【车叔讲堂】车架结构与安全有何联系？

我们先来看看此次碰撞测试的实际情况，2019款帕萨特280TSI车型25%偏置碰撞中，该车型A柱完全断裂、变形，导致驾驶员正前方安全气囊发生偏移，没有很好地起到保护驾驶员的效果。

单就此次碰撞测试来看，该车型在车体结构与溃缩吸能区域的布置上存在设计缺陷，而不仅仅是材料问题。在美国IIHS的相同情况碰撞测试中，美版passat同样出现了A柱形变的情况，这足以说明该车在乘员座舱部位的车体刚性不足。

那么，是什么影响着汽车的车体强度，在发生碰撞时，又是哪些结构能够保证乘员人身安全的呢？这就需要从汽车的车架结构说起。

一、汽车结构的主心骨

正如人体是靠骨骼架构支撑起来的一样，汽车作为一个多结构、多部件的现代工业集合体，也有它的“骨架”，那就是车架。一辆车，无论有多少部件，无论车身外板结构还是底盘悬挂，抑或是引擎变速箱，甚至连内饰部件与座椅，都直接或间接地连接在车架上。打个比方，车架好比人体的骨骼，而其他部件如同人体的各个器官，被骨骼保护着。所以，一辆车的被动安全性首先和车架结构强度以及车架的碰撞能量溃缩方式密切相关。在车辆受到外部冲击时，车身受到的冲击需要由车架来承担，那么它必须要有足够的强度和刚性来确保受到冲击的时候不会轻易变形，并且在长时间受到震动时又要有足够的抗金属疲劳强度，以保证车架在长时间的使用中不会因路面震动和轻微冲击而变形。

汽车在行驶在的时候，车身受到的冲击力是各个方向的，举个简单的例子，当车辆右前轮压到凸起物时，由于右前轮被垫起，而左后轮处于低位，车架就会受到一个扭转力矩，当然在此之前，悬挂避震会率先处理路面冲击，但是扭转力矩是要靠车架承担的。因此在许多厂商的广告中，就会出现XX车型的新款产品比老款产品的车身扭转刚性提高了百分之多少，就是在说车架的抗扭转刚度。

近两年各家厂商为节约开发成本、提高研发效率，模块化平台的概念被运用在车架生产上，使车架结构更为灵活，在不改变整体设计的情况下，生产平台可以根据实际需求对车架进行加长或缩短，有些架构还支持空间布局以及高度、宽度的变化，使一台车架不用重新设计就能运用在多款车型上。这方面比较有名的有大众的MQB平台，丰田的TNGA架构等。

二、非承载式与承载式车身

早在1886年1月29日，已成为德国机械工程师的卡尔.本茨将其研制的单缸汽油发动机安装在三轮车架上，造出一辆不用马拉的三轮车，世界第一辆汽车就此诞生。

而这台脱胎于马车的汽车在之后的60年中，给汽车车架与车身之间的关系定了型。这种结构也就是非承载式车身结构，即车身搭载在一副单独的车架上。在工业流水线成规模之前，汽车大多都是工匠手工打造，而车身造型也在不同工匠手下变得多种多样，因此当车主对自己的座驾审美疲劳时，可以让工匠单独打造一个新的车身然后装在原来的车架上。如同乐高玩具般有趣。

除了可以更换车身的特点以外，非承载式结构还有许多实用的优点。早期由于工业水平有限，材料以及结构设计还不是很完善，汽车车身无法单独拥有足够的结构强度，因此必须使用大量钢材打造的车架来使汽车达到强度标准。这一方法无疑降低了材料力学的标准，让起步时期的汽车工业得以蓬勃发展。就算是在今天，在一些大型客车、载重货车以及硬派越野车型上，依然能够看到非承载式车身结构，其高扭转刚度、高车体强度的特点非常适合车辆高负载或是在非铺装路面上稳定行驶。

但是随着工业科技的进步以及道路交通改善，车辆的制造及使用环境都与之前大不相同，传统承载式车身的缺点也就暴露出来了。由于车身与悬挂之间隔着车架，这就导致车辆重心偏高，在货车或其他大型车辆上这个缺点尚不明显，但是在小型车辆上，这个缺点就是比较致命的了，过高的重心会让车辆在快速转向时极其不稳定。另外，厚重的车架也会过多侵占乘员空间，使本来就非常紧张的车内空间更加捉襟见肘。因此，将车架与车身结合为一体的设计浮出了水面。

那就是承载式车身。

承载式车身与非承载式最大的不同就是没有了单独的车架，而是将悬挂机构以及副车架直接连接在车身之上，让车身充当整个架构的骨骼。现代的小型轿车，城市SUV甚至部分轻型越野车都采用了这一结构。它不仅增加了车辆空间的利用率，减轻车体重量，更重要的是它降低了车身的重心，能够在铺装路面上给驾驶者提供更为可控的操纵体验。

三、优秀车架的必备素质

1.  高刚性，高抗扭转刚度，高结构强度以及科学合理的溃缩区间。

“硬”是车架的硬指标，但是这不意味着这是衡量车架好坏的唯一指标，通过不同强度材料的搭配布局使车身在发生碰撞时部分区域能够及时溃缩吸能，从而保证关键部位的完整，为乘员提供足够的安全性能。同时抗扭转刚度也要保证车体对悬挂有足够的支撑，能够应付来自路面的冲击，使行驶具有较高的稳定性。

2.  轻量化。

轻量化有助于减小整车转动惯量，有助于车辆的加速和刹车、转向性能，同时也能够降低能源损耗，达到节能减排的目标。

在运动型汽车、性能车、跑车的研发中，轻量化是一个非常重要的技术指标，因此有实力的厂商会使用多种新型材料和设计来制造车身架构，如碳纤维单体座舱等。

3.  多延展性

同平台多延展性是现在众多车企所追求的目前，也是能够扩大企业利润的有效途径。而模块化平台的运用将会使同一车架结构有更多的可变性与延展性。