打开网易新闻 查看精彩图片

文|七号宋

大家有没有发现,过去聊汽车安全,车头经常被当亮点拿出来讲。

除了车头重要外,还因为空间大,工程师有足够余量做设计。像沃尔沃的丢轮保命,再比如前保险杠的引导结构,甚至机舱的一根加强杆,都能讲出一套完整逻辑。

但到了车身侧围,画风突变。很多时候就一句话带过:用了多少MPa的高强度钢。

那是车身侧围不重要吗?当然不了,甚至因为车身侧围没有传统意义上的溃缩吸能区,汽车侧碰更危险。车身侧围不讲,难讲,是因为要在钢丝绳上跳舞——空间太狭窄,留给技术创新的空间不大。

打开网易新闻 查看精彩图片

还好车企没有放弃,今天我就挑三个典型思路,给大家讲讲车企是怎么强化车身侧围安全的。

从“一根梁”到“一整套结构”

早期汽车车身侧围很单薄,甚至还出现了类似于金鱼眼视角的A、B柱结构。虽然我们可以不断强化A、B柱的钢板强度,但提升实在有限。

汽车如果侧面撞到电线杆或者石墩,受力面积很小,那就更危险了。一根梁要么扛不住,直接塌;要么做得很硬,把冲击几乎原封不动地传递给车内乘员。所以虽然车身侧围空间窄,但该有的结构也不能少。

现在主流的车门结构,已经变成一个典型的多层体系,可以理解为三步协同工作。

第一层,材料强才是真的强。

车身需要采用高强钢甚至热成型钢。它要在碰撞初期提供基础刚度,防止侧围瞬间被打穿。但和过去不一样的是,现在的防撞梁并不会追求完全不变形,而是会在达到一定载荷后开始参与吸能。这么做也好理解,就像拳击手并不追求死肌肉,活的肌肉更柔软,反而更抗造。

打开网易新闻 查看精彩图片

第二层,内板加强结构,把点撞变成面受力。

这是进化里最关键的一步。现在的侧围内板往往会通过局部加厚、加强筋、多层拼焊等方式,让结构从单一承力,变成整体参与。

当冲击发生时,力不再集中在一根梁上,而是被扩散到更大的区域,再通过连接结构传递到A柱、B柱以及门槛。简单说,就是从被一根梁挨打,变成整个车身侧围一起分担。

打开网易新闻 查看精彩图片

图注:虽然我们肉眼看侧围都是银白色的钢,但其实侧围内板钢材并不相同。这张图就直观展示了一种钢材分布情况,颜色越深,代表强度越高。

第三,既然材料强度有上限,那就用结构突破上限。

天生的武学胚子更不易得,武侠里多少人死练就是比不上张三丰。这说明结构做得好,往往事半功倍。防撞梁和内板之外,现在很多车还会加入发泡材料、蜂窝结构等吸能层,这一层不负责抗侵入,重在控制侵入速度。这点非常关键,因为人体伤害很多时候取决于加速度峰值,而不是单纯的侵入量。

比如蔚来的蜂窝结构的铝合金门槛梁,大众MEB的三明治门槛梁,都是类似逻辑。

打开网易新闻 查看精彩图片

B柱溃缩点:该硬的地方硬,该让的地方要会让

侧碰安全最依仗B柱,非常值得为它单开一页。直觉上,B柱应该越硬越好,但工程上并不是这么处理的。这是因为如果整根B柱完全刚性,碰撞能量释放路径反而会受制约,会更直接地传递给乘员,尤其是胸部和骨盆区域。

所以现在的主流思路是在B柱内部做分区设计。类似于金钟罩铁布纱,一部分负责抗住冲击,一部分负责吸收冲击。通过材料强度分布、厚度变化、激光拼焊等方式,B柱内部会形成强弱区域。高强度区域优先承担载荷,防止结构侵入;而在特定位置,则允许结构发生可控变形,用来吸收能量。

打开网易新闻 查看精彩图片

图注:金钟罩‌以气贯周身为主,强调‌内气动态缓冲‌,属“吸收+分散”冲击;‌铁布衫‌侧重‌体表筋骨硬化‌,更偏向“抗住”钝器打击,但对尖锐物仍需卸力。

大家不妨看看NCAP的测试要求,我们会看到B柱除了有入侵量要求,对不同区域也会不同。在侧碰,尤其是MDB移动壁障侧碰中,B柱通常会被拆解成不同高度和区域来评估。

打开网易新闻 查看精彩图片

图注:不同区域,对应不同的安全优先级:上部区域更关注头部空间和侧气帘展开空间;中部区域:核心是胸部压缩量(最关键伤害指标之一);下部区域:骨盆受力与门槛结构配合。

所以法规也认可,不一定整根B柱越硬越好,不同区域也可以有不同刚度策略。从结果来看,有些车B柱会发生一定变形,但乘员伤害控制得更好,这是合理的。当然,如果B柱完全断裂了,那也不行。比如下图这种,那就是只得其表不知其里,B柱发生完成断裂,对车内人员伤害会很大。

打开网易新闻 查看精彩图片

一体式门环:把侧围变成一个整体结构

太极拳厉害,是因为它‌不直接硬抗‌,对方推来时,腰胯微沉吸收,同时引导其力偏离重心,随即反击。那一体式门环也有类似逻辑,它很会卸力。

为什么“环”很重要,是因为在结构力学里,闭环结构受力更均匀,刚度更高。像最近大热的F1,它使用的碳纤维单体壳车身就是这种环结构的极致表达,因为是一体受力的,即便超过300km/h车速撞击也能保整车手安全。

打开网易新闻 查看精彩图片

传统车身侧围,A柱、B柱、C柱和门槛之间,虽然连接在一起,但更多是节点式的连接,依赖焊点和局部结构传力。而一体式门环,会尽量减少中断,让这些关键部位形成连续结构。这样一来,碰撞时的力就不再集中在某一个点,而是沿着整个环状结构分散。

当然,这么做也并不容易。直到极氪8X的一体式双门环出来,这个思路我才感觉更上一层楼。它在内板大面积使用接近2000MPa级别的超高强钢。这种材料研发难度高,而且这类材料不容易成型,还挺难满足以毫米级尺寸为考核的车身结构。极氪8X能用,肯定是工艺上花了大功夫。

打开网易新闻 查看精彩图片

在解决了材料和制造问题后,它一大特色是把A/B/C柱和门槛通过加强板连成完整路径,让力可以连续传递。传统结构中,大量焊点其实是潜在的薄弱位置,而一体化设计会尽量降低这种不连续性。

很多人会觉得,这种越做越硬的结构,会不会和B柱的可控溃缩相冲突。其实两者解决的是不同层级的问题,门环解决的是整体刚度和载荷分流。B柱溃缩点,解决的是局部能量吸收。一个负责把力分开,一个负责把力吃掉。两条路线做到极致,都是好方案。

打开网易新闻 查看精彩图片

总结

回过头看车身侧围安全这件事,其实挺反直觉的。它从来不是简单的越硬越好,也不是单点强化能解决的问题。真正的难点在于在极小的空间里,让结构既能扛住冲击,又能按预期方式变形,还要把人体伤害控制在合理范围内。

要在钢丝绳上跳舞,就要搞明白力往哪里走、结构怎么变、人承受多少。而所有这些设计,无论是多层防撞梁、B柱溃缩点,还是一体式门环,本质都是把不可控的碰撞,变成可控的能量管理。

还是很感叹,车身侧围空间很小,安全难控制,还好车企没放弃。

打开网易新闻 查看精彩图片