乘用车车身构造的技术动向

2019-09-10容哲

科学导报·学术 2019年43期

关键词：轻量化安全

摘要：削减具有温室效应的气体排放已成为缓解地球变暖的紧要课题。汽车行业关于尾气及燃料利用率的法规在日益严格。同时公众对汽车安全与NVH的关注度日益提高。面对日益苛刻的环境要求，乘用车车身车身构造的技术将走向何方值得每一位汽车界人士思考。

关键词：轻量化;空气动力性能;安全

The Technical Trend of Car Body Frame

RONG Zhe

GUANGQI HONDA AUTOMOBILE RESEARCH&DEVELOPMENT CO.，LTD

ABSTRACT：Reducing greenhouse gas emissions has become a critical issue in mitigating global warming. The automotive industry's regulations on tail gas and fuel utilization are becoming increasingly stringent. At the same time，the public's attention to car safety and NVH is increasing. Faced with increasingly demanding environmental requirements，the technology of passenger car body construction will go to where everyone deserves to think.

KEY WORD：Lightweight;Aerodynamic Performance;Security

前言

汽车行业关于尾气及燃料利用率的法规日益严格。目前发动机的高效率化、混合动力、电动汽车及可提高燃料利用率的车身优化设计正在进行当中。另一方面，世界各国关于汽车碰撞安全方面的法规有日益强化的趋势。因此，车身构造在确保安全性能提高的同时，还要向有利于减少排放提高燃油利用率的方向发展。

1.轻量化

1.1结构合理化

面对碰撞安全性能提高带来的车重增加和车身轻量化的矛盾，碰撞能量的分散构造越来越多被采用。将前轮上部的结构向前延伸，以使能量在碰撞初期就得以分散吸收，从而提高吸能效率，这样的构造已经成功开发。另外，活用Tailored Blank（拼焊板）技术，使板厚及材质的结合最为合适，省去连接部位的重叠轻量化部位也正在增多。

1.2高强度钢板

在强度支配部位使用高张力钢板[1]，钢板的薄板化等轻量化手段正在广泛采用。1500Mpa级钢板在中柱和车门防撞粱上的应用。780～980MPa的高张力钢板，在车身主要骨架的应用正在增多。

1.3轻合金[2] [3]

将钢板换为铝、CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer，碳纤维）等轻材质是轻量化的有效手段。另外少量生产的运动型车在保险杠横梁、顶棚盖等采用密度极低的CFRP，从而实现低惯性化。而且，钢板和铝的组合构造也在增加，结合手段由以前的铆接到现在的摩擦搅拌焊接，也开始实用化。

1.4树脂

树脂材料是车体轻量化中不可欠缺的材料。其比重小，形状设计自由度高。此外车窗玻璃的树脂化也倍受关注。玻璃比率40%～50%的轻量化成为可能。

2.激光焊接

激光拼焊板在欧、美、日等国的各大汽车厂的整车制造中已获得普遍应用，汽车制造商对拼焊板的需求大大促进了拼焊板的生产，目前共有100多条拼焊板生产线分布于世界各地。

3.粘接剂

轻量化手段之一的激光焊接技术虽然可以实现断面连续接合，但是镀锌钢板的焊接品质依然存在重大课题。因此和点焊并用的粘接剂被寄予了极大期待。

4.空气动力性能优化

空气抵抗系数（Cd值），目前已经有达到Cd值为0.24的量产乘用车，而最近法兰克福车展上，Cd值为0.20被提出。降低Cd的手段，常用车体下方应用以整流为目的部件，通过控制车体底部的空气流动进行车体底部的整流。也采用控制通过前保险杠开口部的气流来降低Cd值。

在近年的研究中在空气动力解析中使用CFD进行稳定状态下的预测，但最近使用用来预测非稳定干扰的手法，可以预测自然风等横向风和车辆姿势变化的行驶状态下的空气流动。

5.安全性

在碰撞缓和技术上，除了驾驶员及助手座的安全气囊外，现在一般也设定膝盖部安全气囊、侧安全气囊及安全气帘等。

此外全力自动刹车功能的行人探测系统、城市安全系统避免低速碰撞系统、车道偏离警示系统、等安全辅助系统也开始在某些高端乘用车上应用，如图1所示。