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周末前聊聊和大白一样贴心的谷歌汽车保险杠
发布时间:2021-01-24 17:02    作者:浙江体彩网   

  谷歌新近申请的一项专利获得了批准,是一个装在汽车保险杠外用于保护行人的装置。它都用了什么魔法?

  昨天不经意在国外的一些网站看到一则消息,表示谷歌为自家的自动驾驶车申请的一项专利得到了批准,而这个专利跟自动驾驶的关系却并没有那么大,而是用于保护行人的车辆外部气囊。

  说到行人保护和外部气囊,想必众位与车云菌一样,同时想到了沃尔沃V40上的行人保护气囊。那么,谷歌的这项专利,与沃尔沃的有什么不同,如何保护行人?别着急,让车云菌为你一一道来。

  行人保护的目的,自然是为了降低在碰撞发生时行人受到的伤害。而一般说来,行人与车辆的碰撞中,最可能的情形是前部碰撞或者倒车时的后部碰撞。在这两种碰撞时,行人受到的伤害基本上有两种,一为车辆撞击的伤害,二为被撞出去之后摔落地面的伤害。如果能够对保险杠进行更改,让它变得能够吸收碰撞时受到的能量,而又不会回弹过大,将与之有接触的行人反弹回去,那么不就是能够降低或者免去前面这两种伤害了么?

  方案一:保险杠是由气囊群组成的可吸能结构。气囊群是车云菌的叫法,在专利文件中叫做air sacs。这种结构的保险杠可以被视为一个多层结构,每一层均由多个气囊组成,每一层的气囊大小相同,间隙均等。

  在这个方案中,气囊的尺寸并没有被限定,可以是1毫米,也可以是100毫米,或者其他任何尺寸。气囊可以由聚合物或者弹性材料制造,里面可以充空气、或者其他能够用的气体和液体。 总而言之,材料不限、尺寸不限、填充物不限,只要符合最终要求的都可以。

  不同之处在于,气囊尺寸小,自然数目多;材料不同,所需成本和达到的效果会有差异;而至于填充物,则涉及到充气/液结构的设计。

  这些气囊之间可以通过粘合剂站在一起,或者热密封在一起,也可以装在一个袋子或者用网网住。在碰撞发生的时候,气囊会快速充满来吸收碰撞能量并给予缓冲,继而炸开,炸开之后保险杠也会毁得差不多了,这样就不会回弹把行人撞到地上。

  如图所示,这就是方案一的产品之一。图中为10为气囊形成的保险杠,14模拟的是人类腿部(膝盖部分),20指的是气囊,22为气囊间间隙。从A-D分别为从碰撞前到碰撞发生后,可以看到,材料在人离开之后,才完成回复到最初的样子。

  方案二:保险杠由一种粘弹性的材料制成,以吸收能量。什么是粘弹性材料呢?现在某宝某东上出售的记忆枕头,使用的就是这类材料。这类材料与方案一的气囊群一样,能够吸收能量,且回弹速度慢。

  在专利中,谷歌同样没有限定材料的种类,只是提到了硅或者丙烯酸都可以作为备选。需要考虑的问题是,选用何种属性的材料才能够让保险杠在重量、刚度和回弹速度之间达到一个平衡。专利文件中提到,可以使用一种晶格结构或类似的结构来降低重量与体积,不过这会影响到保险杠的刚度。另外,也可以在材料之间增加间隙,来降低重量。

  图为方案二的产品之一。图中60为保险杠,14模拟的人类腿部,64为粘弹性材料,66为材料间间隙,从A-D分别为从碰撞前到碰撞发生后。

  从上面的描述中可以发现,谷歌的这项专利与沃尔沃最大区别在于,这并不是一个产品,更多的是提供一种设计理念和方法。而这种思路最强大的地方在于,解决方案并不是仅仅限于上面两种方案,而是可以将两种方案的予以结合,衍生出多种不同的方案。

  比如说,在方案一中,气囊的尺寸并不需要全部都一样,可以采用外层大气囊,内层小气囊的结构;也可以改为外部使用气囊群,内部使用粘弹性材料的保险杠;或者是夹心结构,一层粘弹性材料,一层气囊群,中有间隔,而这种夹心并不限定在横向上,纵向夹心也是可以的。

  上面两个图就给出了两种不同的扩展。左边为外侧气囊与内侧气囊尺寸不同,越向里越小;右侧为粘弹性材料的另外一种排列方式。

  需要特别指明的是,这个保险杠并不是将传统保险杠取而代之,想也知道,这种结构的保险杠如何与车身结构连接呢。所以它其实是被安装到保险杠外部的,基本上会让保险杠的厚度向外增加30-60厘米。碰撞时,受到来自于行人腿部的压力会横向和纵向扩散。

  所以,不论使用哪种方案,谷歌希望保险杠的外层刚度一定要是最低的,也就是最软,以便在非常低速的碰撞中,也能够起到保护作用,而越向内,刚度逐渐增加,一方面可以防止无限度向内被压缩,另外一方面,随着碰撞时车速的提高,保险杠都能够起到很好地缓冲作用。

  当然,这个碰撞时车速是有上限的,最大不能超过40公里/时,这个速度以上,这种装置并不适用。

  其实,谷歌的意思简单明了。众多汽车制造商们,你们看,俺这么费心费力地想出了这个方案并申请了专利,中间各种开放性设置,十分欢迎你们拿回去继续发挥你们的聪明才智啊。

  所以,在专利文件的最后,谷歌特意注明,这项专利能够适用在任何品牌的任何类型车辆上,也不用管这个车辆是不是自动驾驶的。说白了,特意提到这一点车云菌没有理解深意,或许只是为了与自家的自动驾驶车扯上关系,并让看到的人们帮忙宣传下,让自动驾驶车也露个脸。毕竟,虽然气囊群结构的还需要一个传感器来检测前方状态,以确定气囊的充气和炸开时间,但是这与自动驾驶的关联在哪里?就像普通汽车内部的气囊,放在自动驾驶车上也是同样适用的。


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