到期望的发罩周边基准线位置。对于小腿碰撞区，为缩小碰撞区域可在保险杠上增加凸起造型来实现，同时前端造型侧向平直，这有利于避免膝部的相对位移而减小碰撞中对膝部的伤害[2]。

以上主要阐述了安全因素对造型的一些制约，但同时造型趋势对汽车安全方面也有不可忽视的影响，下面具体进行详细探讨。目前驾驶员安全气囊罩盖尺寸减小的造型趋势，对安全气囊折叠后的模块尺寸有很高的要求。气囊折叠后的尺寸受制于气袋容积、气袋部材质厚度、气袋折叠方式以及发生器的尺寸等。促使了安全气囊供应商进行技术革新，例如为解决这一问题，TRW（美国天合汽车集团）推出了紧凑型驾驶员安全气囊模块，新式紧凑型驾驶员安全气囊模块通过应用新型气体发生器以及星型折叠方式大大减小了产品的整体尺寸，与传统产品尺寸相比减小50%以上，占用空间小于1200cm3。使得在驾驶员安全气囊罩盖的造型设计上有更大的发挥空间[3]。

随着技术不断的进步，电动汽车的快速崛起，为使车辆内饰更具科技感，车内显示屏的尺寸及数量在不断地增加，同时仪表板造型也更加轻薄。这一趋势给汽车安全及工程布置带来的极大的挑战。

屏幕尺寸及数量的增加，信息显示系统、多媒体信息娱乐系统、空调控制系统、动力总成控制系统等的操作集成在了显示屏上，功能的丰富、娱乐信息人机交互更加频繁，相较于物理按键时代驾驶员的精力会被更多地分散，影响驾驶安全。为保证行车安全，车载操作系统人机互联速度要快，同时能够实现驾驶员的盲操作。这促使车机系统开发者学习手机上的语音控制、手势控制以及简单易懂的操作逻辑，并转化到了车机上进行使用。

仪表板轻薄设计以及副驾驶侧的屏幕对副驾驶员安全气囊的布置都是极大的挑战。副驾驶员安全气囊的布置空间受到压缩，同时在气囊起爆弹出过程中造成的屏幕碎片飞溅等可能存在的危险，需要进行严格的测试。TRW的副驾驶员顶棚安全气囊有助于解决这个问题，该气囊模块安装在副驾驶员前挡风玻璃上方的车顶，沿着挡风玻璃向下展开， 在乘员前方打开，该技术还能够增强处于非正常坐姿情况下的乘员的安全性， 比如乘员向前倚靠或将腿部放置在仪表板上。顶棚安全气囊模块的最终重量和尺寸受汽车顶棚一体化程度的影响，一般其高度仅为45～50mm之间，质量小于2kg，对车辆的动态和重心没有任何影响。这种技术提高了未来汽車内饰风格的灵活性，并提供了优异的约束保护性能[4]。

在目前造型大屏或多屏的趋势上，马自达确是一个反例，为了不分散驾驶员注意力保证驾驶安全，马自达依然保持着小尺寸屏幕的设计。在未来智能汽车的发展过程中，完全的自动驾驶能够完美地解决这一难题。

2  结语

影响汽车造型的因素有很多，安全只是其中一方面。法规、人机以及新技术的变革都会对造型趋势有不同程度的影响。但汽车设计的目的始终是为驾乘人员创造安全、舒适的驾乘空间和性能的同时，满足消费者对美学观念的需求。相信，随着汽车工业的不断发展和进步，越来越多高端技术将应用在汽车设计中，从而带来汽车产业的巨大变革。

参考文献

[1] 白燕超，陈新华，阚天水.汽车ACC雷达姿态控制的尺寸分析及优化[J].汽车实用技术，2019（6）：84-86.

[2] 吕晓江，王纯，刘卫国，等.基于行人保护的乘用车前部造型设计优化[J].汽车安全与节能学报，2011（3）：26-31.

[3] 张楠.紧凑型驾驶员安全气囊模块[J].军民两用技术与产品，2010（3）：15.

[4] TRW汽车集团. 顶棚安全气囊增加驾驶室选择[J].汽车与配件，2013（18）：46-49.