1.3 车身结构简介
白车身(Body in White,BIW)指车身结构件及覆盖件的总成,包括翼子板、发动机舱盖、行李舱盖和车门,但不包括附件及装饰件的未涂漆的车身。
车体,通常行业所定义的车体是指白车身中去除发动机舱盖、行李舱盖、车门之后所剩余的部分。
注意:由于车体在整个车身中占主导部分,且是车身性能的关键部分,本书所述的车身主要是指白车身去除开闭件。
1.3.1 传统燃油车身的结构
车身部件根据其受力情况可以分为覆盖件和结构件。
(1)覆盖件 指包覆骨架的表面部件,其主要起外观装饰作用,在车辆使用过程中承力较小。主要部件有侧围外板、翼子板、顶盖等,如图1-13所示。
图1-13 车身覆盖件示意图
(2)结构件 指车身去除覆盖件的剩余部分部件,其主要作用为承载其他部件,保证碰撞性能、NVH性能、耐久疲劳等性能达成的作用,承受各种载荷,如图1-14所示。
图1-14 车身结构件示意图
车身按照物理空间可以分为发动机舱、前围、地板、侧围、顶盖、后围以及翼子板七大总成。
(1)发动机舱 发动机舱,行业通常简称发舱,主要由以下部件组成:左右前纵梁总成、扭矩盒总成、左右前边梁总成、左右前轮包总成、左右前减振器安装板以及各安装支架,一般呈左右对称状,如图1-15所示。发动机舱主要作用为发动机及其附件提供安装空间及保护,提供轮胎及悬架系统安装空间及保护,抵抗正面碰撞及吸收碰撞能量。
图1-15 发动机舱主要结构
(2)前围 前围总成主要由以下部件组成:通风盖板总成、前围板、前围侧板和转向柱支架等部件。前围总成的主要作用为:分隔发动机舱与驾驶室;提供仪表台、汽车三踏板等部件安装空间;阻断发动机舱噪声和热量,改善驾乘环境;辅助抵抗正面碰撞。前围总成主要结构如图1-16所示。
图1-16 前围总成主要结构
(3)地板 地板总成结构主要由以下部件组成:前地板、中地板、后地板、地板纵横梁、后纵梁、门槛内板、中央通道、中地板横梁、后地板横梁、备胎支架等。轿车与SUV一般在后地板存在较大的差异。地板总成主要作用:提供座椅、后悬架等底盘部件的安装空间;保证NVH性能、改善驾乘环境;抵抗正面、侧面碰撞。地板总成主要结构如图1-17所示。
提示 在结构设计上,车身的地板应提供足够的强度和刚度,保证车身的承载能力和NVH性能及相关的碰撞性能。另外,地板主要位于车身底部,容易受到腐蚀,因此还需考虑其密封和防腐要求。
图1-17 地板总成结构
(4)侧围 侧围总成位于车身两侧,主要由以下部件组成:侧围外板、A柱、B柱、C柱、后轮包及加强板。侧围主要作用是支撑顶盖,连接车身前、后部分部件,固定前、后风窗玻璃,并是安装车门以及保证车身侧面碰撞安全性的承载框架,保证NVH性能、改善舒适环境,抵抗正面、侧面碰撞。侧围总成(以轿车为例)主要结构如图1-18所示。
图1-18 侧围总成主要结构
提示 轿车与SUV车型差异主要体现在侧围后部,由于造型及结构原因,轿车侧围后部更为倾斜,SUV侧围后部因为尾门安装及强度需求,会进行D柱结构强化设计。
(5)顶盖 顶盖总成位于车身顶部,由顶盖及横梁组成。顶盖作用:顶横梁与车身左、右侧围焊接,形成支承并固定前、后风窗玻璃的结构;同时提供天窗安装空间,增加车身扭转刚度。顶盖总成主要结构如图1-19所示。
图1-19 顶盖总成主要结构
(6)后围 后围总成位于车身后部,一般轿车与SUV的后围存在比较大的差异,轿车比SUV多搁物板总成。轿车后围主要由搁物板总成、后风窗上沿板、后围内板、后围外板、后围连接板组成;SUV后围主要由后围内板、后围外板、后围连接板组成。后围总成作用:形成行李舱,安装其他附件;后部碰撞时吸收碰撞能量;增加车身扭转刚度。后围总成主要结构如图1-20所示。
图1-20 后围总成主要结构
(7)翼子板 翼子板总成位于车体前部两侧,一般通过螺栓固定在车身上。主要由左右翼子板组成,部分车型根据刚度需要会增加前部增强支架。翼子板主要作用:车身前部两侧装饰功能。翼子板总成主要结构如图1-21所示。
图1-21 翼子板总成主要结构
1.3.2 新能源(纯电)车的车身结构
新能源(纯电)汽车的车身和传统燃油车的车身类似,由动力舱、前围、地板、侧围、顶盖、后围以及翼子板七大部分组成,其与传统燃油车不同的部分主要在下车体动力舱和地板部分。除了一些安装支架(如悬置安装支架等)有所不同,发动机舱部分主体结构基本相同,传统车身发动机舱主要用来安装发动机,新能源车动力舱主要用来安装电机、减速器、电机控制器、充电器等。
新能源(纯电)车由于车身地板下部需要布置电池,其地板下部结构与传统燃油车结构存在较大的差异。目前主要有两种结构,一种为传统钢制平台地板,最大化地与燃油车通用平台,以日产聆风(Leaf)、江淮iEV系列为代表;另一种为纯电动车型专有平台,完全以电动为核心区进行布置,包括底盘系统,以特斯拉、蔚来ES8为代表。下面以传统钢制平台地板为例进行说明,图1-22展示了传统燃油车下车体框架与新能源车下车体框架的差别。
图1-22 传统燃油车与新能源车下车体框架的差异
传统燃油车下车体一般采用双纵梁结构布置,即发舱后纵梁、地板中纵梁。新能源车下车体由于电池结构限制,取消了地板中纵梁,发舱后纵梁向地板外侧移动,与门槛内板搭接形成双门槛形式。图1-23灰色部分为传统燃油车的地板及纵梁布置,红色部分为新能源车下车体结构,其在门槛部位形成“双门槛”结构。
图1-23 传统燃油车与新能源车下车体断面
对于特斯拉式的纯电动车型专有平台,其下车体采用纯平式设计,以最大化地布置电池,地板下部仅有左、右门槛,没有设计纵横梁,在地板上部设计5根左、右横梁连接车身,起到抵抗碰撞作用。图1-24展示了此结构。
图1-24 特斯拉式纯电动车型专有平台下车体结构