做工扎实用料十足,强度解读
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[汽车 技术] 就在上星期,C-NCAP新一轮碰撞测试的成绩正式公布,菲亚特菲翔获得了不错的成绩,这与其结构设计、材料强度及各部件间的连接强度有着密不可分的关系,所以我们将从这方面为大家解读菲翔的车身安全技术。更重要的是,车辆内部使用的材料和制造工艺、设备都是我们平常无法看到的,所以我们前往广汽菲亚特工厂,为您揭秘隐藏在它外表下的秘密。

  我们知道汽车的安全技术可以分为主动安全技术和被动安全技术两大类,汽车主动安全技术是指汽车通过ESP车身稳定系统、ABS防抱死系统以及最近几年才面向市场更高级的四轮循迹系统、盲区监控系统等,是通过车辆积极主动地介入控制避免可能发生的事故或伤害的技术。而被动安全技术则主要包括碰撞安全、碰撞之后伤害减轻以及防护等技术。在上一期技术文章中我们已经介绍了新奇骏在主动安全技术这块的表现,本期我们将目光聚焦在性命悠关的碰撞安全,从白车身看新奇骏在安全性能方面表现如何?

中新网7月23日电 日前,车讯互联的拆车坊对一辆新CS75进行拆解分析。拆解现场,资深汽车媒体人蓝河协同主持人及拆车专家郭磊,针对新CS75的拆解表现进行了点评。前段时间,受“机油门”事件影响,今年以来长安CS75的销量持续走低,虽然厂家召回并且提供了终身质保服务,但是面对竞争激烈的中级SUV市场,博取消费者认可的难度依然非常大。

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● 车身结构及强度

●白车身扫盲知识普及

事实上,我们去全面评价一台车,它的优势也是非常明显,比如说在消费者关注的安全方面,CS75从各方面下足了功夫,包括主动安全和被动安全。经过拆解CS75,可以看出长安在安全方面没有“弯道超车”,而是踏踏实实将安全方面细节做扎实。经过现场拆解,我们大致梳理一下CS75安全方面的细节。

菲翔采用了3H笼式车身结构,即两侧围和车顶的框架为“H”型结构,再配合高强度钢材加固特殊部位,使车身在分散冲击力、保持乘员舱生存空间方面具有很大优势,目前大多数车型都采用这种结构的车身。

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众所周知,新CS75采用了长安旗下HEEAB高刚度吸能构架式车身,通过科学合理的结构来分散和吸收事故中产生的碰撞能量,最大限度减少乘员舱变形程度,保障乘员生存空间。

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  一般来说,车身包括白车身及其附件,而白车身则通常指的是已经焊装好但还没有进行喷漆的白皮车身(Body In White, 简称BIW),白车身除了有我们熟悉的底板总成、侧围总成以及顶盖总成外,还包括翼子板、发动机盖、车门、行李箱盖等装配件。按承载方式不同,可将车身分为承载式、非承载式和半承载式三大类。由于承载式车身本身所承受的冲击较大,故要求组成承载式车身的总成结构具备相当的强度。

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注:文中提到的钢板强度为厂方提供,但没有透露是屈服强度还是抗拉强度。

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新CS75前部防护结构主要包括前防撞梁、吸能盒和车身纵梁等,另外在车头前端下方,还设置了水箱下部框架及复合式全框前副车架,这对于提升车辆前端溃缩区有效吸收和分散碰撞能量来说有着重要的积极作用。当车辆前部遭遇撞击时,上方的碰撞能量由“凹”字造型、闭合结构的金属材质前防撞梁接收下来,并迅速向左右两侧吸能盒传递。

我们先从车身各部件的强度入手。菲翔应用了热成型高强度钢板,其由于特殊的成型工艺使得钢板强度比普通钢板高出3-4倍,也正因为如此,车身不必通过加厚普通钢板来获取更高的强度,以至于在保证整体强度的同时有效的控制整车重量,燃油经济性也得以提高。目前,各厂家均在车身关键部位使用热成型高强度钢板,比如纵梁、A柱、B柱及底盘和车顶的加强梁等。

  当车辆发生碰撞的时候,为了保护车辆内部成员的安全,乘坐舱不应该发生过多的变形,像发动机、变速箱和轮胎等硬物是不能够挤入驾驶室的,至于乘坐舱之外的部位(像车头和车尾)则应该要尽可能多地溃缩变形,尽可能大地吸收冲击能量,从而使得作用于乘员身上的力和加速度不会超过人类忍耐的极限。

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然而仅凭强度更高的的钢板仍然达不到保护乘员的目的。举个例子,坦克的钢板强度非常高,开着它在大街上横冲直撞如同以石击卵,然而坦克毫发无损并不代表舱内的乘员安然无恙,碰撞时过大的减速度和冲击力并非人体所能承受。因此,设计适当的溃缩区来吸收碰撞能量,以及合理的能量传递路线来分散车辆所受冲击是减少乘员伤害必不可少的措施。

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碰撞能量在吸能盒的溃缩中被吸收了很大一部分,未吸收尽的碰撞能量继续向后,也就是向车身纵梁继续传递,便于进一步被吸收和分散传递。新CS75吸能盒同样为金属材质,整体为闭合筒身形式,筒身上下两侧设置了溃缩引导褶皱,在其溃缩吸收碰撞能量时,不但会朝着设计的方向变形,并且还能有效将剩余碰撞能量引导至预定的方向。吸能盒后端为车身纵梁,车身纵梁前段同样设置了溃缩引导褶皱,车身纵梁后段则冲压出沿车身前后方向的纵向凹槽,以提高强度,便于吸收和分散更多碰撞能量,减少车身A柱变形程度,降低车内乘员伤害。

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  为了达到以上的效果,从安全的角度来设计车辆,应尽可能把高强度的材质包围乘员舱,诸如A柱、B柱、顶盖和底板等地方对保护乘员舱安全来讲都是至关重要的。那么,新奇骏白车身设计是否遵循这个原则?抑或会在此基础上做出强化?

新CS75在翼子板内部还设置了一条位置偏上的纵梁,该结构在前部撞击是也能起到有效吸收和分散碰撞能量,减少A柱变形风险,并且为了获得更好的轻量化效果,该纵梁钢板中留出了很多减重孔,另外就是在纵梁末端设置了纵向加强凹槽,以提高纵梁末端强度,这样有利于将溃缩吸能控制在纵梁前半段,后半段则有效分散剩余碰撞能量到A柱、车门相关结构及下方门槛梁等部位的车身骨架上。

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●50%车身比例高强度钢运用

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新CS75后部防护主要包括防撞梁,安装支架及车身后纵梁等。在遭遇后部追尾事故时,其吸收和分散碰撞能量的原理和前防护结构相似。后防撞梁为单层钢板冲压而成,杠身另外冲压出凹槽以提高其强度,有利于分散更多碰撞能量到左右两侧安装支架。后防撞梁侧断面为多级帽型形式,开式结构,左右两侧焊接了安装支架。

菲翔车身前端装有带吸能盒的防撞梁,与防撞梁连接的两根纵梁也设有溃缩区,它们在撞击时发生溃缩从而吸收能量。防撞梁下方还有一根行人保护防撞梁,它与框式副车架相连接,在经受碰撞时可将一部分冲击力导向副车架,使其发生位移从而使动力总成有下沉的趋势,避免挤压乘员舱空间。从车内看,在前轮拱处焊有加强板,意在防止正碰时轮胎向后挤压乘员舱,使其变形减少生存空间。

  一般来讲,影响白车身碰撞安全的主要部件从前往后依次为前防撞梁、前纵梁、发动机盖、A/B/C柱、车门防撞梁、底板、后纵梁以及后防撞梁等。这些部件往往是车辆发生正面/侧面碰撞时候主要的受力点,一般对组成这些部件的材质有高强度以及快速传导冲击两个要求。

当车辆遭遇追尾时,碰撞能量接触后防撞梁,防撞梁吸收碰撞能量并将其分散到左右两侧安装支架,并进一步向车身后纵梁传递和分散,释放更多碰撞能量,减少最终传递到客舱的剩余碰撞能量,以保障乘员生存空间。

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一般来说,一台安全车身前后两端设置了“较软”的溃缩缓冲区,从设计角度而言,希望大部分碰撞能量通过溃缩区组件及骨架的溃缩变形来吸收,并将剩余碰撞能量沿车身骨架传递和分散。乘员舱是安全车身中最为牢固的部位,前后两端设置的溃缩缓冲区则是通过牺牲自身来服务乘员舱安全的。

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  新奇骏有50%组成车身的材质属于高强度钢,涵盖了大部分以上提到的部件,特别像A/B柱、底板侧梁等地方均采用了980 MPa超高强度钢材,能够有效提升整车抗撞击力。

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新CS75前车门为拼接形式,车门内部下方斜置了管型防撞梁,内部上方横置了帽型加强筋,局部钢板还黏贴了止震贴,避免行驶中产生振动导致噪音。

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  首先,我们可以看到新奇骏吸能盒通过螺栓和车身以及防撞梁相互连接,这样设计使得更换和维修更加方便。在车辆发生正面碰撞的时候,前防撞梁能够将碰撞的能量均匀地传给车辆左右前纵梁,随后传递至车辆A柱,接着是底板以及车顶总成。在这样一条传递路径上,吸能盒以及前纵梁起到了吸能的作用,而A柱以及底板总成等则起到了抵御变形的作用。从这一点来看,我们可以理解为何新奇骏980 MPa超高强度钢材会布置在这几个地方。

帽型加强筋同样是车门防护结构中的常见辅助加强结构,一般是紧贴车门外皮内侧设置,两者之间由专用胶粘连接,该结构同样能对车门外皮钢板起到有效支撑,减少振动和噪音。后车门同为拼接形式,内置帽型加强筋和管型防撞梁,其作用和前门防护结构相同。

在发生正面碰撞时,车辆所受的冲击力首先经过防撞梁和纵梁溃缩区的吸收,其次再通过两根纵梁、A柱、中央通道等部件将冲击力分散,同时发动机下沉。A柱和中央通道均采用了热成型高强度钢材以防止其变形。除此之外,机舱盖和翼子板也能吸收一部分的能量。这些措施最终的目的就是尽量减小碰撞产生的减速度和冲击力,尽可能保证生存空间,从而保护车内乘员的安全。

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另外在车门壳体内部钢板上常见开出的大面积维修孔,这种维修孔需要密封处理,常见密封材料有塑料衬布,海绵衬布等材质,也有一些车型采用塑胶衬板来密封,也有部分车型车门壳内板能整体拿下,这种形式的内壳衬板常见工程塑料和金属材质。车门内衬板内部通常会设置吸音材料,来减少外界噪音的导入,提升车辆NVH性能,长安新CS75前后车门内衬板上设置了大面积原生材料白色衬棉。

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乘员舱通常有ABC柱+门槛梁+车顶边梁构成,同时车顶和底板上还设置了很多道贯穿左右的横向加强结构,当遭遇侧面撞击时,碰撞能量沿一侧布置的受力骨架向上和向下分散到车顶和底板设置的横向加强结构上,减少溃缩变形程度,降低乘员伤害。

据工程师介绍,车底的两道纵梁弯曲的纵梁也是传递冲击力的途径,并且在这一过程中,弯曲的纵梁还可以产生轻微的抑制冲击效果。

  从图中我们可以看到底板高强度钢的布置,呈横竖相间排列状,首先这样布置的好处是使得乘员舱更加牢固,更加不容易变形,其次当冲击力从A柱导入的时候能够被迅速引导至车辆尾部,不会在乘员舱做过长时间的停留,对车内乘员起到保护作用。

当车速高到一定程度时,如果发生碰撞,碰撞能量大于乘员舱设计的最大承受能力时,必然会导致车内乘员严重伤亡,因此“安全驾驶”才是行车安全的基础保证。

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新CS75底盘设计和前款车型差别不大,值得一说的仍然是复合式全框前副车架,不但提升了前舱刚度和抗扭度,有利于提升车辆操控感受,同时在应付前部撞击时还能有效将碰撞能量分散到下部车身骨架,减少乘员舱变形程度,保障乘员生存空间。

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  防火墙有利于发动机以及车轮在发生位移或者因紧急事故着火的时候起到隔断的作用,给车内乘员腾出足够多的生存空间,从而起到安全保护的作用。

在乘员舱下方,我们能看到车身底板下方同样设置了纵横交错的框架结构,配合车身底板上方的贯穿式横梁,有效提升车身刚度和抗扭度,既有利于提升车辆操控感受,又有利于在遭遇撞击时分散和吸收碰撞能量,提升乘员舱安全保障。另外在车友关心的“底盘防腐”方面,新CS75原车就喷涂了大面积防腐塑胶,覆盖比率约为80%,车身底板防腐性能有了相对可靠的保证。

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  新奇骏前车门内置防撞梁数量为2,后车门为1,是为用来加强车辆在发生侧面碰撞时候车身的强度。和前后防撞梁不同的是,车门防撞梁位于车门内部,由于安装空间有限,故对其防撞强度要求更为严苛。配合超高强度钢质A/B柱,车辆在发生侧面碰撞时候侧围变形较小(测试结果请参考美国IIHS安全碰撞美版奇骏测试),对车内乘员起到保护作用。

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从车身侧面看, B柱也使用了热成型高强度钢板,地板上焊有两根加强横梁,强度均为1000MPa,车顶也有三根加强梁。在侧面碰撞时,冲击力沿B柱向门槛梁、地板横梁及车顶横梁方向扩散,在途中得以被消耗。我们在菲翔侧碰的现场发现仪表台有轻微的损坏,可见防火墙也会分担一部分冲击力。

  可见,无论正面还是侧面碰撞,新奇骏乘员舱四周都有坚固的超高强度钢材保护,包括A/B柱,底板总成以及车顶总成,车辆在发生碰撞的时候,这些部件极小幅度的变形能够给乘员提供必要的生存空间。

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●延续日产ZONE BODY技术

菲翔的门框为一体式冲压成型,内部安装了两根防撞梁,靠下方的防撞梁强度高达1000MPa,在碰撞时,即使车门外板的变形较大,但由于防撞梁的存在车门并不会过分顶入乘员舱。

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  新奇骏延续日产ZONE BODY区域安全车身技术,其实就是我们上面所介绍内容的大汇总。ZONE BODY区域安全车身技术分为两大块,分别是位于车头的前纵梁三叉结构以及位于乘员舱的多通道冲击力分散结构。

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  其中,三叉构造牢固地支撑前纵梁,保证“缓冲区”的碰撞冲击吸收效果,有效分散碰撞冲击力。而多通道冲击力分散结构,是在底盘辅助了多条安全纵梁,使碰撞能量能够快速、合理地分配到安全纵梁上,减少乘员舱的变形。

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  ZONE BODY区域安全车身的好处在于,可以提升车辆撞击时的受力分散效率,确保撞击能量的快速分散与吸收,保证无论哪个角度的碰撞,都最大限度减少车身变形,切实保护车内乘员的安全。

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  总结:可以看到,新奇骏在车辆被动安全这块的功力还是十分深厚的,凭借超高强度钢的大面积运用以及ZONE BODY理念的贯彻实施,美版新奇骏于今年获得了由美国IIHS碰撞中心颁发的“安全碰撞顶级安全车型”称号。

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