藏篷車車身性能設計,了解一下?

從車型定位來說,敞篷車的使用環境比較有侷限性,市場也相對小眾,所以大多數廠家的產品並沒有涉獵到這個領域。目前熱衷於開發敞篷車的廠家主要集中在歐洲地區,北美和日本車企已經逐漸退出了這個市場,除了馬自達等少數品牌還保留了為數不多的幾款車型,比如馬自達MX-5。

藏篷车车身性能设计,了解一下?

想要了解敞篷車的車身設計,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、標緻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境保留了敞篷車存在的最後一絲尊嚴。

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

敞篷車的車身設計相比於傳統車最大的差異就在於性能定義,NVH在胎噪和路噪的定義,碰撞安全的定義,車身剛度定義等,由於其結構的先天劣勢,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佈過的敞篷車扭轉剛度超過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重要的,但是不管是軟頂還是硬頂摺疊,它們在車門上都缺少了一道密封條,而且又多了很多結合縫,所以在噪音的控制上肯定不如傳統封閉車身,那麼敞篷車能做的就是儘量去抑制震動,儘可能去優化噪音,而底線是不產生共振和風噪鳴音,所以敞篷車在頂棚的NVH上需要做很多細緻的工作。目前採用自動摺疊的頂棚比較多,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、同時也為了節約成本、增加後備箱容積,多采用自動摺疊軟頂的設計,比如歐寶Cascada。

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軟頂摺疊頂棚的結構上,需要集成後風擋玻璃、側框玻璃密封條、頂棚骨架、自動開啟機構的液壓系統等等。重量大約在50kg左右,而硬頂的整套機構重量約為100kg。但是硬頂也有它的優勢,比如高級感、可以與車身同色、對車頂的保護、提升車體整體剛度等等。在頂棚的開閉速度條件和時間上,每家車企的設定不一樣,大家可以看看下面這張直觀的對比圖。

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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,結構上就需要強化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,敞篷車A柱立板是車身最高點,所以很多車型會在A柱裡增加一根擠壓或者內高壓成型的管狀型材來滿足頂壓法規。

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歐寶Cascada在應對車輛在翻滾和側碰時,從減震塔座靠近衣帽架的結構處,有一個液壓機構彈出,配合側面氣囊的使用,保護乘員艙的乘客。

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在應對側碰時,對於敞篷車最大的挑戰不是車身的傾入量,而是側面撞擊對人體頭部的傷害,因為敞篷車沒有頂蓋邊梁,無法去佈置側面氣簾。所以很多敞篷車就開發了一種側面能覆蓋到頭部的氣囊來保護頭部,同時強化側門的防撞結構。

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

另外,剛度和模態本身有對應關係,單位質量的剛度低,那麼模態也會相應的比較低。所以我們會看到Cascada的彎曲和扭轉模態分別只有27和22,而上一代的Astra則更低。

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

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綜述:敞篷車在視覺上的拉風,並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範圍來匹配車型的定位,而不能陷入傳統車型的設計思維裡,鑽了牛角尖。


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