軟硬有道-汽車白車身安全部位詳細解析

軟硬有道 汽車白車身安全部位詳細解析來源：作者：發(fā)布時間：2013-5-8 8:52:00隨著汽車數(shù)量的增加和行駛速度的不斷提高，行車安全越來越重要。現(xiàn)在廣大的汽車消費者對汽車關注已經(jīng)是不光光是價格、外觀和動力等較為膚淺的方面，汽車安全特別是被動安全也越來越多的被關注。而廣大汽車廠商為爭取更大關注和更好的市場表現(xiàn)，對汽車安全也越來越重視，不斷推出更安全的汽車產(chǎn)品。而在剛剛閉幕的上海車展上，各個汽車廠商都有展出了熱門車型的剖解車，以便向廣大消費者展示其在汽車安全技術方面的成果。而對于沒有多少汽車結構知識的普通消費者而言，如何能看懂這些剖解車以及如何能從一些簡單結構來評價一款車的安全性能如何是極為重要的。所謂外行開熱鬧，內(nèi)行看門道。下面我們通過對影響汽車安全極為重要的零部件的簡單解析，來逐步講解如何看懂一些簡單的汽車結構。汽車安全技術分被動安全和主動安全兩大類。汽車主動安全是指通過積極主動地方式，避免可能發(fā)生的事故或傷害的技術，包括ESP車身穩(wěn)定系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)等等。而汽車被動安全技術則是指一旦事故發(fā)生時，保護車輛內(nèi)部乘員及外部人員，使直接損失降到最小的技術。被動安全技術主要包括碰撞安全技術、碰撞后傷害減輕與防護技術等。而在被動安全中極為重要的具有吸能作用的白車身是保護成員的最后一道安全屏障，白車身安全性能的優(yōu)劣在關鍵時刻決定著乘員的生命。白車身（body in white）又叫車身本體，是指完成焊接但未涂裝之前的車身。白車身是車身結構件及覆蓋件的總成，包括車頂蓋、翼子板、發(fā)動機蓋、行李箱蓋和車門，但不包括附件及裝飾件。白車身包括車身覆蓋件(cover panel)、車身結構件（structural member/body structure）、結構加強件等幾大部分。在白車身的基礎上再加上底盤（包括發(fā)動機、變速箱、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等）、汽車內(nèi)飾和汽車電器就組成了我們所說的整車。白車身安全區(qū)域劃分白車身的作用就是在吸收汽車動能的同時減緩車內(nèi)乘員的移動程度，保證乘員有足夠的生存空間。從這點就可以看出，一個優(yōu)秀的白車身應該具有兩大特點：一是具有足夠大的吸能空間，以便將碰撞的能量吸收掉，這要求白車身某些部件要足夠軟；另一個則是有足夠大的堅固、不可變形的空間，以便保護好乘員安全，這則要求白車身某些地方要足夠硬。通俗的說就是該軟的軟，該硬的硬。而影響白車身碰撞安全的主要零部件從前到后依次是：前防撞梁、前縱梁、發(fā)動機蓋、A、B、C柱、側門防撞桿、底板、后縱梁以及后防撞梁等。那么這些部件中，哪些該軟哪些該硬，什么樣的設計是合格的，如何看這些領部件的結構？一、前防撞梁防撞梁也被稱為防撞橫梁，是指為了保護汽車在碰撞中少受或者不受破壞而設置的梁結構，重點是使被保護體少受或者不受傷害。防撞梁重要的設計理念就是一點受力全是受力，也就是分散力的作用。從功能上來看，防撞梁結構主要承擔著抵御碰撞變形，分散碰撞能量的作用。汽車上的防撞梁是車身結構的一部分，按照位置分，防撞梁可以分為3種：前防撞梁、側門防撞梁（側門防撞桿）和后防撞梁，其中前防撞梁主要抵御正面撞擊，側門防撞梁主要是防御側面撞擊，而后部防撞梁則是抵御后部撞擊。1、前防撞梁前防撞梁位于白車身的最前端，在保險杠的后邊，通過吸能盒和縱梁相連。防撞梁的第一個作用是在低速碰撞下，通過其本身高強度的結構，將能量分散給吸能盒，以減輕低速碰撞時車輛的損壞程度，進而降低維修成本。前防撞梁和吸能盒焊接在一起后通過螺栓和縱梁相連接，易于更換維修，減少維修成本和時間另外，從圖中可以看到，在正面碰撞中，前防撞梁將碰撞能量均勻的傳遞給左右前縱梁以及左右A柱，并通過縱梁和A柱將撞擊力分散到車身的后部結構中。此種情況下，前防撞梁對于乘員保護基本不起什么作用，擔吸能及抵御變形的主要是前縱梁、底梁和A柱等其他結構。但是在遭受部分重疊的正面碰撞比如偏置碰撞時，前防撞梁可以將撞擊側受到的沖擊傳遞到非撞擊側的前縱梁上，減少單邊所承受的撞擊力，為碰撞能量的分散與吸收提供了一條傳遞路徑。這時候防撞梁才能起到真正的作用。碰撞時撞擊力經(jīng)過防撞梁的分解作用后的傳遞路線前防撞梁強度太弱，導致防撞梁內(nèi)凹，發(fā)動機嚴重受損，而和防撞梁想連接的吸能盒則卻安然無恙，防撞梁失去應有作用從以上可以知道，在碰撞過程中前防撞梁不能發(fā)生斷裂失效，否則就不能在關鍵時刻起到傳遞和分解力的作用，所以防撞梁本身應該具有極高的強度。而影響其強度的有材料、結構和尺寸三個方面。對于汽車防撞梁而言，現(xiàn)在主要有三種材料：高強度鋼材、玻璃纖維和鋁合金等輕金屬合金。對于玻璃纖維材料的防撞梁，基本可以判定其廠家極為不厚道，現(xiàn)在也基本很少有車采用。而應用最為廣泛的是高強度鋼材。而隨著對汽車輕量化的重視，在保證強度的前提下，又出現(xiàn)了鋁合金等輕金屬合金材料的防撞梁，重量大為減輕。而在厚度方面，鋼制防撞梁的厚度一般在1-2mm左右，而采用鋁合金的防撞梁其厚度一般都在2mm以上。奔馳B級所采用的鋁合金前防撞梁現(xiàn)在應用最多的是鋼制前防撞梁結構方面，現(xiàn)在的前防撞梁一般是采用B形、C形、D形等具有加強作用的截面以保證在盡量輕的重量下有著良好的強度。其中，鋼制防撞梁一般采用C和D形截面，而鋁合金防撞梁則一般采用B形截面。這也是因為各種的加工方式不一致造成的。對于鋼制防撞梁，一般是采用沖壓成型加焊接等工藝，而鋁合金防撞梁一般是通過擠壓成型或者壓力鑄造來實現(xiàn)的。防撞梁的幾種常用截面尺寸方面，如果材料、結構等參數(shù)完全相同的情況，其防撞梁的長寬高尺寸越大越好。長度方面，防撞梁的長度越長則意味著在發(fā)生偏置碰的時候，其保護面積越大。而寬度和高度越大，則其強度也就越大。相同情況下，前防撞梁的寬度和長度越大，防護效果越好邁騰的前防撞梁位置偏低，導致在其發(fā)生追尾時前防撞梁沒起到應有的作用此外，影響防撞梁效果的還有一個很容易被我們忽略的一個因素，那就是前防撞梁的安裝高度。一個不合適的高度比如離地太低，汽車發(fā)生碰撞時，前防撞梁根本沒被接觸到，整個發(fā)動機艙都被撞壞了，防撞梁卻“安然無恙”，這樣防撞梁也就失去了其應該起到的作用。前防撞梁的安裝位置需要根據(jù)車身高度，輪轂直徑的大小來綜合評定，并沒有一個明確的標準，同時還要考慮到相容性原理，即兩車發(fā)生正面相撞時，不合適的防撞梁高度既保護不到自身，還會對對方車輛造成巨大傷害。一般車型的安裝高度在400-500mm左右，但如果超過520mm，則會對C-NCAP等相關碰撞試驗的成績造成影響。位于前防撞梁前的泡沫材料（黑色）主要起到保護行人和支撐塑料保險杠蒙皮的作用此外，我們在很多車上可以看到，在前防撞梁的前面一般還覆蓋著很厚的泡沫材料，于是很多人說該泡沫材料是廠家的偷工減料的行為。其實這是一個誤區(qū)。該泡沫材料是作為吸能緩沖材料。其作用主要有兩個：一個是當車輛與行人發(fā)生碰撞之后，安裝位置較低的泡沫材料可以對行人腿部提供進一步緩沖；另一個是對于保險杠外殼提供支撐，保證其在輕微受壓時不易斷裂或變形。后防撞梁所在位置后碰時后防撞梁起到和前防撞梁一樣的作用后防撞梁和前防撞梁基本情況一樣，只是因為其處于車身的最后端是車的最薄弱地方，為加強強度，后防撞梁一般比前防撞梁更為結實。說到后防撞梁，現(xiàn)在是則是一個被熱議的話題。其作用曾被一度神話，似乎有了后防撞梁的車安全性能特別是被追尾時的安全性能將是非常高。其實這是個誤區(qū)。雖然沒有采用后防撞梁的車型肯定是廠家偷工減料的行為，但有了后防撞梁也不能就判定其安全性能有多好。防撞梁真是在低速碰撞或者在偏置碰撞中能起到一定作用。除去前一種情況，在遇到高速碰撞時最后最終受力變形的還是縱梁等結構而非防撞梁本身。而且即使有后防撞梁，如果設計的高度不合適或者長度不夠，其也難發(fā)揮出其有效作用。注：科普一下前后防撞梁和前后保險杠的區(qū)別。我們現(xiàn)在日常生活中所說的汽車前后保險杠其實只是真正意義上的保險杠的一部分。以前保險杠為例，真正的保險杠由塑料保險杠殼體、前防撞梁和左右兩個吸能盒以及其他安裝用部件組成。其中，塑料保險杠殼體就是我們口頭常說的前保險杠。在過去，很多車型的前防撞梁是位于保險杠殼體前面，也就是外置式設計，比如現(xiàn)在我們還能見到的老桑塔納。而隨著人們對汽車造型的要求越來越高，前防撞梁一般被設計成被保險杠殼體包裹住，即后置式設計。一個完整的前保險桿總成總結：很多數(shù)據(jù)都表明，在現(xiàn)階段提高車輛后部結構的耐撞性遠不如提高座椅及頭枕的保護性能更加重要。C-NCAP 2012版評價規(guī)則中也準備采用這種試驗形式來評價測試車型的后碰安全性。因此，從吸能效果及保護車內(nèi)乘員安全兩個方面來看，后防撞梁的作用都沒有吹噓的那么大。這也是很多車型沒有采用后防撞梁的重要原因。而且加裝后防撞梁可能會使車型后部凸起較大，當行人不小心碰上時反而會造成不必要的傷害。我國的乘用車外凸出物標準（GB11566-2009）對這方面還有專門的要求。通過對以上三種防撞梁結構的分析我們可以發(fā)現(xiàn)，側面防撞梁是最重要也是必備的，前防撞梁有一定作用，而后防撞梁的作用卻遠沒有想象的那么大。正如前防撞梁一樣，它在后碰中承擔的吸收及分散碰撞能量的作用也很小，絕大部分的碰撞沖擊還是要由后縱梁、后底板等結構來吸收。2、汽車側防撞梁（桿）汽車側防撞梁也就是側防撞梁，也叫側門防撞桿，是指在車門內(nèi)部結構中加上橫梁（從外面并看不到），用以加強車輛側面的結構，進而提高側面撞擊時的防撞抵抗力，以提升側面的安全。汽車側面是汽車最為薄弱的部位，在發(fā)生側面撞擊時，極易造成乘員的傷亡。所以側門防撞梁對汽車安全極為重要。和前后防撞梁一樣，側門防撞梁也必須有足夠大的強度。但和前后防撞梁不同的是，側門防撞梁是裝在側門內(nèi)外板之間，安裝空間有限，所以對其材料和結構要求更為嚴格。側面是車身最為薄弱的地方，圖為側面碰撞測試中的碰撞小車撞擊車身側面?zhèn)乳T防撞梁按車門防撞梁的形狀分為管狀和帽形兩種。管狀的叫側門防撞桿，其兩端有支架，用于連接固定防撞梁與車門。管狀防撞梁主要是圓管，也有矩形管、梅花形管、橢圓形管等，這要綜合考慮許多因素，如車門內(nèi)部空間，吸能設計等。日韓系車型常用此種結構。而帽形才是被稱為防撞梁，主要有單帽形狀（U形）和雙帽形狀（m形）兩種，一般直接焊接在車門上。歐美系車型一般均采用此種設計。歐美車系常用的帽形防撞梁日韓車系常用的桿狀防撞梁，也叫防撞桿按布置形式分，側面防撞梁又分為Y形防撞梁和一字形防撞梁。具體看圖。Y形防撞梁除了能提供更好的側面保護外，其還在發(fā)生嚴重的正面或偏置碰撞中，可以把正面碰撞中傳到側門上的縱向力沿著Y形防撞梁分散到車身側圍上，減少對門的沖擊。這點比一字型要好的多，當然其成本也較高。一字形防撞梁的成本較低Y形防撞梁的安全性能更好而在材料方面，側面防撞梁也有兩種，普通高強度鋼和鋁合金。捷豹采用的鋁合金側門防撞梁影響側門防撞梁發(fā)揮作用的因素主要是布置的高度。一般車型在設計時，為了能在C-NCAP中取得較好的成績，其側門防撞梁的高度一般在距離地面300-500mm之間，因為這個高度正是C-NCAP碰撞測試中側碰小車的碰撞高度。馬自達的0