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在矛盾中统一

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“如果把汽车比喻为房子,车体就相当于房子的顶梁柱,无论装修得多么豪华,摆放多么昂贵的家具,如果没有承重的顶梁柱人们是无法安心居住的,顶梁柱就是创驰蓝天技术中的车身。”

马自达汽车株式会社车辆开发本部本部长松本浩幸(Hroyuki Matsumoto)在广岛如是对《汽车商业评论》形容他负责的创驰蓝天车身(SKYACTIV-BODY)开发工作。

车身结构关乎整个车辆安全性以及行驶的稳定性,与很多车身开发人员一样,浩幸的主要工作目标是在大幅提升冲撞安全性和车身刚性的同时,实现车身轻量化。

显然,这是一对矛盾体。按照常人的理解,如果满足前者,就必须增加零件钢板厚度,从而导致车身重量的增加。为了在两者间找到技术上最优的平衡点,浩幸和他的同事们展开了三方面的尝试:

第一,优化车身结构。马自达原来的很多车型采用了弯曲型板条,同时部件结构并不连贯,改良后的创驰蓝天车身结构则采用了直线化和连续化的结构。这样一来,在实现高效率车身的同时,连贯化的环形结构让车身在碰撞时的受力更加均匀,提高了车辆的安全性。(图1)

与此同时,在经过大量的试验后,马自达决定在可能范围内尽量将零部件小型化,使得撞击时受力尽可能分散。在更加细致的地方,比如很多单个零件甚至也在按照复数撞击传导路径原理制造,像撞击梁断面原先有4个临边,而新的十字型设计则将临边提高到12个,这样可以更有效地吸收和降低撞击能。

第二,优化制造工艺。马自达的工程师们通过计算机模拟试验发现,在交叉梁、门槛部和车身底部增加点焊位置,并在一些环形结构上使用焊接胶,可以大大提升车身刚性。

第三,提升高强度钢板的使用比率,从原先的40%提高到60%。事实上,从2007年开始,马自达便开始将980MPa的高强度板材运用到车辆上,而在“创驰蓝天”车型上,前后防撞钢梁、驾驶室架构等重点部门更是使用了1400MPa~1800MPa的超高强度钢板。

通过这些优化性能的努力,马自达创驰蓝天车身的整体刚性提高30%、重量却降低了8%。

与车身紧密相连的是底盘。尽管在中国老款马自达6获得了“弯道王”的美誉,但在浩幸眼中,“以往的马自达产品在弯道性能一般,乘坐舒适性和高速安心感有些许不足”,“创驰蓝天”底盘(SKYACTIV-CHASSIS)必须“将精准的操控、安心的驾乘体验,以及最高的驾驶乐趣高层次统一”。

不难发现,与马自达对车身的要求一样,这里同样存在矛盾,甚至更多。提高操控性即意味着提高汽车的灵敏度,而为了增加安全则必须要让反应相对迟缓;同样为了提高操控性,悬挂需要加硬,但这又要丧失舒适性;为了实现轻量化就要降低悬挂的刚性,而这则会导致操控性受损。

如何平衡这些错综复杂、相互牵制的关系?马自达用“创驰蓝天”技术对悬挂系统的优化工作一一作了解答。

首先,对于前悬挂,马自达最主要的改变是扩大主销后倾角度,增大后倾拖距——减震轴和地面的交叉点到轮胎中心轴和地面交叉点的距离,改变了轮胎返回的直行力量,方向盘的自动回正作用更加强烈。(图2)

但是,这样一来产生的负作用是转动愈发费力。马自达装配了全新的电子转向辅助系统(EPAS),采用转向齿轮比的高速化,实现了更直接的回馈,从而提升了车辆操控的稳定性。

其次,对于后悬挂,马自达将后拖拽纵臂前部的固定点向上提高了43毫米,改变了后轮摆动角度,避免了老款车型曾经发生过的刹车力转变为车身向下压力的情况。此举有效地控制了车身前倾,从而降低了驶过颠簸路面时车身的震动。

最后,为了实现轻量化和刚性的“和谐”。马自达通过对底盘焊接方法的提升,将悬挂横梁等一些零部件的边缘突出部分切除,同时提升连接处的刚性。

总体而言,“创驰蓝天”底盘重量相较之前减少了14%。其中,前横梁在提高40%刚性的同时实现了6.4公斤的轻量化,而后横梁在刚性保持不变的情况下,实现了4.5公斤的轻量化。

在不可能中发现可能,在矛盾中找到统一,这或许就是马自达创驰蓝天技术的魅力,也是值得我们思考的方向。