我們先來看看此次碰撞測試的實(shí)際情況,2019款帕薩特280TSI車型25%偏置碰撞中,該車型A柱完全斷裂、變形,導(dǎo)致駕駛員正前方安全氣囊發(fā)生偏移,沒有很好地起到保護(hù)駕駛員的效果。
單就此次碰撞測試來看,該車型在車體結(jié)構(gòu)與潰縮吸能區(qū)域的布置上存在設(shè)計(jì)缺陷,而不僅僅是材料問題。在美國IIHS的相同情況碰撞測試中,美版passat同樣出現(xiàn)了A柱形變的情況,這足以說明該車在乘員座艙部位的車體剛性不足。
那么,是什么影響著汽車的車體強(qiáng)度,在發(fā)生碰撞時,又是哪些結(jié)構(gòu)能夠保證乘員人身安全的呢?這就需要從汽車的車架結(jié)構(gòu)說起。
一、汽車結(jié)構(gòu)的主心骨
正如人體是靠骨骼架構(gòu)支撐起來的一樣,汽車作為一個多結(jié)構(gòu)、多部件的現(xiàn)代工業(yè)集合體,也有它的“骨架”,那就是車架。一輛車,無論有多少部件,無論車身外板結(jié)構(gòu)還是底盤懸掛,抑或是引擎變速箱,甚至連內(nèi)飾部件與座椅,都直接或間接地連接在車架上。打個比方,車架好比人體的骨骼,而其他部件如同人體的各個器官,被骨骼保護(hù)著。所以,一輛車的被動安全性首先和車架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及車架的碰撞能量潰縮方式密切相關(guān)。在車輛受到外部沖擊時,車身受到的沖擊需要由車架來承擔(dān),那么它必須要有足夠的強(qiáng)度和剛性來確保受到?jīng)_擊的時候不會輕易變形,并且在長時間受到震動時又要有足夠的抗金屬疲勞強(qiáng)度,以保證車架在長時間的使用中不會因路面震動和輕微沖擊而變形。
汽車在行駛在的時候,車身受到的沖擊力是各個方向的,舉個簡單的例子,當(dāng)車輛右前輪壓到凸起物時,由于右前輪被墊起,而左后輪處于低位,車架就會受到一個扭轉(zhuǎn)力矩,當(dāng)然在此之前,懸掛避震會率先處理路面沖擊,但是扭轉(zhuǎn)力矩是要靠車架承擔(dān)的。因此在許多廠商的廣告中,就會出現(xiàn)XX車型的新款產(chǎn)品比老款產(chǎn)品的車身扭轉(zhuǎn)剛性提高了百分之多少,就是在說車架的抗扭轉(zhuǎn)剛度。
近兩年各家廠商為節(jié)約開發(fā)成本、提高研發(fā)效率,模塊化平臺的概念被運(yùn)用在車架生產(chǎn)上,使車架結(jié)構(gòu)更為靈活,在不改變整體設(shè)計(jì)的情況下,生產(chǎn)平臺可以根據(jù)實(shí)際需求對車架進(jìn)行加長或縮短,有些架構(gòu)還支持空間布局以及高度、寬度的變化,使一臺車架不用重新設(shè)計(jì)就能運(yùn)用在多款車型上。這方面比較有名的有大眾的MQB平臺,豐田的TNGA架構(gòu)等。
二、非承載式與承載式車身
早在1886年1月29日,已成為德國機(jī)械工程師的卡爾.本茨將其研制的單缸汽油發(fā)動機(jī)安裝在三輪車架上,造出一輛不用馬拉的三輪車,世界第一輛汽車就此誕生。
而這臺脫胎于馬車的汽車在之后的60年中,給汽車車架與車身之間的關(guān)系定了型。這種結(jié)構(gòu)也就是非承載式車身結(jié)構(gòu),即車身搭載在一副單獨(dú)的車架上。在工業(yè)流水線成規(guī)模之前,汽車大多都是工匠手工打造,而車身造型也在不同工匠手下變得多種多樣,因此當(dāng)車主對自己的座駕審美疲勞時,可以讓工匠單獨(dú)打造一個新的車身然后裝在原來的車架上。如同樂高玩具般有趣。
除了可以更換車身的特點(diǎn)以外,非承載式結(jié)構(gòu)還有許多實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。早期由于工業(yè)水平有限,材料以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還不是很完善,汽車車身無法單獨(dú)擁有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,因此必須使用大量鋼材打造的車架來使汽車達(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。這一方法無疑降低了材料力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn),讓起步時期的汽車工業(yè)得以蓬勃發(fā)展。就算是在今天,在一些大型客車、載重貨車以及硬派越野車型上,依然能夠看到非承載式車身結(jié)構(gòu),其高扭轉(zhuǎn)剛度、高車體強(qiáng)度的特點(diǎn)非常適合車輛高負(fù)載或是在非鋪裝路面上穩(wěn)定行駛。
但是隨著工業(yè)科技的進(jìn)步以及道路交通改善,車輛的制造及使用環(huán)境都與之前大不相同,傳統(tǒng)承載式車身的缺點(diǎn)也就暴露出來了。由于車身與懸掛之間隔著車架,這就導(dǎo)致車輛重心偏高,在貨車或其他大型車輛上這個缺點(diǎn)尚不明顯,但是在小型車輛上,這個缺點(diǎn)就是比較致命的了,過高的重心會讓車輛在快速轉(zhuǎn)向時極其不穩(wěn)定。另外,厚重的車架也會過多侵占乘員空間,使本來就非常緊張的車內(nèi)空間更加捉襟見肘。因此,將車架與車身結(jié)合為一體的設(shè)計(jì)浮出了水面。
那就是承載式車身。
承載式車身與非承載式最大的不同就是沒有了單獨(dú)的車架,而是將懸掛機(jī)構(gòu)以及副車架直接連接在車身之上,讓車身充當(dāng)整個架構(gòu)的骨骼?,F(xiàn)代的小型轎車,城市SUV甚至部分輕型越野車都采用了這一結(jié)構(gòu)。它不僅增加了車輛空間的利用率,減輕車體重量,更重要的是它降低了車身的重心,能夠在鋪裝路面上給駕駛者提供更為可控的操縱體驗(yàn)。
三、優(yōu)秀車架的必備素質(zhì)
1. 高剛性,高抗扭轉(zhuǎn)剛度,高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及科學(xué)合理的潰縮區(qū)間。
“硬”是車架的硬指標(biāo),但是這不意味著這是衡量車架好壞的唯一指標(biāo),通過不同強(qiáng)度材料的搭配布局使車身在發(fā)生碰撞時部分區(qū)域能夠及時潰縮吸能,從而保證關(guān)鍵部位的完整,為乘員提供足夠的安全性能。同時抗扭轉(zhuǎn)剛度也要保證車體對懸掛有足夠的支撐,能夠應(yīng)付來自路面的沖擊,使行駛具有較高的穩(wěn)定性。
2. 輕量化。
輕量化有助于減小整車轉(zhuǎn)動慣量,有助于車輛的加速和剎車、轉(zhuǎn)向性能,同時也能夠降低能源損耗,達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。
在運(yùn)動型汽車、性能車、跑車的研發(fā)中,輕量化是一個非常重要的技術(shù)指標(biāo),因此有實(shí)力的廠商會使用多種新型材料和設(shè)計(jì)來制造車身架構(gòu),如碳纖維單體座艙等。
3. 多延展性
同平臺多延展性是現(xiàn)在眾多車企所追求的目前,也是能夠擴(kuò)大企業(yè)利潤的有效途徑。而模塊化平臺的運(yùn)用將會使同一車架結(jié)構(gòu)有更多的可變性與延展性。
車叔點(diǎn)評
消費(fèi)者在選擇產(chǎn)品的時候不僅要看表面,還應(yīng)更關(guān)注產(chǎn)品的內(nèi)核,對于汽車而言,所有的配置、裝置都是銜接在車架之上的,而車架對于汽車的主、被動安全的影響也尤為重要。因此消費(fèi)者在購買心儀車型的時候應(yīng)當(dāng)多從技術(shù)角度去考量,通過碰撞測試等途徑了解車架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,從而確保自己購買的產(chǎn)品能夠有一副足夠安全的“鐵骨”。
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