沃尔沃安全车身设计

作者：Kermit Whitfield

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 在1999年福特收购了沃尔沃轿车分部没多久，沃尔沃的工程师就感到大吃一惊。令他们吃惊的倒并不是来自福特这个美国新东家提出的新发展要求，相反却是福特各个部门的工程师发来的大量非正式技术咨询，他们对沃尔沃强大的车辆安全设计能力表现出了强烈兴趣。位于瑞典哥德堡的沃尔沃轿车安全中心副主任Thomas Broberg说道：“对此现象，我们最后不得不加以控制，以保证我们的工程师能有时间做自己的工作。”大部分技术咨询都围绕着车身工程这个领域，而当福特要求沃尔沃帮忙制定其全球安全工程技术战略时，此种现象更加突出。福特的解释很简单：几十年来，沃尔沃设计了不少汽车工业界最为安全的轿车车身，那还能有谁比沃尔沃更适合为福特品牌做同样的工作的呢？ 内部首先考虑 沃尔沃车身结构工程师Mattias Bergwall解释说，他和他的小组设计轿车车身的第一步工作并不是直接创建一个原始的车身外壳模型并随后根据参数确定内饰，而是恰恰相反，首先定位于车辆的乘客并从他们的角度开展工作。“我们没有乘坐，怎么能将轿车设计得更安全？”， Bergwall称，“我们更愿意首先从各种位置观察乘客，并试着决定将来我们可能采用何种抑制系统，然后我们再在这个基础上建立车身和装配目标。”这种决定设计方案的方法对于很多汽车制造厂商来说也许相当陌生。举个例子：动力系统一般都被看作极为神圣的部分，给了尺寸之后，车身工程师将不得不围绕这个尺寸进行工作，禁止任意的修补改动。而在沃尔沃，情况却并非如此，没有比乘客更为神圣的事物。因此，可很自由地调整动力系来增加碰撞时候的缓冲空间或降低车内空间的破坏。最近的两个开发项目对此作了阐明。在设计开发S40紧凑型轿车时，沃尔沃进行了原型车的模拟碰撞测试，原型车上不安装发动机，然后根据测试结果重新调整辅助件（蓄电池和制动助力器等）来与碰撞后的发动机室空间相匹配，而不是直接为已定的发动机尺寸设计空间。通过这种非传统的方法，S40为乘客获取了额外的200mm的碰撞缓冲空间，而整辆车的尺寸比前任车型却减少了48mm。Broberg对接下来即将推出的XC90 V8发动机描述称：“我们到目前为止一直致力于设计工作，使得这种横向装配的V8发动机能满足我们的碰撞测试，要知道我们在整个福特汽车公司的产品库中都找不到这么一款合适的发动机能不改动其组件而直接适用”。因此他们设计了一种新的紧凑型60。发动机，仅25英寸宽，适于装入碰撞后的空间。Broberg总结出了车身工程的一套哲学：“你必须在最开始就对你的安全设计工作的难度持有足够的心理准备，否则你就会开始想，‘啊，我设计不出，因为我们没有那种动力系统’”。 重量与安全 Bergwall认为对他的车身设计小组来说，最大的挑战就是确立好安全和重量之间的平衡。过去，沃尔沃通过增加车身部件的方法来解决安全问题，比如它的SIPS（侧位碰撞保护系统），该系统在车座下安装钢管，将侧部冲撞力传送到轿车中央部位的碰撞盒，但是这种安全装置增加了车身重量，沃尔沃一直在寻求更好的设计。因此，沃尔沃的工程师在对现有结构进行重新设计时变得越来越聪明，不用增加额外部件即能有效吸收更多冲撞力。一个很好的例子就是对XC90前车身结构的重新设计。S80曾经是沃尔沃安全设计的黄金标准，但是工程师们发现了一种本质上完全不同的设计，能使XC90吸收与S80等量的冲击力，而整车重量却更轻。Bergwall解释说：“对于S80，我们在轮罩拱周围设置侧部构件梁来吸收冲撞力。这种理念依赖于横梁与节点的弯曲能力。而XC90的设计理念则是，提供一种架状结构，用压力和张力来取代弯曲力。我们使用节点横梁来作为前部结构的最终结构性构件。在S80车型内，它只是转向齿条的托架，而现在我们将它作为碰撞系统的结构部件来使用。这的确是一种有效降低汽车重量的系统。” 同时，沃尔沃对汽车材料也愈加关注，以在降低重量的同时仍能达到安全标准。在新的S40车型中使用的钢材等级指明了公司的思考方向。最基本的思路是在车身外部承受主要冲击和最易发生变形的部件采用高强度钢，然后将冲击力根据钢材等级不断传递，使得变形越来越小，直到到达坚硬的乘客车厢外壳。为加强车身强度，将这种材料策略和实际的设计理念相结合，构成了沃尔沃方法的基本部分。正是由于他的基础性，常常使其他人忽然发现：沃尔沃的车身部件都很少，但是很大，这是为什么？而感到奇怪。Bergwall的回答很简单：“如果你做了两个必须连接起来的部件，那你永远会有一个脆弱的连接点。”当被问到车身工程技术未来的走向时，Bergwall又重复了同样的观点：“我们的一个梦想就是彻底告别点焊，因为你已经无需点焊就可以以更高效率，制造强度更高的车身。”当然，别指望这个会很快实现，但是就如同其他促进车身更安全的办法一样，沃尔沃正为此不断努力。 这种新型S40车身展示了沃尔沃的最新车身设计。它使用了四种不同强度的钢材来吸收和管理碰撞力。前保险杠的低速变形区域包括了一根高硬度硼钢横梁，并连接于纵向构件来形成"碰撞盒"，而这种"碰撞盒"很容易替换，价格也不大。当发生高速碰撞时，由具韧性的高强度钢制成的侧部构件可吸收大部分冲力。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (4/25/2005)