MERCEDES-BENZ E-Class徹底剖析——安全篇

記者:SE 2002-06-12

安全性方面的考量,素來是MERCEDES-BENZ旗下的產品不可或缺的。在新E上,安全方面的概念主要是透過撞擊潰縮區、ABS、氣囊、ESP、氣簾、SBC煞車系統、安全帶預縮器與BAS煞車輔助系統的運作來落實。不過在這次的改款中,較以往更進一步的重點是著眼在、車輛於更接近現實生活的撞擊情況下的防護表現。新E目前已通過的測試項目,包括40%面積正向偏撞彈性物體,歐盟標準側向撞擊,柱狀物側向撞擊等歐洲NCAP標準撞擊項目,以及100%正向撞擊固定物體,側向撞擊等美國NHTSA規定的撞擊標准。但除了這些極限狀態的撞擊表現外,新車款在一些中低速狀態的防護能力,是改款過程時也很受到重視的。中低速撞擊本身影響乘客安全的範圍有限,但卻對於車輛的維修與保險有關鍵性的差異,嶄新的模組化車體就是因應這概念而生的一種做法。

前方撞擊防護結構


▲新E在遭遇正向撞擊時的結構設計,側重在利用『潰縮盒』模組來有效吸收衝擊能量,由於採用鎖在車體上的安裝方式,有利於事後維修便利。

相對於前代車款,新E在車頭部分的潰縮區大幅度地加大了不少。嶄新的三階段撞擊吸收概念也在這次的改款中應用上,所謂的三階段就是根據撞擊事故的嚴重性(也就是速度)來決定安全系統是局部或全部運作:在4km/h以下車速的撞擊情況下,塑膠材質前保桿殼內的泡綿是用來吸收能量的主角,以便讓保桿在稍後會利用本身的彈性恢復原狀;在15km/h車速的撞擊意外中,鋁合金橫向結構與車頭模組內的潰縮箱(Crash-box)是負責吸收能量的主要角色,以便將力量導離後方承力結構的部分,這樣的做法讓維修人員只稍在事後拆除車頭模組這部分基本上是以鉚定的方式固定在車體上的元件,重新鎖上新品,就能輕鬆復原、降低維修成本。至於在遭遇超過15km/h以上車速的撞擊時,新E當然是將所有保護乘客用的法寶一次祭出,嶄新的設計重點包括輪拱上方堅固的分段式鈑件,能在撞擊時被當作一個輔助的第二車側結構來使用。特殊的下段車側結構第三內殼在前方正向撞擊時可以當作一個導向結構將衝擊力分散到兩側,以擋火牆下方堅固的橫樑和車底板作為吸力元件,加上傳動軸通道與外側車側結構,利用結構體的大面積降低單位面積所受到的衝擊力道。至於使用比例從上代車款的20%提升到37%的高強度鋼是成就新E安全表現更進一步的功臣,這主要是利用其比較薄的材料厚度就能提供最大強度的優良特性才能達到。


車室與後方撞擊防護結構


▲針對車體與後方追撞時的防護方面,大幅使用高強度鋼材製造的籠形車體,是新E對於安全表現上的保證。

透過工程師們的努力,新E的車室被設計成一個堅實的安全護籠,以便在來自任何方向的撞擊下都能將車室的潰縮量撿到幾無。要達到此點,包括高強度鋼材的大幅度使用,額外橫向承力結構的安置都是關鍵。嶄新的車門鉸鍊設計與門底介於內外殼板之間的高強度彈性側樑,讓新E在側向撞擊中的乘客存活能力更加提升。

在新E車頭部分所採用的三階段概念原則上也被延伸到後方撞擊的防護中,同樣將撞擊程度分為4km/h以下、15km/h以下與超過這程度的全速撞擊,其中車速在15km/h以下時撞擊力只會傷害到可以輕易拆除的模組化結構部分。不過與車頭部分不同的是,在較高車速的撞擊中,新E的車尾是利用一個特殊設計、材料斷面厚度逐漸改變的封閉式潰縮盒來吸收過高的動能。至於車上最脆弱的塑膠材質油箱,則是安置在後軸前方撞擊防護最優良的位置。


智慧型的SRS乘客輔助固定系統


▲新E配備的兩階段安全帶束力限制器,在衝擊力較小的意外中施予乘客較小的束緊力道,以避免勒傷乘客。

能夠依照撞擊激烈程度決定爆發威力的兩階段氣囊與安全帶束力限制器,是新E在被動安全防護方面強調的主題。這套智慧型的乘客固定系統最早是在1998年時應用在旗艦車系S-Class上,但在這次的應用上多了些加強:輔助撞擊感應器能讓被動安全系統更早偵測到撞擊的發生與種類,而新的系統控制邏輯運算讓氣囊與安全帶預縮器(Belt Tensioner)的作用力道進入有學習能力的時代,根據撞擊激烈的程度來決定作用強度。這樣做的好處主要是在避免乘客於撞擊意外發生時,來自被動安全系統過強的衝擊力,將這些設備的負面作用降到最低,只發揮其保護乘客安全的優點。

學習式乘客固定系統的關鍵改變點,在於兩個位在水箱橫樑處的撞擊感應器,由於其位置較傳統的撞擊感知器更前面,所以能夠提前感應到的時機,再配合上位於傳動軸通道的第三撞擊感知器,構成系統分析撞擊時機與程度的完整資訊來源。使用此設計的優點包括,更進一步縮減車輛發生撞擊到安全帶預縮器作用時的時間差,安全帶在一瞬間突然拉短13cm的長度,讓乘客能夠緊緊地固定在最佳的位置上、與車體一起減速,避免乘客因為位置超出車室所構成的籠狀空間外而受到損傷。除此之外,拜嶄新的階段式安全帶束力限制器(Belt Force Limiter)之賜,根據特定的撞擊型態,安全帶的緊固力道能以漸進的方式在拉緊後逐漸放鬆。但當感應器發現撞擊程度很劇烈時,系統會一開始就將安全帶束緊一直到達最大拉力的程度,然後束力限制器接手,在稍後將安全帶張力降低一些,由於張力降低而多伸長的安全帶長度正好容許乘客在被拉穩後、向前深深地正中氣囊的懷抱中,並同時減少帶身對胸部所造成的負荷。


兩階段爆發氣囊的使用


▲在電腦模擬下工程師得以徹底且精確地先計算出智慧型SRS在車輛遭遇到撞擊意外時的反應表現,兩階段爆發力式的前氣囊能解決以往氣囊常常造成乘客不必要的二度傷害之可能。

除了提早作用的時機外,新E標準配備的兩個前座前氣囊也追加了兩階段爆發的功能。根據撞擊種類的差異,氣囊爆發的程度可以分為下面兩階段:第一階段,當撞擊比較輕微時,電子系統會只觸發雙階段氣囊裡其中一個氣室的火藥,因此氣囊爆發時裡面的壓力是處於比較低的狀態;在第二階段,當控制模組發現發生的撞擊是屬於劇烈程度時,系統會在第一氣室作用後5到15毫秒之後,跟隨啟動第二氣室的火藥,較高的壓力能有效緩衝撞擊的衝力,但只在需要這種程度的壓力時才會出現。根據研究顯示,這種雙階段的引爆方式特別對於20到35km/h車速範圍的撞擊意外更有功效,因為無論是否有動用到第二階段的爆發,氣囊第一階段的部署讓乘客能落在比較軟些的氣墊上,避免傷害。

在新E上,MERC還用上了另外一項對於該車廠來說可說是創新的安全配備,新登場的感應膜能量測前乘客座負擔的重量,決定前氣囊作用時的型態。透過前座椅墊內一個特製的感應膜,電子系統能自動將前座乘客的體重分類為下面四種等級中的一種,分別為1-30kg,31-50kg,51-70kg,與超過70kg。根據這個分級,縱使是在低速撞擊的情況下,為了配合體重較重的乘客系統也可能會將乘客座前氣囊的兩個氣室都啟動,相反的,對於體重輕的乘客來說,只有在劇烈撞擊時才會動用到第二階段的氣囊作動。


側向氣囊與車窗氣囊


▲利用側向氣囊搭配車窗氣囊,構成新E對於危險的側撞意外最後一道終極防線。

對於來自側面的撞擊意外,新E標準配備有前座的側向氣囊與車窗氣囊,側向氣囊負責乘客軀幹部分的保護,而從A柱一路延伸到C柱的車窗氣囊則是負責最令人擔心的頭部撞擊風險。新車款在此方面一項非常重要的創新是,它是全世界第一輛裝置有翻覆感知器的房車(通常在過去有此配備的大都是敞篷車種),位在傳動軸通道內的感應器會在車輛發生翻覆意外時,作動車上的車窗氣囊與安全帶預縮器。新E的前座側氣囊在這次的改款中被移到前座椅背的側面,但選用的後座側氣囊則仍維持其原本在車門內飾板內的安裝位置。