为了避免大家产生阅读障碍,在理解“大梁”为什么被淘汰之前,咱们先来大略讲解一下“大梁车身”与承载式车身有何不同。实际上,在汽车的官方叫法中,并没有“大梁车身”这一说法,如果一台车拥有大梁,则会被称之为“非承载式车身”。而之以是会有“大梁车身”的叫法,紧张是由于非承载车身的英文是“Ladder frame”,直译过来便是“梯形框架”的意思。而梯形框架由于就像房屋的承重大梁一样承载着车身,以是才有了“大梁车身”的叫法。
非承载式车身紧张由两根纵梁加上多少用来补强构造的横梁组成,以此来形成类似“井”字型的框架。由于车辆的悬架、发动机、变速箱、转向机构、油箱等部件都是直接固定在框架之上,以是对付非承载式车型而言,纵然没有上方的车壳也是可以开走的。
而支配在大梁上方用来坐人的车身,则会以螺栓加橡胶圈的办法与大梁进行固定。这也就意味着,大梁与车身之间并非是纯刚性连接,以是当车辆由于路面不平整而涌现一定的变形时,整车的旋转力基本都是由大梁来承受的,上方的车身基本不受力。这也是Jeep牧马人、福特Bronco能轻松拆卸车门、车顶,而不会对车辆构造产生影响的缘故原由。
与非承载式车成分歧的是,承载式车身并没有真正意义上的底盘,它是作为一个整体来进行设计,并通过焊接的办法形成刚性连接的。以是当车辆由于路面或自身动态承受各种方向的波折和旋转时,车架的A、B、C柱,车顶、车底横梁以及中心通道隆起等构造都会一起参与受力。
此外,民用车为了担保下地库、过桥洞的便利性,以是车身高度常日都不会高于1.9米,但由于非承载式车身的车壳都是落在大梁之上,而大梁自身的厚度又比较大,以是在车身高度近似的情形下,没有大梁的承载式车型在纵向空间方面便会有着得天独厚的上风,这也是城市SUV会采取承载式车身的缘故原由之一。
在理解了两种汽车主流底盘布局后,下面我们就可以来聊聊为什么越野车在出身后的70年韶光里都与大梁深深绑定在一起,以及为什么很多越野老炮对带大梁的越野车情有独钟了!
最小离地间隙
在汽车行业中,为了将车辆的通过能力进行更直不雅观的展示,于是便有了“最小离地间隙”这个可以量化的数据,即车辆满载、静止状态下,底盘上最低部件与地面的垂直间隔。而对付主打通过能力的非承载式越野车而言,为了担保通过性,自然不会把最小离地间隙设计的太小,像是Jeep牧马人就拥有着251mm的原厂最小离地间隙,可以说是相称残暴了。
但这并不虞味着采取承载式车身的SUV的离地间隙就一定会小于非承载式车身,由于像是一些搭载空气悬架的百万级SUV,在升高悬架后也同样能达到很夸年夜的最小离地间隙数字,像是宝马X5就拥有着和牧马人近乎同等的250mm最小离地间隙。那么问题就来了,这是否就意味着Jeep牧马人能通过的障碍高度,宝马X5就一定能通过呢?非也!
这是由于,承载式车身的底盘会为传动轴、排气等底盘部件设计凹槽,并且就连悬架部件(如上图绿框内所示)基本也是“藏于”底盘内部的,终极底盘整体便会趋于一个平面,这便会导致底盘各个地方的离地间隙险些都是相同的。
反不雅观非承载式车身,由于它的传动轴、排气等底盘部件都是安装在大梁构造附近,而悬架(上图绿框)却安装在了大梁下方的车轴上(上图黄框),并向上固定在大梁的两根纵梁之上,相称于车辆的悬架直接将包括传动轴、排气等部件在内的大梁构造给架高了,以是非承载式车身的底盘并不会像承载式车身那样,呈现出底盘各个地方离地间隙险些相同的状态,而是后轴上的差速器牙包会明显低于“底盘”,并成为离地间隙最小的位置,其它底盘部件也会明显高于后轴差速器牙包。
以是纵然宝马X5和Jeep牧马人的最小离地间隙险些相同,但如上图所示,由于最小离地间隙对付宝马X5来说是一个“面”,对付Jeep牧马人只是一个“点”,以是采取非承载式车身的Jeep牧马人的整体离地间隙还是要高于宝马X5的。更何况,作为承担非承载式越野车所有重量的部件,包括差速器牙包在内的车轴强度,也是要远高于承载式底盘上的各种零部件的,纵然磕了碰了也不会有太大影响。
门式桥轮边减速器
但如果你还是嫌非承载式越野车的前后轴以及前后轴牙包会在越野中碍事,那还可以通过改装门式桥的方法来大幅提高车辆的最小离地间隙。与普通车轴被固定在轮胎中央直接驱动轮胎不同的是,门式桥的车轴高度直接被抬高至了轮圈上沿附近,当传动轴带动车轴旋转时,高于轮胎中央的车轴将会带动一个叫做门式桥轮边减速器的部件,由于这个部件的下端与车轮中央相连,于是便能将驱动力从高处的门式桥通报给车轮。
在利用门式桥之后,原来作为底盘最低点的车桥将会被大幅提高,车辆下方也会呈现出空无一物的效果,像是奔驰G的4x4²就原厂供应了这种硬核装备。
由于非承载式车身上诸如发动机、变速箱、供应四驱的分动箱等硬件都会被安置在大梁的上方,而非像承载式车身那样“暴露”于底盘之下,以是纵然涌现了严重拖底的情形,这些薄弱的零件也能在大梁的保护下,减少受侵害的程度。
无论是承载式车身还是非承载式车身,当车辆碰着交叉轴情形,即一个或两个轮胎离地时,车辆自身的重量便会对车身造成不小的旋转力,并使车身产生一定的形变。在十几年前,由于车身制造技能还不足前辈,因此承载式车身的抗旋转刚性是不如非承载式的。不过,近些年随着车身构造、材料技能的突飞年夜进,承载式车身在抗旋转刚性方面又超越了非承载式车身。但如果是面对高强度的越野,无论是什么车身形式终极也难逃车身变形的命运。
而当涌现变形时,硬派越野车利用的非承载式车身构培养会展现出得天独厚的上风了。这是由于,非承载式车身卖力承担旋转力的部件是大梁,而承载式则是全体车身。当发生变形后,非承载的大梁是可以通过类似钣金一样的技能规复到靠近车辆出厂时的构造状态,这便是我们俗称的“校大梁”。
反不雅观承载式车身,由于它的车身是一个整体,并且在设计之初的受力构造十分繁芜,以是一旦车身发生变形,受力构造遭到毁坏,就很难像非承载那样通过“校大梁”的办法规复到靠近原厂的状态。这也是承载式越野车在越野时受到剧烈冲击导致车身变形后,其贬值率会远远大于同样情形下非承载式越野车的缘故原由。
50年前险些所有车都是非承载式车身
得益于非承载式车身是靠大梁来承担力的关系,因此比较起承载式繁芜的车身构造来说,非承载式在车身的设计难度和本钱上就要低出很多了。同时,车身不受力的特性也为非承载式车身的造型师留出了更大的施展余地,完备不用担心由于造型需求而导致车身受力构造不达标,终极被车身工程师退回。
不仅如此,由于非承载式大梁上的车身不参与受力,以是无论因此前采取非承载式的跑车,还是沿袭至今的那些非承载式越野车,它们都可以随便搞敞篷、卸车门、加后斗变皮卡等骚操作,而不会对车辆的抗扭刚性造成什么影响。可对付承载式车身来说,要想在担保车身刚性的条件下去搞敞篷这类设计,那就须要对车身其它位置进行大规模、大重量的构造性补强了。
在看完上述非承载式车身离地间隙高、底盘保护性好、随意马虎维修、对车壳强度哀求低等优点后,估计不少原来中立的朋友已经动摇到了“无大梁不越野”的阵营。既然大梁这么好,那为何如今越来越多的越野车都转向了承载式阵营呢?往下看!
通过上图可以看出,非承载式车身的梯形框架实质上便是一个中间通过横梁补强的矩形。那当面对交叉轴时,这个矩形的对角线自然会产生一定的旋转、变形。相对付可以通过打算机优化整车受力,以及运用前辈材料的新时期承载式车身来说,非承载这种大略平板式构造的抗扭刚性自然会处于劣势地位。
脊管式大梁
看到这里可能有朋友会问,像是越野卡车、重载卡车这种大载重走烂路的车型,不都专门通过非承载式车身来提升车辆的抗扭刚性吗?没错,但它们所利用的非承载式车身并非是越野车上的矩形构造,而是在材料力学中拥有最强抗扭刚性的圆筒形构造,名为“脊管式大梁”。但由于这种“圆筒形”的粗度极大(上图显得不粗是由于那是大型卡车底盘),以是它完备不适用于对空间有很大哀求的民用车。
旋转刚性测试
当然了,科学的论证一定是少不了数据支持的。在车身设计阶段,工程师都会通过测试台架对白车身进行纵向旋转来得出精准的抗扭刚性数据,而数字越大就解释整台车的抗扭刚性越好。这也就意味着,当车辆在通过交叉轴这种一个或两个车轮离地的情形下,“底盘”形变的范围就越小。举个例子,坦克300的大梁抗扭刚性为4935Nm/°,上一代丰田陆巡的大梁抗扭刚性为5080Nm/°,如果算上车壳的话,整体的抗扭刚性该当在10000Nm/°旁边。而采取承载式车身的全新卫士的旋转刚性为29000Nm/°,已经达到了非承载式越野车的3倍了。由此可见,在抗扭刚性方面,拥有大梁的非承载式车身已经完败于被许多越野“老炮”唾弃的承载式车身了。
由于大梁承担了非承载式车身的紧张受力任务,以是厂商自然不会像打造承载式车身那样,在非承载式的车壳构造、材料上花费过多本钱。那在面对越来越严苛的碰撞法规时,利用非承载式车身的硬派越野车就很难以精良的成绩通过了。
为了避免非承载式车型的乘员舱在碰撞中被过度压缩,车企只好通过在车头设计更有针对性的构造来将力分散到别的地方,像是全新Jeep牧马人就通过在叶子板和大梁处设计了一个能在碰撞时将冲撞力向斜后方分散的突出构造,来应对IIHS的25%小面积偏置碰撞,终极成功在碰撞中通过向侧方推开车辆的办法,避免了上方车身承受巨大冲击力。但纵然这样,牧马人的终极成绩也仅为M(仅及格)......
丰田4 Runner碰撞测试
此外,在美国一向以安全著称的丰田,旗下的非承载式越野车4 Runner也只取得了M(仅及格)的成绩。那么可想而知的,那些早期利用非承载式车身的老式硬派越野车的碰撞表现会有多糟糕......好在随着美国IIHS 25%小面积偏置碰撞的出身,后续的非承载式车型也都针对车头构造以及A柱强度进行了补强,以是像是新款雪佛兰索罗德、福特F150和丰田坦途也都在25%碰撞中取得了G(精良)的成绩。
不仅如此,由于承载式车身构造的强度要优于利用大梁的非承载式构造,因此像是海内10米以上的大巴,也已经被逼迫哀求改用在碰撞时能最大程度担保客舱构造完全,提高乘员生存几率的承载式车身构造了。与此同时,由于少了下方梯形框架的缘故,以是车底的行李舱也可以做得更高、更大,同时司机的座位高度也能降得更低,而更低的坐姿由于能带来更快的速率感,以是也能在一定程度上降落司机超速驾驶的概率。
如果你的日常座驾是一台利用承载式底盘的车型,那相信当你第一次驾驶非承载式底盘的硬派越野车时,一定会感到一种前所未有的底盘“隔阂感”,根本无法通过底盘感知到曾经路面会通报给你的信息,而这也正是非承载式车身的另一大缺陷。
相较于承载式车身会将路面震撼通过悬架直接通报到驾驶舱来说,非承载式的震撼首先会通过悬架通报到大梁上,然后大梁才能将震撼通报到驾驶员乘坐的驾驶舱上。可由于车身与大梁之间是通过螺栓加橡胶圈这种非刚性连接的关系,以是橡胶圈会将部分震撼直接过滤掉,进而造成了驾驶员与路面之间的“隔阂感”。但如果不该用橡胶圈的话,车身与大梁之间的金属又会由于摩擦产生异响,以是非承载车型也就只能通过橡胶圈固定了。
对付硬派越野车来说,虽说没人会对它的铺装道路驾驶感想熏染抱有太大期望,但由于驾驶员很难感知到车辆实时的行驶状态,以是日常开起来会感到分外劳累。更何况,现如今买硬派越野车的人,又有多永劫光在“下道”撒欢呢?
非承载式车身的末了一个缺陷便是重。比较集成度更高的承载式车身来说,大梁加车身这种分体式构造自然会利用更多的钢材,进而导致车重增加。众所周知,车越重,油耗就越不占上风,那在面对日益严苛的双积分法规时,厂家就得花更多的钱来“平事”了。而这些额外本钱终极还得加在车价上,导致产品的竞争力低落。
举个例子,利用非承载式车身的路虎创造4车重在2.4-2.5吨旁边,而利用承载式车身的创造5则为2.2吨多,这200kg的重量差距让它们的工信部油耗也产生了差别,个中创造4 V6版本的NEDC油耗为11.6L/100km,而创造5 V6版本则为11.4L/100km。虽然油耗只差了0.2L/100km,但是对付车企而言,一台车能省下0.2L油已经会对双积分产生很大影响了。
很多人不知道的是,在上世纪60年代旁边,无论是轿车、跑车还是越野车,所有车险些都采取的是非承载式车身构造。而利用这个构造的缘故原由也很大略,便是制造大略。但由于70年代的石油危急爆发,不少车企都转投了重量更轻,空间利用率更高的承载式车身。随着承载式阵营的壮大,这种车身形式的制造本钱也开始逐渐变得亲民,并且构造的前辈程度也呈现出了指数级的提升。与此同时,技能老旧的非承载式车身由于跟不上承载式改造的步伐,开始涌现了群雄倒戈的局势。不过从现在这个韶光点来看,承载非承载也没必要争了,毕竟等过几年全面电动化后,非承载式该当就彻底消亡了......