从Smart看微车车身结构设计

1、从Smart看微车车身结构设计2010-11-24 12:05 Carzone 发表评论 阅读评论 浏览量：100,695 views    近日，刚刚在巴黎车展上亮相的2011款Smart微型车开始国内预定，并且预计在年底上市销售。此次推出的2011款Smart车型仍是在08年推出的第二代车型基础上的小改款。Smart作为一款尺寸并不大的两座微型车，其被动安全性一直是消费者普遍带有疑问的热点，厂商方面往往会拿出Euro NCAP四星评价作为回答。不过由于Euro NCAP碰撞测试的评价只针对同级车（即微型车VS微型车）进行比较，因此Euro NCAP四

2、星的结果也许还不能完全解决消费者的顾虑。图1：在今年年初底特律车展上，奔驰再次带来Smart全新解剖车，背后的宣传词很有意思，但是对于微型车来说车身尺寸和车重的确很大程度上影响被动安全。当然，作为一款车重仅有750公斤，车身长度仅2.5米的微型车能在Euro NCAP碰撞测试中拿下四星，的确需要在车身结构和材料上下足工夫。在今年年初底特律车展上，奔驰再次带来Smart全新解剖车试图打破消费者的困惑。事实上，Smart的车身结构设计的确可以作为微型车设计的典范。但是我们还是需要从中清醒的看到微型车先天局限性对于被动安全的挑战。 轻如蝉翼的塑料外壳如果您是通过按钢板判断结实程度的话，很显

3、然，Smart的塑料外壳单靠“大力金刚指”是判断不出它的底细的。很多人对于Smart的第一印象是外壳很塑料。的确，Smart的车身覆盖件大量采用由GE公司生产的Xenoy PC/PBT树脂面板，并且在材料中加入色彩，甚至省去了喷漆工序。也就是说，Smart车身的颜色实际便是树脂面板的颜色，塑料感自然凸显。Smart采用树脂面板作为车身覆盖件材料，不仅可以利用塑料良好的弹性变形，降低低速碰撞后的维修成本（如3km/h车速发生碰撞，车身无损伤），同时由于这种材料较钢板可以减重50%，从而有利于降低车重。图2：Smart的车身覆盖件大量采用由GE公司生产的Xenoy PC/PBT树脂面板，不仅可以降

4、低低速碰撞后的维修成本并且还有利于降低车重（图为车门剖面）图3：Smart的A柱外壳剖切断面，作为车身覆盖件处的钢板厚度非常薄，但是真正起到作用的是内部由高强度钢板制成的圆管。不过，Smart的车身外壳也并不完全采用树脂面板组成。从外表所能看到的A柱，B柱和门槛由于是Tridion钢制车身结构中的一部份，所以仍然是采用钢板作为覆盖件材料。但是从剖切断面上看，作为车身覆盖件的钢板厚度非常薄（不足1mm），因为保证乘员舱不溃缩与车身覆盖件并没有太大的关系。 压缩至极致的吸能区我们知道，高效动能吸收/分散可溃车身设计，高强度乘员舱和完善的乘员约束系统这三大部分组成了车辆被动安全系统的核心。

5、为了保证在正面/后部碰撞过程中将作用于车内乘员的冲击力和减速度降至合理的范围内，车身前后部要尽可能多的吸收碰撞能量。但是为了降低维修成本，车身前后部件还需要在碰撞过程中实现逐级溃缩，避免在低速碰撞时造成不必要的损失。而在Smart的车身结构上，我们可以看到这款微型车与众不同的设计之处。图4：Smart前后保险杠横梁的钢板厚度一般，甚至没有采用超高强度钢板。（图为Smart前保险杠横梁）图5：在北美市场销售的2010款Smart配置有后保险杠横梁，这一差异在于美国特殊的低速碰撞法规不少人可能会特别关注Smart是否有前后保险杠横梁。没错，在北美市场销售的2010款Smart配置有前后保险杠横梁，

6、不过欧洲市场和国内市场销售的Smart则没有后保险杠横梁，这一差异在于美国特殊的低速碰撞法规（今后文章中会详细解释）。如果仔细观察会发现，Smart前后保险杠横梁的钢板厚度一般，甚至没有采用超高强度钢板。与一般轿车不同的是，其他车型由于发动机舱纵向空间足够，因此大多会在前保险杠与前纵梁之间安装更换成本较低的易溃缩纵梁，从而降低碰撞事故后的维修成本和维修时间。但是由于Smart车身短小，前后保险杠横梁的作用实际便是易溃缩纵梁的作用。在轻微碰撞事故时（15km/h碰撞车速以下），通过保险杠横梁的变形吸能，从而保护前后纵梁。Smart的前后保险杠通过螺栓与接口与前纵梁固定，便于碰撞后维修更换。另外，

7、前纵梁上方还配置有一段类似材质和结构的易溃缩纵梁。图6：由于Smart车身短小，前后保险杠横梁的作用实际便是易溃缩纵梁的作用。在发生轻微碰撞事故时，通过保险杠横梁的变形吸能，从而保护前后纵梁。图7：Smart的前后保险杠通过螺栓与接口与前纵梁固定，便于碰撞后维修更换。另外，前纵梁上方还配置有一段类似材质和结构的易溃缩纵梁。决定车辆正面碰撞保护性能的主要在于乘员舱前部的车身结构设计，因此前纵梁，副车架，A柱，前围板，侧围门槛，中部地板骨架等等车身部件便显得非常重要，其中前纵梁在正面碰撞中会吸收大量能量。但是Smart由于受到车身长度的限制，尽管将发动机和传动系统移至车尾，但是留给乘员舱的前部空间

8、仍然非常有限，因此Smart的前纵梁非常考究。图8：Smart的前纵梁通过弯曲变形和压溃变形来吸收碰撞能量的，其采用高强度钢板制成，前纵梁下端设置有易于轴向压溃的角台结构，纵梁侧壁则有明显的两条加强筋，用以控制弯曲变形量。与其他车身前部组件一样，前纵梁也是要靠弯曲变形和压溃变形来吸收碰撞能量的，但是前纵梁的特殊之处在于，它要担负总碰撞能量的60%左右。因此如何高效吸收能量是前纵梁设计的关键所在：Smart的纵梁采用高强度钢板，前纵梁下端设置有易于轴向压溃的角台结构，纵梁侧壁则有明显的两条加强筋，用以控制弯曲变形量。 高强度钢支撑的乘员舱车身结构不仅需要吸能溃缩区，还需要车身组件能够快

9、速传递和分散撞击力。Smart不大的乘员舱便是这样由高强度钢构件组成的保持区。车身底板配备多条纵横方向高强度钢制成的地板骨架与确保撞击能量的快速分散与吸收，并且受力较大的纵梁末端与后部车身的侧围以及地板骨架相连，从而降低对乘员舱的直接冲击，使乘员舱最大限度的保持足够的生存空间。同时，Smart乘员舱的门槛，车门横梁都会参与至能量分散和吸收过程中，因此Smart车身中部的门槛采用多层结构予以加强。图9：Smart不大的乘员舱便是这样由高强度钢构件组成的保持区。Smart Tridion车身结构中的前纵梁， A柱，B柱，侧围门槛，中部横梁等车身框架部件中都采用了高强度钢板，甚至是超高强度钢板作为结

10、构加强。图10：车身底板配备多条纵横方向高强度钢制成的地板骨架（红色部分）与确保撞击能量的快速分散与吸收。图11：Smart的车尾部分依靠后纵梁（黑色部分）吸能，车顶则由超高强度横梁与B柱和A柱组成框架，从而实现全景天窗设计。框架式结构使得乘员舱最大限度的保持足够的生存空间。要实现“吸能&分散”原则光有优化的车身结构是不够的，高强度钢板在抑制变形和传递能量方面起到了关键的作用。在近年来开发和制造的新车型的车身结构中，高强度钢板被大规模使用，而车身尺寸紧凑的Smart其高强度钢板的使用比例则更上一层楼。例如，Smart Tridion车身结构中的前纵梁， A柱，B柱，侧围门槛，中部横梁等

11、车身框架部件中都采用了高强度钢板，甚至是超高强度钢板作为结构加强。图12： 驾驶过Smart的人一定感觉这款车的置物空间比较小，并且没有传统布置的手套箱。由于车内空间有限，仪表板的下部全部由高密度海绵填充作为缓冲物。 总结：微型车被动安全仍受尺寸所累Euro NCAP 四星，IIHS 优秀评级，大量应用高强度钢板并且设计精巧的Tridion车身结构，Smart无疑是微型车车身设计的教科书级车型。从剖解车所展现的结构设计与布局，不难看出工程师们为Smart窄小的空间所做出的妥协和通过优化结构设计与材料的配合方面为加强车身所作出的努力。图13：Smart在同级（相近尺寸，相近车重）车型的碰撞事故中更好的保护车内乘员，但是当遭遇尺寸更大更重的全尺寸轿车或SUV便会显得捉襟见肘(图为Smart与奔驰C级车以64km/h车速，40%重叠对撞之后)图14：由于微型车先天在车身尺寸和车重的弱势，使得车身结构相容性仍然与理想效果相差甚远。也许只有其他车型真正实现车身轻量化目标，车身结构相容性才能提升的基础。但是很遗憾，由于微型车先天在车身尺寸和车重的弱势，使得车身结构相容性仍然与理想效果相差甚远。正如去年4月，美国IIHS所公开的双车对