生命守護者 回顧5位汽車安全方面的先驅?

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安全車身、安全轉向機構發明者

   隨著汽車普及程度越來越高,道路交通安全已成為全球關註度最高的話題之一。為瞭減少交通事故帶來的傷害,數十年來,工程師們不斷努力提升車輛安全技術,諸如安全車身、安全帶、安全氣囊等紛紛走上瞭歷史舞臺。本文,我們就與大傢一起重溫幾位汽車安全方面的先驅的故事。

●Claire Straith(1891年~1958年)

  Claire Straith是一名來自底特律的整形外科醫生,多年來他一直致力於為車禍生還者進行面部重建工作。Straith發現在車禍發生時,前排乘客頭顱和面部的損傷很大程度上是由於突然猛烈撞擊堅硬的中控臺和上面尖銳的金屬部件所造成的。Straith呼籲減少在汽車內飾中使用如鋼板儀表臺、突起的金屬旋鈕等可能對交通事故受害者造成嚴重傷害的危險部件。

  Straith的觀點被刊登在美國醫學協會雜志上,由此引起瞭社會的關註。Straith還寫信給克萊斯勒創始人沃爾特·克萊斯勒,並成功說服後者改善汽車內飾的設計缺陷。1937年,克萊斯勒集團旗下品牌車型創新的采用橡膠代替金屬制作瞭按鈕,使用瞭圓弧形的門把手和內嵌式的手柄等,這是汽車廠商第一次為瞭安全而不是造型來推廣流線型設計。

  與此同時,Straith還發明瞭一套用於車輛內部的保護裝置,具體來說是將緩沖材料與儀表臺固定或連接在一起,並利用這些緩沖材料吸收受到沖擊時所產生的能量,進而保護乘客的安全。Straith在1935年提交瞭該設計的專利申請,並在1937年獲得瞭專利證書。1948年,擁有標志性三眼大燈的Tucker 48轎車,成為瞭首款帶有緩沖材料儀表臺的車型。

● Béla Barényi(1907年~1997年)

  Béla Barényi來自奧地利,1924年,他進入維也納機械和電氣工程學院學習,並在兩年後以優異成績畢業。1928年,Barényi加入Steyr公司擔任設計師,在那裡他認識瞭Karl Wilfert,一位對其日後職業生涯至關重要的年輕人。隨後數年間,Barényi更換瞭好幾份工作,同時,他開始瞭車身安全方面的研究。

  早在1937年,Barényi便提出瞭“中間剛性車身+前後可變形區域”的概念,並提交瞭專利申請,這與當時普遍認為的越堅固越安全的車身設計思路截然不同。那麼,有哪個汽車制造商會願意接受Barényi關於車身安全設計的創新想法呢,他想到瞭梅賽德斯-奔馳,於是在1938年到斯圖加特的奔馳總部應聘,但卻被拒絕瞭。

  Barényi心有不甘,因此向其前同事Wilfert尋求幫助,後者當時在奔馳的辛德芬根研發中心擔任首席設計師助理。經過Wilfert的協調,Barényi爭取到瞭與奔馳高管Wilhelm Haspel面談的機會。這一次,Haspel對於Barényi關於未來汽車安全方面的想法相當賞識,並雇傭瞭他,Barényi在1939年正式加入瞭梅賽德斯-奔馳團隊。

  Barényi完成的第一個項目是為奔馳170 V (W136)敞篷車打造全新的碰撞穩定型地板總成,在車輛發生前部或側面碰撞時,這種地板總成有助於提升乘員安全性。該設計於1941年獲得瞭專利,不過,直到1953年才發展為成熟技術,並被應用到E級的前身奔馳Ponton(W120)車型系列中。

  二戰期間,Barényi雖然因為腿疾沒有服兵役,但卻加入瞭奧地利納粹黨,因此在戰後根據同盟國規定,被從奔馳解雇。1948年,Barényi重新回到梅賽德斯-奔馳就職,並為公司帶來瞭兩組將其被動安全理念與革命性的全新車身設計相結合的概念車體模型方案:1945年開發的Terra-cruiser和1946年研制的Concadoro。

  Terra-cruiser采用瞭堅固乘員艙+前後潰縮區的設計,當事故發生時,車輛前後部潰縮區可以按照預定方式吸收能量並分散沖擊力,從而顯著降低作用於乘客艙的沖擊力;Concadoro在此基礎上增加瞭伸縮式轉向柱、防撞方向盤,同時雨刷器被設計成在不使用時回到最底部位置,為車內乘員提供更好的保護。

  1952年,Barényi獲得瞭“安全車身”專利,兩年後又獲得瞭“安全轉向機構”專利,在汽車安全技術領域樹立瞭新的裡程碑。1959年,具有獨特魚鰭狀車尾的W111/W112車型系列成為奔馳最早應用前部和後部潰縮區以及吸能式轉向柱、帶沖擊板方向盤的車型。1963年,Barényi進一步發明瞭可潰縮式轉向柱,並獲得專利,完整的安全轉向系統於1976年首次應用於奔馳E級W123系列中。

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安全帶、安全氣囊發明者

● Nils Bohlin(1920年~2002年)

  汽車配備安全帶的歷史可以追溯到1902年,當時,工程師沃爾特·貝克和助手共同駕駛“魚雷”電動賽車參加一場在紐約舉行的汽車競賽。為瞭防止翻車,貝克在賽車上釘瞭幾根繩帶,參賽時把自己和助手緊緊系好。沒想到,比賽中真的發生瞭意外,高速飛馳的“魚雷”賽車沖入人群,造成兩人死亡,數十人受傷,而貝克和助手卻在安全帶的保護下安然無恙。

  現代三點式安全帶的發明者是Nils Bohlin,起初,他是瑞典航空工業中的一名工程師,負責設計飛行員座椅的彈射器,使其在緊急情況下盡可能有效地逃離駕駛艙。後來,Bohlin轉而研究如何在極端危險條件下把身體安全地固定在原地不動。1958年,Bohlin應聘加入瞭沃爾沃汽車,很快便發明出三點式安全帶,並獲得瞭專利。

  1959年,沃爾沃率先在P120型和PV544型汽車上配置瞭三點式安全帶,這種安全帶能同時跨過腹部以下部位並橫跨在肩部,並通過位於座倚一側的低位固定點協調發揮作用,其幾何形狀是一個水平放置的V字,可在張力作用下保持其位置不變。使用三點式安全帶,在車輛發生碰撞事故時,不但可以挽救生命,還可以大大減低受傷幾率。

● John Stapp(1910年~1999年)

  John Stapp在1944年獲得醫學博士後加入瞭美國陸軍航空隊,並被派到航空醫學研究室的生理物理學部門工作。1947年,諾斯羅普飛機公司與美軍航空醫學研究室合作開展人體抗沖擊能力的高速火箭滑車試驗項目。由於能力出眾,Stapp成為該項目的軍方主管。

  為瞭獲取第一手資料,Stapp提出親自上陣,當然,開始階段仍使用假人測試設備和程序的可靠性。準備工作就緒後,Stapp便登上火箭滑車,出於謹慎考慮,第一次的最高時速約為155km/h,制動時產生的沖擊為10g。此後的真人制動試驗循序漸進,滑車速度和制動強度逐漸提高。

  從1947年到1953年,Stapp共進行瞭29次試驗,最高速度達到1017km/h,而在瞬間制動時,Stapp承受的水平沖擊峰值達到46.2g。試驗期間,Stapp曾多次受傷,比如肌肉拉傷、腦震蕩、手腕骨折,甚至短暫失明等。Stapp冒著生命危險得到的試驗數據,創下瞭陸地速度和水平加速度紀錄,並被稱為“地面上速度最快的人”和“空軍中最勇敢的人”,他還因此登上瞭《時代》雜志封面。

  不僅如此,Stapp還為道路交通安全做出瞭巨大貢獻。他曾向汽車制造商和民間研究人員展示部分試驗成果,說明在汽車上使用安全帶可以大幅降低交通事故的死亡率,並協助他們利用假人進行汽車碰撞試驗。在Stapp的積極推動下,美國在1966年通過瞭強制汽車安裝安全帶的法案。

● John Hetrick(1918年~1999年)

  安全氣囊的發明者是來自美國海軍的工業工程師John Hetrick,這項發明的誕生,與他的親身經歷有關。1952年,Hetrick駕駛一輛1948款克萊斯勒Windsor,帶著妻子和7歲的女兒外出郊遊,在經過一處轉彎時,為瞭躲避前方障礙物,Hetrick猛踩剎車,就在前排中間座位上的女兒的頭快撞到儀表臺時,他和妻子本能地伸出手臂墊在中間,避免女兒撞傷頭部。

  事後,Hetrick決定發明一種裝置,代替手臂完成保護動作。Hetrick受到修理魚雷工作中的啟發,當時的魚雷表面會覆蓋一層帆佈袋,當其內部的壓縮空氣被釋放,表面的帆佈袋會瞬間被氣體充滿,並向上發射。他用兩周時間完成瞭汽車緩沖安全裝置的設計,並在1953年獲得瞭“輔助乘員保護系統(SRS)”安全氣囊的發明專利。

  不過,由於存在無法瞬間讓氣囊充氣的技術難題,Hetrick的發明在此後很長一段時間都僅停留在設計圖上。直到1966年,美國陸軍對爆炸真空管的成功測試,為觸發氣囊提供瞭解決方法,安全氣囊也迎來瞭小范圍試水。1971年,福特將安全氣囊裝在一批實驗車上;1974年,通用首次為量產車型安裝瞭安全氣囊。

  結語:隨著汽車數量的不斷增多和汽車速度的不斷加快,道路交通安全越來越受到人們的重視,汽車安全技術也應運而生。在20世紀40-50年代,來自歐美的汽車安全先驅們發明出安全車身、安全帶、安全氣囊等一系列被動安全技術,由此挽救瞭無數生命。不過,被動安全技術僅限於在事故發生後盡量減少損失,於是又出現瞭主動安全技術,當然,那就是後話瞭。

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