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據(jù)外媒報(bào)道，最近，美國(guó)專利和商標(biāo)局（United States Patent and Trademark Office）數(shù)據(jù)庫公布豐田的車輛減震構(gòu)件專利申請(qǐng)。這款豐田木保險(xiǎn)杠的專利申請(qǐng)?zhí)峤挥?017年，目前尚未得到授權(quán)。

（圖片來源：autowise）

豐田新保險(xiǎn)杠系統(tǒng)完全由木頭制成，基于三層設(shè)計(jì)，外面兩層為單層木頭，中間一層包括多個(gè)小木頭塊。當(dāng)汽車撞上障礙物時(shí)，木頭會(huì)變形，然后塌陷。

木頭的環(huán)形紋路方向和厚度可以改變，以適應(yīng)不同的負(fù)載吸收特性。例如，上下兩層可以更厚一些，以承受更高的負(fù)載。環(huán)形紋路的方向也可以進(jìn)行調(diào)整，以增加負(fù)載吸收量。

（圖片來源：美國(guó)專利和商標(biāo)局）

如圖8所示，這三個(gè)木制部分的前表面保持彼此齊平。而且，環(huán)形紋路可以調(diào)整至與負(fù)載力垂直或共面的方向，也說是說，木材的環(huán)形紋路的方向，可以指向車輛的上下左右。

據(jù)推測(cè)，這可能對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的車主有利。假設(shè)需要新的保險(xiǎn)杠，該公司可以通過遠(yuǎn)程服務(wù)中心，現(xiàn)場(chǎng)制造新的木制保險(xiǎn)杠。

總而言之，豐田汽車公司表示，他們希望減少施加在車輛上的碰撞負(fù)載。

豐田的木制保險(xiǎn)杠長(zhǎng)什么樣？

（圖片來源：美國(guó)專利和商標(biāo)局）

圖1顯示汽車的俯視圖。數(shù)字10代表汽車，數(shù)字12代表通過螺栓固定保險(xiǎn)桿的框架結(jié)構(gòu)。

（圖片來源：美國(guó)專利和商標(biāo)局）

圖2是同一保險(xiǎn)桿的側(cè)視橫截面圖。從圖中可以看出，保險(xiǎn)桿的上下木制部分（22），使用大螺栓將中間木制部分（21）夾在中間。然后，用“保險(xiǎn)桿加固件”將它們包裹起來，將保險(xiǎn)杠固定在適當(dāng)位置。

（圖片來源：美國(guó)專利和商標(biāo)局）

圖3是保險(xiǎn)桿核心部分的等距圖。從中可以看出，與外面的部分不同，中間木制部分不是單一的，它們由多個(gè)小木塊組成。同時(shí)注意環(huán)形紋路的方向。在此圖中，環(huán)形紋路垂直于負(fù)載方向。

（圖片來源：美國(guó)專利和商標(biāo)局）

圖4顯示圖3中同一部分的前視圖，可以進(jìn)一步看清設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。木頭中的環(huán)形紋路實(shí)際就是樹木的年輪。在此設(shè)計(jì)中，環(huán)形紋路的設(shè)置非常有針對(duì)性，可垂直于負(fù)載路徑（上下）或沿負(fù)載路徑（從前到后）定向，以調(diào)節(jié)負(fù)荷吸收性能。正如豐田所說：

“減震木構(gòu)件21的環(huán)形紋路21e的軸線，可以沿垂直于支撐木構(gòu)件22的負(fù)載輸入面22f的方向延伸，即碰撞負(fù)載F可能的輸入方向。由于減震木構(gòu)件21塌陷，可以吸收較大的碰撞負(fù)載F。”

數(shù)據(jù)與應(yīng)用

（圖片來源：美國(guó)專利和商標(biāo)局）

圖5顯示了有關(guān)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的一些高級(jí)數(shù)據(jù)。X軸顯示保險(xiǎn)桿的變形度（按mm計(jì)）。Y軸顯示施加至保險(xiǎn)桿上的負(fù)載大小。

當(dāng)保險(xiǎn)桿撞到某物上時(shí)，上下木制部分會(huì)先吸收沖擊力，如圖3和圖5中的L所示。如果負(fù)載大到使上下部分變形，接著中間部分會(huì)開始吸收沖擊力，這由臨界負(fù)載Fx表示。如果負(fù)載F超過了臨界負(fù)載Fx,該系統(tǒng)就會(huì)崩潰。簡(jiǎn)言之，該系統(tǒng)可在完全被破壞之前逐步吸收沖擊力。

“在碰撞負(fù)載F超過減震木構(gòu)件21的臨界負(fù)載Fx之后，減震木構(gòu)件21可能會(huì)在其寬度方向（車輛前后方向）上與支撐木構(gòu)件22塌陷。因此，減震木構(gòu)件21和支撐木構(gòu)件22都可能塌陷，從而吸收碰撞負(fù)載F。”

豐田公司闡述該系統(tǒng)的其他可優(yōu)化特性。如可以調(diào)整上下木板的厚度，以吸收更多或更少的負(fù)載。

“通過增加或減小每個(gè)支撐木構(gòu)件22的厚度T2（圖4），可以控制上下支撐木構(gòu)件22開始坍塌的臨界負(fù)載Fo；對(duì)于使減震木質(zhì)構(gòu)件21開始塌陷的臨界負(fù)載Fx，可以通過增加或減小每個(gè)減震木質(zhì)構(gòu)件21的厚度T1來控制。”

（圖片來源：美國(guó)專利和商標(biāo)局）

豐田還展示了同一想法的另一種變體。圖6顯示具有末端件的相同系統(tǒng)，該末端件將向負(fù)載吸收木件施加橫向夾層作用力。豐田表示，這可以在左右移動(dòng)時(shí)幫助系統(tǒng)保持原位。

（圖片來源：美國(guó)專利和商標(biāo)局）

最后，圖10和11顯示圖8設(shè)計(jì)中的示例場(chǎng)景和設(shè)計(jì)結(jié)果。圖10顯示木制保險(xiǎn)杠和燈桿H。圖11顯示撞擊燈桿的預(yù)期結(jié)果。

相對(duì)于當(dāng)前材料來說，木材可能提供無法復(fù)制的特性。而且，豐田公司可以對(duì)一系列特性進(jìn)行優(yōu)化，顯示出其設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的深度。

來源：蓋世汽車