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【技术科普】V60与前辈相比,车身改进在哪里?

阅前提示:本文为技术科普,已经尽量在本人能力范围内将内容直白化。建议有相关基础和了解的朋友阅读,如果有哪里不理解也欢迎询问。除了车身安全优化科普,本文也介绍了汽车车身安全开发的相关要求和过程和SPA平台的一些特征。部分内容涉及到内部资料,仅发布于bilibili,请勿复制粘贴到其他平台,更不要断章取义,否则可能会对本人造成困扰,谢谢。

V60部分

开发背景:V60(V432),于2015年立项,2018年5月进入SOP,在沃尔沃产品里属于研发进度比较快的项目。

第一次验证原型时被拍到的mule car


第二次验证原型时被拍到的mule car

虽然没有参与V60的开发,但是在我刚工作时跟着师傅参与了一些S60的CAE方面的末期开发,项目结束后就被踹到了NVH测试。得益于SPA,S60和V60有很多共性,我也算是略微了解V60的情况。如今也成为了V60车主,但是是倒霉的2022款,啥奇葩毛病全遇到了...这可不是开发的问题,与我无关啊...

又不是不能开.jpg

白车身

V60与S60白车身区别


V60白车身


与第一代V60白车身的对比

与老款V60相比,新V60在高强度钢上的用量明显增加,这也是所有车型更新换代的共性:提高强度、降低重量。同时,也是为了维修成本和行人保护还有轻量化考虑,铝的用量也相对提高,主要集中在前后端。UHSS的比例虽然比不上XC90的38%,但是毕竟考虑到成本,29%在同级里也不低了。


V60的安全笼

与上代相比,还有个显著特征,就是高强度钢形成的完整安全笼,也是SPA平台赋予车型的礼物。

车辆的前端结构

在车辆的前端结构中,前纵梁除了适应SPA平台共有的发动机安装位置以外,还需要标记出提前预定好的在碰撞中受力弯曲的路径。此外,纵梁对于普通车型和PHEV车型也有不同的受力等级的特别设计。而在前保险杠系统中,采用了挤压铝型材,吸能盒起到碰撞能量吸收作用,零件均采用螺栓连接,降低维修成本。

V60的侧面结构

从车身侧围来看,为了保证结构强度和刚度,使用了连续的硼钢,门梁也使用了硼钢。

而在B柱的强化上,采用了连续轧制变截面板(TRB)和激光拼焊板(TWB)技术的硼钢,是最理想的材料选择。此外,B柱应该是一个整体,侧面碰撞中B柱只有一个部件。

而在侧横梁上,除了要保证安全性和刚度,还需要疏导传向车顶和车底的力,起到传递的作用。在侧面碰撞时,门槛上的安全带张紧器需要起到作用。

尾部结构

在后纵梁上,优化后的能量吸收区域使用了激光拼焊板的硼钢。C环(两个C柱形成的环状)的构件也对后纵梁提供了Z轴上的支持,后纵梁也对后轮整流罩附近进行了强化。

而在后保险杠整体中,防撞梁使用了辊压成型钢,具体为DP1000。吸能盒则使用了锻压形成的钢材。各部件均采用螺栓连接,降低维修成本。

后纵梁的优化

V60后地板结构车底视角

在后纵梁的设计上,V60对于燃油系统和PHEV电池组保护进行了相关优化,主要在后部撞击时的能量吸收这方面。

优化的的起初要求为:为了给非PHEV车型减重,对于PHEV车型应该有独立的后地板结构,且不得有外形上的区别,空间占据应一致。随后,在研发过程中改为:为PHEV车型开发一个加强的后地板结构,并将该方案和纯油版本适配,且纯油车型不得有重量上的增加。

最终方案

通过多次CAE的方案迭代优化,最终找到了最可行的解决方案。由于平台的限制,成型工具不能改变,因此只能在原来基础上加以修改。在这个方案里,引入了对后纵梁的改动,在基础上添加了一个小洞,最终做到:油箱等受保护区域变形较小,后纵梁通过更大的形变承担更大的受力,进而起到保护油箱等危险区域的作用。毕竟,车坏了可以再换,影响到了油箱、电池,就不好说了。

在验证方案过程中,CAE和试制也进行了密切的合作。上图为后纵梁优化过程中某一个方案的测试车辆,进行了尾部撞击实验。

前部撞击

在前部撞击中,设计原理遵循了这些要求:前纵梁来自SPA平台已有方案、优化后的发动机和三电安装布局、对完全正面和各种偏置碰撞工况有受力传导的方案设计、多个载荷传导的途径和坚固的后备结构。

前部受力传导路线(xy面)


前部受力疏导路线(yz面),竖线前部为溃缩区域,后部为后备结构区域

对于IIHS的小偏置碰撞(25%),则有这些特别要求:从障碍物旁滑移开(又是丢轮保命)、前纵梁与A柱关联、坚固的后备结构(才能扛住)、车身结构与底盘紧密合作(共同受力)。

上图为25%碰撞瞬间的形态,可以看见轮胎已经跑路了,红色线条就是它的逃跑路线。

蓝色圈起来的为跑路的轮胎

车顶视角

侧面撞击

关于侧面撞击,则要求:B柱有着有限的变形区域、门槛负载和吸收能量、安排多个横向的载荷疏导路径、上侧梁内部的部分可延展。

EuroNCAP侧撞的V60(碰撞测试车还选装了宝华韦健的屑,给假人享受好音响是吧)


SPA部分

以SPA为例,说说平台化、模块化对于开发者而言,优势究竟在哪里。

SPA平台概念车Concept Coupe


V60

从concept coupe和V60的对比可以看出,车身除了仪表台前端一部分(也就是前文所提的backup部分)不可动,其余均可根据车型进行调整。除了XC90,第一款基于SPA的车型,后面的SPA新车的开发周期越来越短,对减少工作量有非常大的帮助。

例如上图,在一台SPA平台车型的白车身中,分为:平台车型均拥有的部分(占33%)、可按比例缩放的部分(占42%)、车型独有的部分(占25%),让开发,尤其是CAD方面的开发,更加便捷。

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