我们生活在一个非常纠结的时代。
上世纪80年代,三根超细的ABC柱就能走天下,因为金鱼眼视野胜过一切。可你问问腕口粗的ABC柱放在现在会咋样,不用怀疑,绝对被喷得体无完肤。设计师被工程师打败,它绝对可以作为标志性事件。
正是因为给安全让路,促成了「视野」成为一大商业卖点。是否加装天窗特别是全景天窗,是很多朋友在购车时会去考虑的问题。
之所以说「考虑」,一是天窗版本贵出几千到上万不等,一是担心天窗降低安全性。荷包实力自是靠各自修行,而天窗安全性,您可以听听我怎么说。
汽车天窗和车顶结构
汽车天窗根据尺寸和功能有很多分类,按尺寸分,比如有全景大天窗、分段式双天窗、小天窗(设计在前舱头顶区域),按功能分有可开启式和封闭式。
为了强化车顶结构,车顶会设计有三根横梁,像奥迪A8L的白车身就很标准。
车顶横梁与边梁之间通过电阻点焊工艺连接
因为小天窗版本没有影响到车顶中横梁的安装,所以在设定上,小天窗版本和无天窗版本在车顶结构上会保持一致。
一些全景天窗版本因为会取消B梁,所以会强化A、C边梁的强度。因为需要更改结构,通常一款车型会避免无天窗版本、小天窗版本和全景天窗版本同时存在。为了尽量不改变原有结构,还演变出下图这种分段式双天窗。
三种常见角度的碰撞
正面碰撞、侧面碰撞和追尾碰撞是常见的事故模式,所以我们有必要先聊聊这三个方向的表现。
正面碰撞的传力通道
从上面的动图我们可以看到碰撞力的传力通道,划分下来,主要路径有两条。
一条是通过乘员舱底部纵梁和门槛梁向后传递,这条路径会承受大部分的碰撞力。当碰撞力很大时,前轮还会参与碰撞吸能。
另一条路径是碰撞力经前指梁和铰链柱、A柱、车门及其抗侧撞梁和门槛梁向后传递。此路径上较大的载荷会导致前门框发生变形,导致碰撞后车门开启困难,为了避免这个问题,我们需要强化A柱、门竖梁、门栏梁的强度,这也是A柱不再能提供金鱼眼视野的原因。
C-IASI最新发布的2019研究报告值得一读,前后对比测试可以明显看出哪里改善了强度
总而言之,不管是哪一条路径,都和天窗没有太大关系。
追尾碰撞的传力通道
追尾碰撞其实和正面碰撞有些类似,所以天窗对它也不会造成很大影响,这里就不做展开了,我们重点说说侧面碰撞。
侧面碰撞的传力通道
下图是受到侧面碰撞力的传输通道。需要补充下:白车身传力图没有说明车门的辅助,其实车门加强筋可以将前门受到的侧向撞击力传递一部分到B柱;后门受到的侧向撞击力则可以被传递到B柱和C柱。
从这张图可以明显看出车顶横梁的作用,它能帮助把碰撞力传导出去,避免碰撞力集中。宝马在这方面的造诣当属第一,他们在宝马7系上采用了碳纤维增强复合材料,重点区域就是车顶横梁和地板中通道(下图黑色的部分就是增强材料)。
即便是宝马,这种设计也仅限于宝马高端车型。
碳纤维增强板和钢板采用铆接+胶接方式
到这里,大家是不是会说:石锤!看人家宝马做得才叫好,平民车就是垃圾。
落差肯定是有的,但大家也要理性看待这个问题。
就侧碰而言,重点还是在B柱、门栏梁和侧围各交接点的强化上。C-IASI的研究报告就特别展示了B柱的结构/强度优化对测试结果的影响。
总之,侧面碰撞可能导致车顶折弯变形,如果没有B梁的辅助,会一定程度加大车身的损伤程度。但整体而言,车顶B梁在侧面碰撞中起到的是增加传力通道的作用,对降低车内人员伤害的权重不大。
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