车身优化科技

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  能进入到位于上海的泛亚汽车技术中心可不是一件简单的事,毕竟这里隐藏着太多的汽车核心技术机密。一进去,我的眼睛便不由自主地左顾右盼,路边停着太多的带着伪装的车辆,让我目不暇接,不过这些都不是我今天的目标。我今天来到泛亚汽车技术中心是要去它的碰撞实验室,一辆雪佛兰探界者已经在试验台上,其碰撞结果会怎样?对于大家来说都是一个未知数。
  随着警报过后的发射报数“5、4、3、2、1”,大家都屏住了呼吸,好像万物都冻住了,就像是火箭将要点火升空。只听“碰”的一声,世界好像再次凝固了。一切都成为了结果,汽车安全气囊充气后散出的烟雾在慢慢散开,A柱后完好的雪佛兰探界者打着双闪展现在场地中央,车上的乘客还保留着碰撞时刻的姿态,就像这一刻永远刻画在了他们的记忆中。
  一切都很成功,这是一次完美的碰撞试验,碰撞结果相当完美,相信通用的工程师们悬着的心也落了下来。泛亚技术中心整车安全集成技术总监沈海东来到车前,满脸笑容地对大家说:“从当前车辆的受损程度看,碰撞结果很完美,车身的安全结构保证了驾驶舱的完好。”接着工程师用拉力计轻轻拉开车门,完全是我们正常打开车门的力度。指着车辆的双闪,工程师解释说碰撞后车辆的电力系统完全正常。这精彩的结果也深深烙印在了在场的每一位记者脑海里。
  这次是全新探界者的中国首撞,也是为下半年的C-ncap考评做预热。我们可以看到,测试车内安置了四个假人,两个成年男性的模拟假人,一个成年女性和一个坐在儿童座椅内的儿童假人,这样的工况也是符合当前C-ncap碰撞的标准。另外,以50km/h正面撞击壁障之后,由于安全车身结构的设计,探界者前脸溃缩明显,同时发动机支架自动断开,让发动机下沉,目的也是为不侵入乘员舱妨害乘员安全。此时,直观地看车身,探界者的乘员舱丝毫没有形变,包括前风挡玻璃的完整性,以及A柱无形变。值得一提的是,在确保车内电瓶有电的基础上,碰撞之后,车锁自动解开,便于车外的人员参与救援。提到救援,首要任务是开启车门,而探界者在高安全架构车身的标准开发下,它的四门并未变形,车外人员能够不费力地开启车门。
  泛亚技术中心整车安全集成技术总监沈海东表示,首先说安全层面,从上汽通用到美国通用,整体开发理念都是围绕着安全。探界者的开发经历了两个阶段,早期它在北美的碰撞安全中心进行开发,后期的整车制造以及整车的验证在泛亚技术中心安全实验室进行。全新探界者继承了一个很强的安全基因,因为上一代探界者获得了美国最高的IIHS碰撞中的TOP Safety 的评分,这也是最高的安全评价。可以说,全新探界者最初就按照最高的安全评价来开发,不过全新探界者在这一代将面临更严苛的安全法规,所以在用料方面,全新探界者做了更多的优化。
  作为具有实力的城市SUV,全新探界者在碰撞后还获得了OnStar安吉星系统的第一时间“关切”问询。碰撞之后,如果安吉星呼叫多次无效,那么安吉星会自动定位,并代为报警以及联系救援。可以说,在事故之后,第一个和你沟通的就是安吉星系统了,这也给人一种非常暖心的感觉。
  结果很完美,而又有哪些实实在在的核心技术在支撑着这完美的结果呢?我们还是来到通用的试验室,看看雪佛兰探界者拥有良好安全性能的秘密所在。
  通用工程师表示,雪佛兰探界者基于通用汽车全球最新一代中级SUV平臺打造,在探界者的开发过程中,做了大量的结构上面的优化。在当初开发的时候,经过了超过950万小时的CAE的计算,做出来的结果比上一代减重了180kg,刚度又提升了30%。探界者整车采用的笼式座舱结构,从开发理念来讲,通用汽车的安全开发并不是保护车,车并不是安全实验所要保护的重点,而是主要保护人。从最初的保护驾驶员到后来的保护乘员,到现在延伸到保护车外的行人。
  一般我们接触的钢材的屈服强度大概在200Mpa左右,而探界者应用的超高强钢屈服强度在1500Mpa左右,有几何基数的上升。所有超高强钢都用在乘员舱的周围,目的是保证乘员舱在高速碰撞之后的完整性。如何在碰撞之后使乘员保持在一个空间相对稳健的框架下,是通用安全开发的基础。把最好的,强度最高的钢都用在笼式座舱的周围,所以在车辆安全设计的时候,并不是只看它用多少的高强钢,关键是看它的钢用在什么地方,所谓好钢要用在刀刃上。探界者在重要的结构拼接处和重要的承载截面上都采用了高强度钢级别以上的各种类型钢材,包括超高强钢,结构优化,不以减轻重量为目的。这是一个集成的概念,不单单是安全,还有噪声、操控、耐久等,平衡之后的车身既减重,又平衡。探界者的车身和底盘由通用北美团队全新设计调校,驾控性能也进一步提升,为用户带去更轻盈、更敏捷、更高性能和更具燃油经济性的驾驶体验。
  如何达成车身优化的呢?原来大量采用减重孔、短凸缘、圆齿凸缘等零部件形态,采用TRB变截面滚压技术,设计不等厚度热成型钢部件,在需要强度的地方加厚钢板,其余部位降低厚度,达到减重不减强度的目标。另外,采用多材料战略,将适合的材料用于最适宜之处,合理使用钢材,在高碰撞性能和制造塑型两者间取得平衡,为每个零部件选择最佳材料。高强度钢与超高强度钢使用比例高达82%,达成车身优化目标的同时也大大提升了整车被动安全防护能力。热成型钢使用比例达到9.1%。其中A柱、B柱、车顶横梁、驾驶员脚部护板均使用了具有超高强度的热成型钢材,屈服强度能达到1500Mpa,超过普通钢材最高强度的4倍之多。
  在A/B柱,铰链柱采用先进的热成型工艺,在门槛梁上采用先进滚压成型工艺,材料强度达到1500Mpa,这些高强度的零件是抗侧碰以及发生翻滚时对抗巨大冲击的利器。后舱的后纵梁及5#/6#梁使用了热成型材料零件,大大增强了车内乘员和油箱的安全,最大程度预防追尾时对后排乘员的安全和油箱造成损害。   采用先进的拼接、制造工艺:在不影响车辆质量与性能的基础上减轻车重。大量运用轻量化高分子材料结构胶,包含127.6m结构胶及32.5m油漆胶。结构胶的使用能令车体更轻,并增加车身刚性、强度和耐久性能;油漆胶为密封胶和防腐胶,能达到国际最先进水准的10年车身防腐。关键部位(驾驶座和副驾驶座椅下方地板)的超高强度钢引入最新的TRB变截面滚压专利技术,有效提升抗弯能力,捍卫美系SUV的高安全口碑。(*TRB变截面滚压专利:这是实现高性能的车身优化结构中创新的解决方案,钢材从德国进口,在冲压成型之前,先将特定区域的板材压薄,当冲压成型之后,非承载部位就可以避免不必要的材料浪费,减轻重量但是安全性能表现提升。)
  生产探界者的武汉新工厂是继上海金桥凯迪拉克工厂之后,上汽通用汽车旗下又一座全以太智能工厂,其车身车间拥有100%的自动化率,同时还有效率更佳的柔性化生产工艺,是目前国内最先进的车身生产线之一,以高标准制造工艺,确保探界者的卓越安全品质。工艺亮点有等离子钎焊、激光钎焊、Arplas焊、柔性滚边系统等。
  探界者的窗框处首次采用等离子钎焊工艺焊接,具有焊接速度快,焊缝宽度小,零件变形小的优势。激光高能量快速加热完成探界者顶盖的钎焊。激光钎焊的优势是对板材变形影响小,强度高,安全性更高,并且有利于提高车体防水密闭性能,而且新技术的使用改变了车顶原始沟槽加密封条的设计,造型上更加美观。Arplas焊接可以减小焊点上的压痕以及钣金件的形变,相比普通焊接形式,能带来更优质的成型工艺。在探界者的尾门及尾灯部分采用的是Arplas焊接工艺。采用国外技术领先的机器人自动滚边设备,实现侧围后轮罩处内外板的折边连接。该工位可兼容多种车型柔性制造需求,不仅可保证连接处整体强度和刚性,还能提高零件成型外观质量,造型更加美观。在探界者的车身顶盖,以及轮罩处都采用了这样的工艺,不仅美观,而且触感平整。
  發动机舱的前纵梁采用了弧形开口状的创新设计,可以增加前方碰撞吸能区的覆盖范围,即使遭遇了小重叠率的前碰事故,纵梁的承载依然能有效降低对乘员的伤害。同时,弧形伸展的纵梁相比笔直的设计,长度方面可以更长,当碰撞发生时,更多材料参与变形吸能,使得传递到乘员舱的碰撞能量进一步减小,极大地提高了前碰的安全性。乘客舱内的优异结构梁布置能将高效的力分解到其他方向,避免乘客在碰撞时候受到伤害。
  探界者前后副车架均采用全框6点式连接结构,确保底盘刚性,同时运用高强钢冲压焊接技术,有利于增加连接刚度,提升车辆纵向、横向刚性及整车扭转刚度。前悬采用增强型优化设计的麦弗逊独立结构,部分铝制结构轻量化设计,赋予车身极佳的转向响应。同时,通过将弹簧和阻尼器的负载独立传递至车身,达到减震的效果。后悬架采用四连杆独立结构,确保车辆在高速转向时两侧车轮始终与路面保持最佳接触,进一步加强车身稳定性。整车刚度较上一代提高30%。传动轴采用紧凑轻量化无法兰面连接的高速等速万向节(类似设计在保时捷卡宴亦有采用)设计,相比传统十字轴带法兰面设计大幅降低了产品重量,降低整车油耗。更坚固的车身结构能够让工程师在悬架系统调校过程中,减少对底盘变形情况的考虑,从而更专注于针对乘坐舒适性等驾乘属性进行精确调校,带来更富乐趣的操控体验。
  探界者大量采用轻量化环保LASD液态水性阻尼材料,车内多处采用环保隔音材质,让SUV也具备轿车一般静谧的空间。其中,LASD液态水性阻尼材料用于降低噪音;吸音棉用于吸收噪音(包括车门、尾门、前舱盖内的吸音棉;顶衬吸音棉、A柱及B柱吸音棉、后备厢内的饰板吸音棉);隔音垫用于隔绝噪音(地毯、前围隔音垫、轮罩隔音垫、后备厢盖等)。
  车身优化所带来的产品优势:更安全、更具操控性、更静音、更省油、空间更大。领先的车身结构设计,带来高效的能量传递路径,成就满足全球五星安全碰撞标准的强悍车身。在车身结构中战略性应用高强度和超高强度钢,打造无比坚固的“安全笼”式车身。同时拥有安全约束系统,在发生碰撞时用于管理碰撞能量并保护乘员。更坚固的车身结构能够更好地降低噪音和震动,带来更安静、平稳的驾乘体验。同时,通过阻断噪音和震动路径,减少吸音和其他耗材的使用,为探界者总体重量的减轻做出了贡献。车身重量的减轻更改善了燃油经济性。探界者配备1.5T和2.0T发动机,百公里综合油耗仅6.7L和8.3L,是同级中的佼佼者。
  总的来说,全新探界者是基于中国和美国两个国家的安全标准开发的,就像它的两个阶段,前期在北美安全实验室开发,后期则来到中国在泛亚开发。无论是设计阶段,还是研发阶段,以至于后面的测试阶段,探界者都完全达到甚至高于不同国家法规的安全标准,而这也是成就其“年度最安全车”的称号。
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