sponsored links

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

文 | 嗷嗷胡

除了網際網路上喜聞樂見的“雲評”車禍時間,車身鐵殼子,大概是一輛車上最沒人在意的東西了。

雖說大部分正經車企,都會在媒體資料包裡放幾張車身結構圖,也常常在釋出現場擺出白車身展具,但在很多哪怕是從業者眼裡,這些五顏六色摸不著頭腦的玩意兒,能得到的待遇多半也就是一筆帶過。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

低難度猜車

人們會關心發動機馬力有多大,會關心油耗電耗是多少,會關心車內大屏多少寸,會關心豪華配置有多少,會關心舒適性表現好不好……誰能想到看似平平無奇百年不變的鐵殼子,居然也能影響這一切?

揭開真正的“殼”

我們經常說的所謂“白車身(body-in-white,BIW)”,指經過沖壓和焊接、但未經塗裝的整個車身結構,通俗講就是大家理解的“車殼子”或“車架子”。

一般來講,白車身在範圍上,需要區分包含、不包含覆蓋件兩個語境維度。車身覆蓋件,即車門、前機蓋、尾門/後備廂蓋、翼子板等(俗稱“四門兩蓋”),通常是不參與整車剛度建設的。換言之,它們才是真正的“只是個殼”。翼子板保險槓被腳踏車撞癟,和車身安不安全真沒關係。

像車門與車身主體的連線,其實就只有轉軸和鎖銷幾個點而已,對於車身受外力發生的振動形變,它們並不能“幫上忙”。(但覆蓋件對碰撞有一定作用,如車門內基本都有防撞梁。這裡需區分“剛度”與“強度”,請參閱《99%的人都不知道,“剛”和“強”是兩碼事》。)

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

奧迪A4,含覆蓋件的白車身

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

這是去掉覆蓋件的A4白車身

覆蓋件就像車輛內飾一樣,反而會受車體振動形變的影響。因為它們更換起來很簡單,不影響車身主體結構的原有設計,海外車型引入國產有時會出現“鋁換鋼”的現象(本人對此不置可否)。不過由於覆蓋件對剛度基本無影響,此類改變主要損害的是重量方面。

覆蓋件會佔到白車身總重的1/4-1/6,極端輕量化的超跑會更低。一些運動效能車在門板、前後艙蓋、車頂使用鋁材乃至碳纖維,但由於覆蓋件本身重量不佔大頭,減重和降低重心的實際效果有限(尤其與視覺效果比)。雷克薩斯LC的碳纖維車頂,就只讓整車重心降低了1.2mm。

一般如無特別強調,我們講的白車身都是指不含覆蓋件的狹義概念。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

寶馬M4 CS的碳纖維機艙蓋

越剛,越安靜?

刨去車身覆蓋件,白車身的核心結構才是重頭戲。

剛度是白車身最重要的效能指標之一,尤其是抗扭剛度。這也是你最容易從市面主流渠道獲知的車身效能資料,尤其是在白車身方面下血本的廠商就更愛言必稱剛度。蔚來一直以高達44140N·m/°的驚人資料為傲(確實很高),麥格納出品的北汽極狐也時常炫耀其55000N·m/°的車身剛度。

(不過需要說明,電動車在剛度戰爭上是有天然優勢的。)

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

所謂剛度,即車身抵禦外界應力造成的可塑形變的能力。44140N·m/°,即需要施以44140N·m的扭轉力矩,車身才會發生一度的扭轉變形。顯然這個數字越高,車身抗形變的能力越強,同樣外力作用下的形變越小。

在車輛行駛過程中,路面顛簸、機械運轉都會持續對車身施加應力。我們從宏觀上看,車身是一個堅固的鋼鐵籠子;但微觀上看,車身幾乎無時無刻不在發生著微小形變。在諸如賽道競速或越野脫困這樣的極端情況下,車身形變還會擴大為宏觀影響。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

比如,一些SUV廠商會將車開上交叉軸,在對角線兩輪著地的情況下,測試車門是否能正常開啟和關閉。別笑,真有不少SUV車型在這種情況下,要麼車門因為車身(門框)形變而打不開,要麼打開了的車門再關不回去(開下正常路面才能關上)。這就是車身形變被放大並可視化了。

賽道競速也是類似,在極限駕駛時車身發生的形變,足以讓前後懸架偏離原始設定。所以對於高效能車和超級跑車,車身剛性也是重中之重,所以鋁材和碳纖維被超跑青睞,主要原因便是兼顧了輕量化與車身剛度。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

邁凱倫碳纖維單體殼車身,前後車架是鋁材

說回到非極端情況。

對於我們普通人,車身剛度顯著影響著一輛車的NVH表現,放到日常語境中就是振動、噪聲、靜謐性、舒適性。你在選車試駕時或許未曾想到,舒適性這個所有人最熟悉的維度,影響因素不只是發動機噪音、隔音措施、輪胎、風阻,還有車身。

這是因為車身剛度的高低,直接決定了車身的模態頻率。所謂模態頻率,粗淺理解就是車身的固有振動頻率。中學物理課上體育老師教過大家:任何物體都有一個固有頻率,當外界激勵頻率接近這個固有頻率就會誘發共振,使振動能量顯著增大。曾經有一隊士兵過橋,走著走著橋就被共振震塌了。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

剛度越高模態頻率越高,這好理解,越“剛”的東西越不容易形變,你想讓它共振所需達到的頻率自然越高。在鋪裝路面上,來自路面的振動激勵頻率,與車輛行駛速度是正相關的,所以越是注重巡航舒適性、高速舒適性,就越需要高模態、高剛度的白車身。

車輛行駛中的噪音,除了容易理解的風噪、胎噪、機噪,還有一個重要組成部分是結構噪聲。如果你乘坐某一輛車發現,每到某個速度車子就出現如振動棒一般的劇烈震顫,這就是明顯的因共振導致的結構噪聲急劇增大。

如果車身的剛度過低、模態頻率過低,日常速度下的路面激勵都可能讓車身接近固有頻率而產生共振。越是新一代車型、越是高階豪華車、越是注重舒適性的車型,就越需要高剛度高模態,將車輛被誘發共振的車速儘可能“推離”合法車速上限,離得越遠越好。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

路虎新一代攬勝,車身剛度比上代提高50%,結構噪聲減少24%

為什麼高階車豪華車經常“不知不覺就開快了”,為什麼廉價車往往到某個不算高的速度就有恐懼感,為什麼同樣效能的豪華車比小鋼炮們更“沒速度感”,為什麼強調高速巡遊的“GT”車型會成為一個圖騰——不只是心理作用在作祟。

另外,相當一部分車內異響來自於內飾元件之間的振動和摩擦。所以如果車身的剛度越高,形變和振動越小,工程師就可以允許更小的內飾元件間隙,在我們看來就是“做工更好、更精細”。這同樣是促使廠商,尤其豪華車企提高車身剛度的誘因之一。

不息的剛度戰爭

一分錢一分貨的道理,在大的層面上籠統地看是適用的。橫向比較,同一時代下,高階車往往有著比廉價車更高的車身剛度。縱向比較,看似風平浪靜的車身製造行業,百年來剛度戰爭也從沒停火。

今天,多數主流中型轎車的剛度在20000~35000N·m/°(非常不精確,僅作大致數量級參考),優秀的白車身可以接近40000N·m/°,而40000N·m/°以上則是賓士S級、寶馬7系、奧迪A8這類行政級豪華車的領域。

(衡量車身剛度一般有扭轉剛度和彎曲剛度之分,剛度又存在靜剛度和動剛度之分,為便於理解在此姑且不做區分。)

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

Cayman/Boxster,敞篷車剛度總是吃虧

需要說明,不同車身型別,剛度會有天然的區別。比如之前在《掀背三廂車為何總是不入流?》談到,兩廂車、旅行車、SUV這類掀背車,要想達到同樣的車身剛度就會比三廂車費勁。而敞篷車因為沒有上部結構——無論軟頂硬頂都只是個“棚子”不參與剛度——就更加困難,同樣技術、成本條件下剛度必定墊底。

所以你也就能理解,為什麼長期以來,代表著“最舒適”的車型一定是三廂轎車。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

純電動車帶來了另一個例外。由於電動車在車底需要佈置一塊電池包,而電池包被鋼鐵外殼嚴密保護,堅固的電池殼體歪打正著,成了電動車車身剛度上的buff。比如前面提到的蔚來和極狐,在低得多的售價輕鬆超越了S級/7系/A8的“4萬大關”。

油改電更容易說明問題:寶馬X3燃油版的車身抗扭剛度約25000N·m/°,而電池包直接讓純電版iX3達到了52500N·m/°,奧迪e-tron也高達50000N·m/°。二者售價同樣比行政級轎車低得多,蔚來和極狐並非賠本做買賣。

所謂純電動車是未來,“環保”只是原因之一而非全部。不過,並非所有電動車都將“剛度紅利”兌現了出來,也有一些讓出了剛度優勢換取了省材料成本。整體層面比較的結論,到個體層面永遠要具體分析。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

蔚來ES8/ES6並不是孤例

什麼決定著結構剛度的高低?截面面積、材料厚度、彈性模量,只有這三個因素。

截面面積,比如A柱的整體寬度、門檻的整體厚度高度,這些“柱子”尺寸越粗壯,對剛度的貢獻越大;材料厚度不用多說,同樣截面積,2mm鋼板做的肯定比1mm的剛度高;至於彈性模量,這是由材料本身特性決定的。

彈性模量有一個比較有意思的特點:它幾乎只與材料的化學材質相關。你應該知道車用鋼材往往有高低不同強度的鋼,但不論高強度鋼還是低強度鋼,其彈性模量幾乎是相同的。換言之,一切把“大量使用高強度鋼”作為“車身剛性好”直接原因的表述,都是錯誤的可以直接忽略。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

本田NSX為了視野,靠三維熱彎淬火才讓A柱變細了點

提高剛度不是件容易事,這三個因素都不是“善茬”。增加截面面積?A柱、B柱、C柱關係著視野和盲區,門檻高度寬度會讓上下車困難(所以超跑門檻都很寬),車身內設的橫樑縱梁影響著機艙和乘員艙的空間。

增加材料厚度?依然使用鋼材而僅增厚,車身重量會水漲船高;為了達到同樣的效能,需要更大功率的動力系統;更大的發動機加上更重的車身,又會攜手讓油耗增加。要將車重和油耗壓下去?那隻能砍掉車載豪華裝置,或者減少隔音減振措施——問題又回到了舒適性上。

更換材料?可以,鋼換成鋁、鋁換成碳纖維。鋁的彈性模量雖然只有鋼的1/3,但重量/密度低而可以擁有更大的厚度,從而獲得高剛度(碳纖維與之同理,只是更好更貴)。但鋁材成本是鋼材的數倍,碳纖維則是數十倍起步。如果是鋼鋁混合,還需要焊接以外的其他連線工藝,調整生產線又是成本。

還是本人總掛嘴邊的幾句老話:牽一髮而動全身,有得則必有失,天下沒免費午餐。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

寶馬i8,最後碳纖維才是完美方案,當然除了價格

車身之所以重要,是因為它決定——甚至是定義——了一輛車的先天特性。比如剛度和模態決定了NVH能有一個什麼樣的起點,哪怕後天能靠種種隔音減振措施去提升最終的NVH表現,也總會需要在重量、成本、技術等其他方面做投入或犧牲。

比如車身的輕量化程度,決定了車輛的效能和能耗有一個什麼樣的基礎,當然後天也有種種減重措施、使用更高效的動力系統,但一具輕量化達到要求的白車身,是不需要你捨棄部分豪華裝置、使用更新更復雜更貴的技術作為代價的。

所以我會說,白車身的技術水平和各項效能,作為一個基礎決定著整車各方面的可能區間:地板在哪,天花板又在哪。有點像本科畢業文憑,它不是絕對重要,本科學校不好還有考研機會,到社會最終還要看實際能力;但從社會宏觀上講,一個更高的學歷起點總會導向更符合成功學的人生。

車身是一個基礎,但也只是一個基礎;反過來,它只是一個基礎,卻又為一切奠定根基。

為什麼我一定要你關心“車殼子”?|技術流

作為消費者,其實你很難去準確瞭解到某款車的白車身效能究竟如何,甚至哪怕汽車媒體從業者也多半拿不到足夠資訊。像車身模態頻率,根本不會出現在任何車企的對外公佈資料中。好在車身剛度近年開始受到關注,但也僅限於部分車身投入高、表現好的廠商,願意拿出來作為技術水平背書。

但你至少可以知道車身對於一輛車至關重要的作用和意義,絲毫不亞於大家平時津津樂道的其他方方面面。遍觀消費者認知和汽車媒體行業現狀,“車殼子”處在絕對的被低估狀態。反正影響不直接、解釋不容易、不性感、不爆炸,乾脆大家集體忽略算了。

而假如你認識到了這一切,又應該辯證地認識到,也不能矯枉過正將車身視為絕對重要——實際上就沒有什麼是“絕對重要”。和動力、傳動、懸架等沒什麼不同,車身也只是組成和定義汽車的子系統之一,而最終我們要的是一輛完整的車。

戰略上重視,戰術上平視。

分類: 數碼
時間: 2021-11-10

相關文章

魅族18X虛擬形象“艾克斯”以及PANDAER×閃極聯名移動電源亮相

魅族18X虛擬形象“艾克斯”以及PANDAER×閃極聯名移動電源亮相
今天,魅族科技官方微博稱,魅族18X虛擬形象"艾克斯"亮相,並稱這是手機行業首個NFT數字影象. 海報顯示,魅族18X虛擬形象目前已正式上線全球最大的NFT平臺 --OpenSea ...

這款“賽博朋克”充電寶:支援太陽能充電+透明機甲外殼+IPS彩屏

這款“賽博朋克”充電寶:支援太陽能充電+透明機甲外殼+IPS彩屏
近日,魅族官網上架了一款全新的充電寶-PANDAER X SHARGE 閃極 118W可視移動電源,起售價為699元,今天跟大尾一起了解一下這款產品都有哪些亮點! 閃極 118W 可視移動電源 首先來 ...

極具視覺衝擊力的日式爆裂美學,肆意而浪漫

極具視覺衝擊力的日式爆裂美學,肆意而浪漫
時尚刊的各種造型想必大家都已經看到了. 在追求創意這條路上,設計師與攝影師可謂是煞費苦心,才能讓自己看起來特別一些. 但日本卻總能憑藉其獨有的爆裂美學,在各大刊中輕而易舉的具有其獨特的辨識度. 這就不 ...

160㎡沉寂雅緻三居,只看一眼就淪陷的工業美學設計

160㎡沉寂雅緻三居,只看一眼就淪陷的工業美學設計
本案是一套面積為160平米的三室兩廳,業主將此房屋作用於生活.休閒,提出了幾個核心需求"單身居住"."自我相處空間"."工業簡潔". 設計師 ...

不可抗拒的復古工業格調公寓設計

不可抗拒的復古工業格調公寓設計
工業美學和復古元素組合所產生的裝飾效果也是非同一般的.設計中會出現大量的工業材料,如金屬構件.水泥牆.水泥地.做舊質感的木材.皮質元素等,格局以開放性為主,這些房子靈感來自古老的工廠,具有不可抗拒的復 ...

探營自主新能源品牌城市體驗店 極狐、尤拉、嵐圖誰能吃好這碗飯?

探營自主新能源品牌城市體驗店 極狐、尤拉、嵐圖誰能吃好這碗飯?
當特斯拉將汽車直營銷售模式帶進了中國後,"城市體驗店"概念被越來越多的廠家效仿.在客流量巨大的商圈中開設城市展廳,不僅可以提高其品牌知名度,還可以讓更多的消費者瞭解產品和增強體驗, ...

後雲盤時代,還在折騰黑群?超便捷的私有云極空間Z4瞭解下

後雲盤時代,還在折騰黑群?超便捷的私有云極空間Z4瞭解下
跟著司波圖大大折騰私有云以及軟路由已經兩年有餘,之前也玩過威聯通,群輝,鐵威馬,華碩等一線品牌的私有云,也說得上是個私有云發燒友了,不得不說,看著司波圖大大的影片一步一步配置完後私有云系統真的很有成就 ...

試駕也能沉浸式!極狐汽車讓你在“遊戲”中體驗核心技術

試駕也能沉浸式!極狐汽車讓你在“遊戲”中體驗核心技術
隨著新能源汽車在全球持續發酵,新能源市場也逐步在向高階化轉變.由北汽集團打造的高階新能源品牌--極狐汽車在攜家族全體成員在成都車展亮相後,吸引了一眾消費者的眼光.而今日(9月26日),圈哥就來到了&q ...

新車|即便翻山越嶺,能耗依然出色,高原長途試駕極氪001

新車|即便翻山越嶺,能耗依然出色,高原長途試駕極氪001
文:懂車帝原創 許博 [懂車帝原創 產品] 提到純電動車型,給人們最初的印象是加速快,但續航能力有限,相比燃油車型而言,不能說不具備翻山越嶺能力,只是在遠行的時候,會給人相對嚴重的里程焦慮.而隨著三電 ...

數字認證:用密碼技術護航工業網際網路發展

數字認證:用密碼技術護航工業網際網路發展
10月11日,2021年佛山市工業網際網路安全職工技能競賽在佛山市網路安全宣傳週期間召開.作為競賽活動的一個亮點環節,工業網際網路安全沙龍備受業界關注.北京數字認證股份有限公司(簡稱:數字認證)資深諮 ...

二十年,我的12部手機

二十年,我的12部手機
半個月前蘋果又釋出新手機了,不知不覺iPhone已經出到了13.這幾天突然想起,到上個月我用手機的歷史正好20年.藉著這個念頭,順便整理了下過去二十年間用過的12部手機. 01. 西門子 3518i ...

冒險家狂喜!人類再次住進太空

冒險家狂喜!人類再次住進太空
重回上世紀Space Age, 那時萬物正交響. 相比地心與海底,人們總是對於天空有著更深沉而持久的嚮往. 當第二次世界大戰結束後,美國和蘇聯開始了漫長的"冷戰".此後的十年中,「 ...

2021 遊戲本最新購買清單:爆款、寶藏全都有

2021 遊戲本最新購買清單:爆款、寶藏全都有
遊戲本是筆記本產品在面向遊戲玩家和娛樂市場拓展過程中形成的一個特別品類,因為以極高的效能為目標,需要輔以更大的散熱系統,所以過去很長時間裡都給人傻大笨粗的感覺. 但是隨著處理器和顯示卡技術的進步,遊戲 ...

東瀛奶油小蛋糕——雷克薩斯UX200

東瀛奶油小蛋糕——雷克薩斯UX200
作者 -- 咖加使用者:-llwcc 我對UX200的購買慾竟然有點超過了MINI Cooper. 對UX這款車,我的初定義就是精緻的奶油小蛋糕--小巧,精細,並且可口.但通常情況下奶油蛋糕吃多了都會 ...

45歲的李湘,走到今天這一步,午夜夢迴時她是否後悔過?

45歲的李湘,走到今天這一步,午夜夢迴時她是否後悔過?
說起李湘曾經也是娛樂圈的風雲人物, 她是湖南衛視一姐,要比何炅.汪涵成名更早, 算得上國內第一個走紅的主持人. 只可惜近幾年李湘本人如同身材一樣越來越膨脹, 將自己的口碑一點點崩壞. 李湘是土生土長的 ...

5款R9-5900HX+RTX3070高配筆記本,誰最值得入手?看了簡評就知道

5款R9-5900HX+RTX3070高配筆記本,誰最值得入手?看了簡評就知道
2021年這種以R9-5900HX+RTX3070高配組合遊戲膝上型電腦已經大面積上市,各大電腦廠商也都推出了各自的成熟機型.那麼誰家的產品價效比最高,最值得入手呢?下邊我們就來對5款R9-5900H ...

懂手機的人會選這四款手機:各方面無短板 懂的都懂

懂手機的人會選這四款手機:各方面無短板 懂的都懂
[手機中國導購]在知乎上,有這樣一個問題:懂手機的人會選擇一加9 Pro嗎?對此,不少答主表示,他們非常在意手機的螢幕.效能和拍照,而一加9 Pro恰好在這些方面有著出色的表現,因此,他們會考慮這款手 ...

你的華為有550匹馬力麼?動態體驗賽力斯華為智選SF5

你的華為有550匹馬力麼?動態體驗賽力斯華為智選SF5
[EV視界原創試駕]不同於小米將直接下場造車,早在2019年,時任華為輪值董事長徐直軍就喊出了"華為不造車,聚焦ICT技術,幫助車企造好車". 而今天我們的主角賽力斯華為智選SF5 ...

中國將迎來自己的火星無人機,小米申請“神仙秒充”等商標

中國將迎來自己的火星無人機,小米申請“神仙秒充”等商標
大家好,我是你們的好朋友Z馬小呆.如果喜歡我的文章,就留下一個大大的贊吧(づ ̄3 ̄)づ 1.最近,由我國自行設計研製的火星無人機原理樣機已透過驗收.中國將成為繼美國之後擁有自己的火星無人機的國家!該無 ...

北京環球影城明天開園,由湛江團隊參與建設,劇透來了

北京環球影城明天開園,由湛江團隊參與建設,劇透來了
20年的期盼終於圓夢! 最近備受矚目的北京環球度假區 將於9月20日開園 它是亞洲第三座.全球第五座環球影城主題樂園 值得關注的是 北京環球度假區七大景區中的 "功夫熊貓蓋世之地" ...