凤凰网汽车

作者｜车达夫

来源｜汽车大观

每年由专业机构，尤其是中保研发布的汽车碰撞成绩，都会引起车企和媒体不小的震荡，几家欢喜几家愁，说明车企和大众对汽车安全性越来越重视。

下图是中保研发布的2020年汽车碰撞成绩。

汽车尤其是乘用车，作为现代的主要交通工具，安全性一直受到公众的重点关注，安全性是汽车的首要评价指标。

汽车安全性的基本原则是“以人为本”，一旦车辆发生不可避免的碰撞，应该是最大限度保护人的安全，把对人的伤害减少到最低限度！

汽车安全主要包括主动安全和被动安全两个方面。主动安全是指为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采用的安全装备，目的是预防事故发生。如：ABS、EBA、EBD，ESP、高位刹车灯等。被动安全是为避免或减轻人员在车祸中受到伤害而采取的安全装备，它们都是在车祸发生后才起作用的。如安全带、安全气囊、防撞钢梁等。

实验证明：当车辆以40km/h的时速撞击相对静止的物体时，车辆受到的冲击力相当于从4层楼扔下50kg物体的冲击力，车内乘员将以10m/s²的加速度冲破前挡玻璃。如果乘用车的速度超过40km/h发生碰撞时，对汽车的安全起决定作用的是车身结构，而不是“车皮”。

什么是安全车身？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的伤害。安全的车身需要做到“刚柔并济”，即“该硬的地方硬，该软的地方软”。载人部位的乘员舱要适当的“硬”，要有较高的强度和刚度，保证乘员的生存空间。发动机舱和后尾箱部分要适当的“软”，要能有效吸收碰撞能量，最大限度减轻乘员舱变形量。

“吸能分散”（Absorb & Distribute）是以安全著称的沃尔沃汽车公司提出和倡导的，是指车辆发生碰撞时，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。简而言之，就是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。

对于承载式车身结构，比较有代表性的就是3H车身结构和丰田GOA车身结构，欧美车系设计多采用3H车身结构。

丰田GOA车身的全称是Global Outstanding Assessment，是丰田公司基于“吸能分散”理念，根据许多国家的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，反复经过1000多次碰撞试验，研制的有独立知识产权的安全车身技术。目的在于车辆不可避免发生碰撞时，将碰撞力分散，从而保证乘员舱不变形，最大限度保护乘员安全。

下图是丰田GOA车的由8个基本的组成部分及特点。

丰田GOA车身是如何做到缓冲吸能和保障乘员舱强度和刚度的呢？

先看看丰田GOA车身发动机舱在碰撞时是如何实现溃缩吸能的。以广汽丰田凯美瑞车身为例。发动机舱由前保险杠、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，前纵梁将逐级溃缩，并下弯折断，支撑发动机的副车架将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。

发动机舱结构图

发动机舱溃缩吸能是通过前纵梁来实现的。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地需要，因此，丰田对前纵梁进行了特殊的结构设计，使汽车在受到碰撞时，发动机舱能够有效吸和减缓大部分冲击能量。

前纵梁溃缩吸能结构图

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（三个红线部分）而成，钢板厚度是由薄到厚，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；三个激光焊接部位将因应力集中断裂，并带动发动机下坠落地，避免发动机冲入乘员舱，伤害乘员。

再看看丰田GOA车身的是如何保证乘员舱乘员安全的？

乘员舱的框架结构主要由：ABC三个立柱、纵梁、车门槛、车顶横梁、车门保护梁等组成的，它们的材料均采用1180Mpa的高强度钢板，它们里衬加强件则是采用1500Mpa的超高强度钢板，以及盒形加强（A-A 横截面）。这样，乘员舱形成了一个高强度“笼子”。

车身正碰受力图

当车身正碰时，前纵梁已经吸收了大部分冲击能量，余下的正面冲击能量一分为三，被均匀分散至车身各部分骨架上：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上加强梁上，乘员舱以获得最佳承受力，减少变形。

车身侧碰受力图

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。

车顶加强件采用了高强度钢板。结构中的两个侧轨均可承受冲击负载（B-B 横截面），在发生侧面碰撞时尽量避免天窗导轨进入车内。

车身正碰加强件受力图

车身侧碰加强件受力图

汽车无论是受到正碰还是侧碰，到达乘员舱的碰撞冲击力，都会分散到“笼子”的其他几个受力件，使“笼子”空间变形较小，保护“笼子”里的乘员安全。

按照丰田GOA车身结构的要求，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。

丰田GOA车身通过合理的车身结构设计，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、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，这也是凯美瑞等丰田汽车在专业机构的碰撞测试中取得上佳成绩的原因。

人们对汽车的安全性要求越来越高，但轻量化是现代汽车设计主流，随着新材料新技术的不断应用，设计理念不断进步，车身会越来越轻，安全性也会越来越高。当然，再安全的车身也只是被动安全，再优秀的车身，安全也是有一定限度的。对汽车性能的评价，需要把汽车的安全性、经济性以及其他性能综合考虑，平衡统一，不能把某一项指标绝对化，无限拔高。要保证汽车安全的最好的方法就是驾驶员严格遵守交通法规。