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敞篷車車身性能設(shè)計,了解一下?

從車型定位來說,敞篷車的使用環(huán)境比較有局限性,市場也相對小眾,所以大多數(shù)廠家的產(chǎn)品并沒有涉獵到這個領(lǐng)域。目前熱衷于開發(fā)敞篷車的廠家主要集中在歐洲地區(qū),北美和日本車企已經(jīng)逐漸退出了這個市場,除了馬自達等少數(shù)品牌還保留了為數(shù)不多的幾款車型,比如馬自達MX-5。

想要了解敞篷車的車身設(shè)計,我們還是要把更多的目光集中在歐洲市場,因為歐洲市場還保留著大量的敞篷“小跑車”,比如寶馬1系和3系、大眾E0S、標致308CC、Golf&Audi的Cabri0、奧迪A5、雷諾Megane、歐寶Astra和Cascada等。歐洲良好的自然和道路環(huán)境保留了敞篷車存在的最后一絲尊嚴。

敞篷車又分硬頂敞篷和軟頂敞篷兩種類型,軟頂又分為自動折疊和手動折疊。硬頂是通過一整套復(fù)雜的連桿+電機的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)敞篷的開閉,代表車型奔馳SL;軟頂多為液壓和框架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的開閉,代表車型歐寶Cascada;而手動折疊就比較好理解了,需要手動實現(xiàn)打開和閉合,手動折疊的代表車型就是MX-5的基本型(RF為硬頂)。

敞篷車的車身設(shè)計相比于傳統(tǒng)車最大的差異就在于性能定義,NVH在胎噪和路噪的定義,碰撞安全的定義,車身剛度定義等,由于其結(jié)構(gòu)的先天劣勢,綜合性能與閉合車身相比會有較大的差異,比如目前還沒有一款敞篷車能拿到各國Ncap的五星安全評價,歐洲一線品牌車型中也沒有哪一款公布過的敞篷車扭轉(zhuǎn)剛度超過20000,也沒哪款敞篷車的舒適性(噪音和震動控制)能超過同級別的封閉車身車型。

在NVH的控制上,敞篷車的頂棚是至關(guān)重要的,但是不管是軟頂還是硬頂折疊,它們在車門上都缺少了一道密封條,而且又多了很多結(jié)合縫,所以在噪音的控制上肯定不如傳統(tǒng)封閉車身,那么敞篷車能做的就是盡量去抑制震動,盡可能去優(yōu)化噪音,而底線是不產(chǎn)生共振和風噪鳴音,所以敞篷車在頂棚的NVH上需要做很多細致的工作。目前采用自動折疊的頂棚比較多,而軟頂和硬頂在噪音的抑制效果上實際差別不大,所以很多廠家為了降低整車重量、同時也為了節(jié)約成本、增加后備箱容積,多采用自動折疊軟頂?shù)脑O(shè)計,比如歐寶Cascada。

軟頂折疊頂棚的結(jié)構(gòu)上,需要集成后風擋玻璃、側(cè)框玻璃密封條、頂棚骨架、自動開啟機構(gòu)的液壓系統(tǒng)等等。重量大約在50kg左右,而硬頂?shù)恼讬C構(gòu)重量約為100kg。但是硬頂也有它的優(yōu)勢,比如高級感、可以與車身同色、對車頂?shù)谋Wo、提升車體整體剛度等等。在頂棚的開閉速度條件和時間上,每家車企的設(shè)定不一樣,大家可以看看下面這張直觀的對比圖。

在碰撞安全上,敞篷車因為沒有頂蓋和車身上半部分支撐,所以在前碰時,結(jié)構(gòu)上就需要強化short gun與A柱立板的連接,同時加寬A柱立板在X方向的截面。強化A柱立板還有一個很重要的原因是為了讓車身滿足頂壓的法規(guī),敞篷車A柱立板是車身最高點,所以很多車型會在A柱里增加一根擠壓或者內(nèi)高壓成型的管狀型材來滿足頂壓法規(guī)。

歐寶Cascada在應(yīng)對車輛在翻滾和側(cè)碰時,從減震塔座靠近衣帽架的結(jié)構(gòu)處,有一個液壓機構(gòu)彈出,配合側(cè)面氣囊的使用,保護乘員艙的乘客。

在應(yīng)對側(cè)碰時,對于敞篷車最大的挑戰(zhàn)不是車身的傾入量,而是側(cè)面撞擊對人體頭部的傷害,因為敞篷車沒有頂蓋邊梁,無法去布置側(cè)面氣簾。所以很多敞篷車就開發(fā)了一種側(cè)面能覆蓋到頭部的氣囊來保護頭部,同時強化側(cè)門的防撞結(jié)構(gòu)。

在車身剛度的定義上,因為車身上無法形成閉合的環(huán)形框架結(jié)構(gòu),所以敞篷車的剛度都普遍偏低,比如MX5的彎曲只有5100,扭轉(zhuǎn)也只有9000多;歐寶Cascada的彎曲是16100,扭轉(zhuǎn)是15800,;奔馳SL扭轉(zhuǎn)也只有16000。而同級別的轎跑的車身扭轉(zhuǎn)剛度普遍都在25000~30000。所以,所有敞篷車的車身輕量化系數(shù)都比較大,普通都在6以上,甚至上一代的車型都超過了10。

另外,剛度和模態(tài)本身有對應(yīng)關(guān)系,單位質(zhì)量的剛度低,那么模態(tài)也會相應(yīng)的比較低。所以我們會看到Cascada的彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)分別只有27和22,而上一代的Astra則更低。

敞篷車因為先天的結(jié)構(gòu)缺陷,較差的剛度也會影響到車輛的操穩(wěn),所以為了盡可能去提升剛度和車輛的操穩(wěn)性能,在車頂結(jié)構(gòu)受限的情況下,只能通過在車底去強化來實現(xiàn)。比如在車底增加一些V型和X型的穩(wěn)定桿,對車身兩側(cè)進行連接,來提升彎扭剛度,同時對車輛前碰撞性能亦有較大的提升。

綜述:敞篷車在視覺上的拉風,并不能掩蓋其整體性能上的劣勢。強如法拉利的California T,也只能是直線加速尚可,進入多彎的賽道一樣要被Type-R這種封閉車身的小鋼炮吊打。所以在敞篷車的性能定義上更多是要考量它的使用環(huán)境、消費人群,NVH和車身剛度性能目標需要找到一個可接受的范圍來匹配車型的定位,而不能陷入傳統(tǒng)車型的設(shè)計思維里,鉆了牛角尖。

來源:第一電動網(wǎng)

作者:KA汽車

本文地址:http://www.healthsupplement-reviews.com/kol/68276

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從汽車工程師的角度,以近十年ECB優(yōu)秀車型和北美熱門新車型資料為背景,解讀汽車車身、新能源、無人駕駛等新技術(shù)

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