鋼管式車架
前面曾說過承載式車架的設(shè)計開發(fā)和生產(chǎn)工藝都復(fù)雜,只適宜大批量生產(chǎn)。但是對于少量生產(chǎn)的轎車又如何呢?雖然可以采用共用平臺策略,但所謂的“共用平臺”能共用的只是懸架、傳動系統(tǒng)等底盤部件,承載式的車架由于必須與車身形狀吻合,對于不同的車身造型是不能共用車架的。于是鋼管式(又稱“框條式”)車架便應(yīng)運而生。
顧名思義,鋼管式車架就是用很多鋼管焊接成一個框架,再將零部件裝在這個框架上。它的生產(chǎn)工藝簡單,很適合小規(guī)模的工作坊作業(yè),50-70年代英國有很多小規(guī)模的車廠生產(chǎn)各式各樣的汽車,都是用自行開發(fā)制造的鋼管車架,是鋼管車架的全盛時期。
時至今日仍采用鋼管車架的都是一些產(chǎn)量較少的
跑車廠,如LAMBORGHINI和TVR,原因是可以省去沖壓設(shè)備的巨大投資。由于對鋼管車車架進行局部加強十分容易(只須加焊鋼管),在質(zhì)量相等的情況下,往往可以得到比承載式車架更強的剛度,這也是很多跑車廠仍樂于用它的原因。(圖F是LAMBORGHINI DIABLO的鋼管骨架,裝上覆蓋件后成為圖G)
鋁合金車架
奧迪A8的車架是用鋁合金做的,但那是沖壓成型的結(jié)構(gòu),只是材料不同了,仍屬于承載式車架。這里說的鋁合金車架是另一種類型,將鋁合金條梁焊接、鉚接或貼合在一起組成一個框架,可以理解為鋼管車架的變種,只是鋁合金是方梁狀而非管狀。鋁合金車架最大優(yōu)點是輕(相同剛度的情況下)。但是成本高,不宜大量生產(chǎn),而且鋁合金本身的特性決定了其承載能力受限制,暫時只有少數(shù)車廠運用在小型的量產(chǎn)跑車上,如
蓮花ELISE和
雷諾SPIDER(圖H)。
碳纖維車架
亦即是開頭所提到的“特殊材料一體成型式車架”。制造方法是用碳纖維澆鑄成一體化的底板、坐艙和引擎艙結(jié)構(gòu),再裝上機械零件和車身復(fù)蓋件。碳纖維車架的剛度極高,重量比其它任何車架都要輕,重心也可以造得很低。
但是制造成本是它的致命傷,因此目前都只用于不計成本的賽車和極少數(shù)量產(chǎn)車上。碳纖維車架在80年代首先出現(xiàn)一級方程式賽車上,然后延伸到C組賽車和90年代的GT賽車,至今僅有的兩部采用碳纖維車架的量產(chǎn)車是94年的MCLAREN F1和95年的FERRARI F50。(圖I:
法拉利F50一體成型的碳纖維地臺連坐艙就是它的車架)
碳纖維的剛度不僅有利于操控,對提高安全性也有很大的作用。典型例子是在95年,
寶馬的
總裁駕駛一部MCLAREN F1(街道版)滿載3人在德國的公路上以280公里時速失控,沖出公路后再翻滾無數(shù)圈后才停車,車上3人居然只受了輕傷。當(dāng)時全車外殼盡毀,但車架和坐艙仍保持完好的形狀,如非碳纖維車架肯定是招架不住的。這也是一級方程式賽車至今沿用它的原因之一。
“副車架”
最后要補充“副車架”的概念,這是常常在車書中出現(xiàn)的新名詞。副車架并非完整的車架,只是支承前后車橋、懸架的支架,使車橋、懸架通過它再與“正車架”相連,習(xí)慣上稱為“副架”。副架的作用是阻隔振動和噪聲,減少其直接進入車廂,所以大多出現(xiàn)在豪華的轎車和越野車上,有些汽車還為引擎裝上副架。
未來發(fā)展
大梁式和承載式車架是占絕大多數(shù)的主流車架形式,但它們都分別有著顯著的缺點,即笨重和剛度不足。于是近年出現(xiàn)了融合這兩者優(yōu)點和車架設(shè)計方案,圖中所示是
三菱PAJERO IO的獨創(chuàng)車架,在承載式結(jié)構(gòu)的車廂底部增加了獨立的鋼框架(圖J中的藍色部分),可以認為是簡化的大梁結(jié)構(gòu),從而在保證剛度的同時,重量和重心又比大梁式結(jié)構(gòu)大為下降。另一個例子是
本田S2000,由于對性能要求很高,而敞篷車身的剛度不足,于是在承載式車架的底部加焊了類似大型橫梁的補強結(jié)構(gòu),從而增強了剛度。今后這種“雜交”車架的形式肯定會更層出不窮。