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據外媒報道，最近，美國專利和商標局（United States Patent and Trademark Office）數據庫公布豐田的車輛減震構件專利申請。這款豐田木保險杠的專利申請?zhí)峤挥?017年，目前尚未得到授權。

（圖片來源：autowise）

豐田新保險杠系統(tǒng)完全由木頭制成，基于三層設計，外面兩層為單層木頭，中間一層包括多個小木頭塊。當汽車撞上障礙物時，木頭會變形，然后塌陷。

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

（圖片來源：美國專利和商標局）

如圖8所示，這三個木制部分的前表面保持彼此齊平。而且，環(huán)形紋路可以調整至與負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。

據推測，這可能對偏遠地區(qū)的車主有利。假設需要新的保險杠，該公司可以通過遠程服務中心，現場制造新的木制保險杠。

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載。

豐田的木制保險杠長什么樣？

（圖片來源：美國專利和商標局）

圖1顯示汽車的俯視圖。數字10代表汽車，數字12代表通過螺栓固定保險桿的框架結構。

（圖片來源：美國專利和商標局）

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

（圖片來源：美國專利和商標局）

圖3是保險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，它們由多個小木塊組成。同時注意環(huán)形紋路的方向。在此圖中，環(huán)形紋路垂直于負載方向。

（圖片來源：美國專利和商標局）

圖4顯示圖3中同一部分的前視圖，可以進一步看清設計細節(jié)。木頭中的環(huán)形紋路實際就是樹木的年輪。在此設計中，環(huán)形紋路的設置非常有針對性，可垂直于負載路徑（上下）或沿負載路徑（從前到后）定向，以調節(jié)負荷吸收性能。正如豐田所說：

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

數據與應用

（圖片來源：美國專利和商標局）

圖5顯示了有關設計強度的一些高級數據。X軸顯示保險桿的變形度（按mm計）。Y軸顯示施加至保險桿上的負載大小。

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

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

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

“通過增加或減小每個支撐木構件22的厚度T2（圖4），可以控制上下支撐木構件22開始坍塌的臨界負載Fo；對于使減震木質構件21開始塌陷的臨界負載Fx，可以通過增加或減小每個減震木質構件21的厚度T1來控制。”

（圖片來源：美國專利和商標局）

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，這可以在左右移動時幫助系統(tǒng)保持原位。

（圖片來源：美國專利和商標局）

最后，圖10和11顯示圖8設計中的示例場景和設計結果。圖10顯示木制保險杠和燈桿H。圖11顯示撞擊燈桿的預期結果。

相對于當前材料來說，木材可能提供無法復制的特性。而且，豐田公司可以對一系列特性進行優(yōu)化，顯示出其設計細節(jié)的深度。

來源：蓋世汽車