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「柱的故事」汽车A/B/C/D柱概念&与碰撞保护的关系

分析汽车结构强度时总会提到“某某柱”,什么是柱呢?简而言之,柱的概念是用作车身结构的加强,字面上的意思就像是“顶梁柱”一样;不同车型有不同数量的柱,比如三厢与两厢轿车只有三个柱,由前至后分别为前档位置A柱,前后门之间的B柱,以及后方三角窗的C柱,结构特点如下。


SUVMPV车型则多出D柱,因为后排三角窗的尺寸加大了很多,车身长度也加长了很多;顶棚与底盘的结构连接需要进行更高强度的加强,所以多出的D柱也会由高轻度钢材打造。


不过不同位置的柱使用的材料强度会有很大的差异,原因在于碰撞测试的局限性。

1:驾驶门一侧的与B柱总会使用所谓的“超高强度钢”,指屈服强度在1500Mpa(兆帕)左右的热成型钢——这是非常理想的钢材。而之所以会使用热成型钢,原因在于NCAP机构或诸如IIHS与CIASI等服务于保险业的车辆碰撞测试机构,其碰撞测试项目中有【25度偏置碰撞测试】,指撞击驾驶员一侧的车头,测试的动态状态大致如下。


偏置碰撞测试只测试驾驶员一侧,因为左舵车的区域为右侧通行,对向车辆的碰撞主要会撞击驾驶员一侧。于是碰撞测试也会测试这一范围,至于上图的测试出现的折断并不具备代表性,此类安全等级很差的车辆毕竟是少数,大部分中高端定位合资品牌以及国产过渡级及以上等级的表现都挺好。因为明知车辆可能会拿去碰撞测试,也明知这一角度的结构需要极高的强度才能有效保护自己的用户,良心车企总不会无视的强度——热成型钢是基础。



2:B柱的碰撞测试也是同理,侧面碰撞测试也是只撞击驾驶门一侧,所以这根B柱也会使用超高强度钢材打造。然而问题来了:副驾驶员一侧是不会参与碰撞测试的,那么右侧的A/B柱使用强度较低的普通高强度钢(屈服强度1000Mpa左右)则成为大部分企业的“共识”,只是很少一些量产车会使用与左侧A/B柱相同的材料,这些车的被动安全保护水平会很高。不过这些车也是凤毛麟角,除了部分自主品牌以外,只有一些定位豪华等级的合资或进口车才会使用。


在了解了A/B柱的功能与两侧强度的差异后,进一步需要了解的是的结构特点。很多人认为实心的才能保证足够高的强度,实际这是一个错误的理解;因为在材料领域中总会提及一个词汇叫做“应力”,需要打造成为各种角度与形状的热成型钢板会因设计而改变应力,弯曲后的钢板可能出现结构阻止的缺陷。为了改善这些缺陷则需要对进行结构的“改造”,比如利用加强筋或者打孔再利用结构加固等等方式;所有开始“千疮百孔”而且挺“消薄”的,实际强度是相当高的。同步同理看似中空且不够强的B柱也会很坚强。


A/B柱的强度缘何高于C/D柱

正面碰撞的概率高于被追尾,在交通事故的统计数据中可以这样定义。而车辆正面碰撞承受的惯性作用力会非常大,因为总会有1~3吨的整备质量。不夸张的说——高速碰撞障碍物时就像是“炮弹”一样撞击,如果障碍物的强度大于的强度,结果自然是车辆结构的变形。的碰撞保护结构是一套科学而系统的结构,撞击力的传导流程如下图所示。


简单描述:防撞横梁承受轻度撞击可以不损坏,重度撞击会将撞击力传递至可被压扁的金属吸能盒。如果撞击力仅足够压扁吸能盒则会就此而止,如果撞击力过大则会通过吸能盒传递至纵梁再传递到。假设撞击力过大造成横梁折断,此时通过纵梁传递至的撞击力则是巨大的,如果强度不够高则会出现弯折,最终会是驾驶室的变形出现对驾驶员的挤压,后果会非常严重,所以必须很强。


B柱固定在前后车门的中间,其结构同时保护了前后排,所以B柱也需要很高的强度。而C柱与D柱之间有翼子板的金属结构进行了相对全面的保护,即使是七座车也不用担心第三排的横向撞击。D柱的强度也不用像一样那么夸张,因为被追尾的概率比较低,且毫不减速的直接碰撞追尾也是不现实的;所以D柱只要能保证撞击力的正常传导,三厢车配合尾箱的“吸能”、/等车型依靠平直尾门与框架的结构强度补偿则可以达到合格的安全保护等级——当然以工程塑料尾门打造的某些车辆不在讨论范围内。


安全保护等级——覆盖件并不起到绝对作用

很多消费者在购车时总会按一按板或引擎盖,以能否按得动或用多大力量能按动,作为评价安全等级的标准。然而这是非常不科学的方式,因为这些所谓的“铁皮”或“钢板”更多作为装饰作用,真正起到保护碰撞保护作用的是的框架,也就上上文配图中的结构图;结构的概念就像是人体的骨骼,支撑起人体站立(形成形状)的是骨骼框架,而外部的钢板就像是人的“皮肤”,起到的是美观与一定程度的防护隔离作用,并不起到碰撞保护效果——充其量是碰撞中防止碎片飞溅到车内。


所以覆盖件(“铁皮”“钢板”)的薄厚并不是重点关注点,很多在CNACP或CIASI两大机构测试中拿到优异成绩的,这些车的“铁皮”可以轻松按得动;然而这只是为了进行轻量化,实现有效的节油而已。而某些碰撞测试成绩极差的,其“铁皮”厚度超1mm感觉会很坚实,只是这些车的真实防撞能力会很差,覆盖件的厚多多少少有一些“掩盖”“掩饰”的味道。


总结:A/B/C/D柱的强度总是越强越好,但在不可能都很强的前提下,至少与B柱要使用热成型钢打造。不同品牌的大多会公布用料的比例数据,参考这些数据可以大致判断车辆的被动安全水平;至于没有数据公布的车辆不能一概而论品质低,但是也确实会令人有些疑虑,好在这些车以冷门车为主。其次数据中所谓的高强度钢比例占比多少只是账面数据,其中涵盖了600/1000/1500左右三个等级的钢材,其中1500Mpa左右的热成型钢占比往往不具体描述,这就需要对应结构图进行简单分析和计算了。

安全的才能让人放心的驾驶,在选车时更多关注才是老司机。


编辑:天和Auto-科学岛

责编:天和MCN

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