大眾進口Tiguan全拆解 彰顯全球化設計理念

大眾汽車 MPV 德國汽車 SUV 車訊網 2017-04-26

車訊網 報道】本期《車訊實驗室》為大家帶來一款熟悉的品牌、熱門的車型-它就是大眾進口Tiguan,進口大眾車型與合資大眾車型之間,雖然車標相同,但內在的設計理念以及供應商體系等方面全都不同。進口Tiguan有四個不同車型配置,它們之間雖然價格不同、配置不同但內在防護結構和做工用料是相同的,今天我們就車輛被動安全方面、工藝方面和底盤防護等方面進行拆解解析。首先,我們先從車輛被動安全中最重要的部分-車身結構開始介紹。

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車身防護結構

下圖是筆者從網絡搜到的進口Tiguan車身結構和鋼板分佈圖,之所以把它放在拆解之前介紹,是因為該部分在被動碰撞安全防護中的地位實在是太高了。車身結構猶如人體的骨骼結構,而鋼板強度又如骨密度。結構齊全和骨骼強壯兩方面缺一不可。車身鋼板強度通常以拉伸強度標註,所謂拉伸強度就是,鋼板從原狀到水平拉斷時所用的力量。數據越高說明鋼板強度越大。從下圖中可以看出,進口Tiguan白車身A柱/B柱和車內橫樑位置/門檻樑內側鋼板強度最高,鋼板拉伸強度大於1000兆帕,這部分是全車最堅固的位置,猶如球籠形狀把車內成員包裹起來,無論是正面碰撞還是側面碰撞,都有堅固的支撐點。

紅色標註位置(左右前縱梁、門檻樑外側鋼板、車內橫樑、頂棚天窗支架)使用小於1000兆帕強度鋼板,前縱梁可在中高速碰撞中逐級饋縮,高強度頂棚框架可提高頂棚剛度。另外,黃色區域、藍色區域和灰色區域屬於非主要安全結構部分,所以使用的鋼板強度較弱。介紹完被動安全結構相關數據後,我們將正式開始介紹拆解內容。

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圖片來源於網絡

防護結構之前防護

進口Tiguan前防護結構設計時重點考慮對行人碰撞防護和中低速碰撞防護兩方面,前防護結構由前防護外皮、非金屬緩衝層、泡沫緩衝層、前防護槓、吸能盒、行人腿部防護橫樑部件組成。前防護外皮採用具有一定彈性的ABS材質,前防護槓下沿的凸出設計可對行人腿部起到防護作用,中高速主動剎車傳感器藏於大眾LOGO車標背面。低速緩衝採用材質較軟的泡沫材質,前防撞樑採用異形的鋼質材料,兩側分別設計一個吸能盒結構。行人腿部橫樑設計於防撞樑下方,車輛與行人發生碰撞時可對行人腿部起到防護作用。然而,前防護結構設計齊全只是一方面,根據設計特點筆者彙總出七部分內容。接下來我們從上到下的順序進行一一解讀。

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拆解特點解析

進口Tiguan車頭防護結構不僅齊全,而且還隱藏很多“國際化”設計元素,這些在非進口車型上難以見到。所謂國際化設計就是車輛在設計時要符合最嚴格的歐洲碰撞標準,車頭不僅要考慮25%偏置碰撞時對車內成員的保護,還要充分考慮對行人碰撞防護設計等苛刻要求。車頭部分從上到下筆者彙總的7個設計特點分別是:1、主動式發動機艙蓋;2、風噪處理;3、進氣口設計;4、上支架設計;5、帶回彈性的非金屬緩衝架;6、前防護槓;7、行人腿部防護結構。

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設計特點一:主動式發動機艙蓋

主動式發動機艙蓋功能就是在嚴格的國際考核標準下而設計的,歐洲碰撞測試中有專門針對行人與車輛之間的碰撞防護,為了達到測試要求,許多車輛在設計發動機艙蓋時就增加了主動防護措施。當車輛與行人發生碰撞時,發動機蓋末端鉸鏈可主動彈起,在發動機蓋與發動機之間形成潰縮區域,為行人提供額外保護。為了避免誤觸發,車輛在行駛到25-55公里/小時車速時功能才能啟用。下圖中的小圖所示,就是鉸鏈彈起後的形態。值得關注的是,該安全防護設計在國產化車型中普遍都會被優先減配,其原因也正是因為地域不同安全考核標準不同。那麼主動式發動機艙蓋是如何觸發的呢?

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碰撞識別方式

碰撞傳感器也叫做壓力傳感器,藏在泡沫緩衝層內側的空氣壓力管兩側分別與壓力傳感器相連,壓力傳感器再與電腦模塊連接就形成了一套完整的識別系統。當車輛與行人發生碰撞時壓力軟管內的空氣壓強發生變化,壓力傳感器識別併發送信號給安全模塊,此時執行模塊根據各方條件判斷是否觸發。如執行模塊發出觸發信息,引擎蓋彈射裝置觸發後,會使發動機艙蓋鉸鏈豎起,通過發動機艙蓋的充氣支撐杆使其保持在該位置。

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設計特點二:風噪處理

除車身外蒙皮鋼板以外,車身內部仍然存在很多“空洞”區,當車輛以高速狀態下行駛時,空氣高速通過這些空洞區時就會產生各種煩人的噪音和異響,學名稱之為風噪。這些聲音直接影響車內靜音性,對NVH有很大負面影響。工程師為了降低行駛噪音,在上縱梁空腔內填充海綿進行隔音處理。之所以把它當做一個設計特點來介紹,是因為在我們已拆的百款車型中,對該位置的隔音處理幾乎都不重視。

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設計特點三:複雜的進氣設計

進口Tiguan進氣通道進行“水氣”隔離設計,內部進氣通道設計高低落差,車輛在涉水時能夠防止對向水流直接灌入進氣口。真正進氣口藏於車頭左上方位置,如不拆進氣通道上蓋板是看不到的。作為具有一定越野能力的SUV,進氣設計的合理性是非常重要的。

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設計特點四:未被省去的上支架

由於車輛成本控制以及外形設計需求,目前越來越多的車型將金屬上支撐架結構做減法處理。該結構負責前後連接水箱框架和上縱梁結構,車輛在發生正面碰撞時,上支架結構可傳遞和吸收一部分撞擊力。其次,該結構兼顧加強水箱散熱片支架強度。

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設計特點五:帶回彈性的非金屬支架

下圖黃色標註區域為非金屬支架,前端支撐前防撞樑外皮中上位置,在與行人發生碰撞時,支架受到外力後擠壓變形,受力終止後支架可恢復到原先位置。傳統的非金屬緩衝層只有饋縮而不具備回彈功能,帶回彈性的非金屬支架結構屬於創新性設計。

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設計特點六:加強前防撞樑

“外行看熱鬧、內行看門道”,外行看進口Tiguan的前防撞樑的確沒有什麼特點,結構沒有缺失、材料使用的是比較常見的鋼質。但對比筆者來說,僅防撞樑單一結構上就發現兩個較大的改變。拆解大眾車型已多達十餘款,而這些車型前防撞樑結構大多采用“通用化”零件設計(車型不同防護槓結構相似或相同),進口Tiguan為了符合海外碰撞測試標準,所以前防撞樑設計為異形結構,增加橫向防護寬度,可應對25%偏置碰撞工況測試。前防撞樑中間設計雙層結構(下圖綠色部分)增加中間強度。其設計目的是為了防止出現下圖現象。

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設計特點七:行人腿部防護樑

最後一個設計特點就是行人腿部防護結構,該結構與帶回彈性低速緩衝層和主動式防護髮動機蓋一起,構成一套行人碰撞防護系統,行人腿部防護樑可防止腿部捲入車底,如下圖碰撞示例圖所示,在與行人發生碰撞時,將行人向上挑起倒向發動機艙蓋方向,此時發動機艙蓋尾部自動彈起,保護行人頭部和身體,這一設計也常常會被國產化減配。

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防護結構之後防護

後防護結構與前防護結構相同,非常注重低速和中低速防護,後防護槓外皮、非金屬低速緩衝層、後防撞樑和吸能盒組成了後防護結構。低速緩衝層採用帶回彈性的非金屬材質,這一設計與前防護結構中的緩衝結構相同。後防撞樑橫向寬度約佔車身尾部寬度的90%,鋼質防撞樑兩側分別連接吸能盒結構。

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進口Tiguan後防護結構中的非金屬材質支撐架,具備防護槓外皮支撐架和低速緩衝層雙重作用,站在生產工藝和成本角度來看,非金屬材質並不是最好的選擇,因為它的成本高製作較麻煩,而且通用性較差。ABS材質緩衝層具有較強的唯一性,也就是專車專配,該零件並不能用於其他車型,無形中生產成本就會增加,其次,該材質的生產過程需要模具,模具也會相應增加成本。大多數廠家更喜歡使用廉價的泡沫材質代替非金屬材質。但非金屬材質批量化的一致性和多樣化形狀是泡沫所不能比的。

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後防撞樑連接方式與前防撞樑完全相同,鋼質防撞樑兩側分別與吸能盒採用焊接方式固定,吸能盒再通過可拆卸法蘭盤與白車身後縱梁連接。後追碰撞過程中,通過後防撞樑傳遞撞擊力給吸能盒,吸能盒自身潰縮抵消一部分撞擊力,同時把冗餘的力量傳遞給白車身。可拆卸方式便於維修和替換。

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防護結構之門板防護

進口Tiguan車門採用常規化設計,內飾板內側使用了環保再生材質和毛氈覆蓋層(下圖黃色區域和黑色區域),前後門內襯鋼板採用一體衝壓工藝(門框與門板為一張鋼板)。前門內設計一根W形防撞樑和兩根加強筋。後門衝壓工藝與前門一致,門內斜置W形防撞樑和一根加強筋,鉸鏈使用成本更高的鑄造工藝。

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車門防撞樑是個非常重要的安全防護結構。車輛發生側面碰撞時,車門內側的防撞樑可防止車門自行開啟,W形結構防撞樑在製造時需要衝壓模具,其工藝複雜成本也相對較高。W形防撞樑與門板之間的接觸面積以及它的橫截面強度方面超越傳統的圓形鋼結構和帽形結構,該結構防撞樑也更多在德系車和美系車中見到。

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採用一體衝壓工藝的門板在美觀度方面以及成品一致性方面更優於拼接工藝。採用一體衝壓工藝的門板可進行全機械化生產,機械相比人工更加可靠。製造成本方面,兩種加工工藝各有區別。製造成本需要從材料成本和人工成本兩方面計算。一體衝壓工藝的材料成本以及生產工具(衝壓磨具)比拼接工藝高;而採用拼接工藝門板的人工成本高於一體衝壓工藝。由於歐美人工成本較高,所以大多德系、美系車型車門習慣使用一體衝壓工藝。

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防護結構之底盤防護

進口Tiguan底盤平整度較高且防護面積較大,前副車架為元寶樑結構,前懸掛為常見的麥佛遜結構,下控制臂採用單層衝壓零件,底盤中部均勻分佈6條(含兩側邊樑)縱梁,多條縱梁分佈提高底盤剛度,鋁箔材質隔熱面積佔排氣管長度的90%,底盤隔熱比較優秀,剎車油路管線佈局在縱梁內側,可防止託底所造成的油管損壞。底盤空腔注蠟是大眾車型常用的防腐工藝,提升整車的耐久性。馬鞍形樹脂油箱結構複雜且成本較高,馬鞍形結構需要主副兩個汽油泵,其硬件成本比普通油箱成本高。較輕的樹脂材質在整車輕量化方面貢獻不小。DCC主動式懸掛是R-Line頂配版特有配置,可根據用戶選擇調整出多種不同的駕駛模式。接下來,我們對底盤具體結構進行具體解析。

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元寶樑和全框式是最為常用的兩種前副車架結構,它們在自身重量方面和結構方面有較大的區別。元寶樑結構體型較小,重量較輕,主觀駕駛感覺較為輕便,佔用面積較小,元寶樑結構多用於德系車型。全框式副車架自身重量較大,也需要佔用更大的面積。但該結構的整體鋼度較強,駕駛風格較為沉穩,但靈活度比元寶樑結構較弱,全框式副車架多見於美系車。不同結構優缺並存,使用那種結構的副車架與產品定位和設計習慣有關。

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目前造車工藝中所用的鋼板大多為不生鏽的鍍鋅鋼板,雖然鍍鋅工藝可以防止鋼板生鏽,但經過剮蹭、磕碰鍍鋅層脫落造成鋼板裸露,同樣也避免不了生鏽的問題。非金屬底盤護板可提高鋼板的防鏽、防腐能力。此外非金屬護板採用複雜的弧形設計,車輛高速行駛下可對通過的氣流進行整流,能達到節能減排和提升高速駕駛穩定性的目的。

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發動機和排氣管是全車兩個發熱量最大的部分,發動機艙內溫度雖然非常高,但遠離車內並且在防火牆位置填鋪隔音/隔熱棉,車內乘員並不會感覺到烘烤。另一個導熱體就是排氣管,排氣管從前到後貫穿底盤,所經之處都會把高溫引入進來。底盤鋼板只有薄薄的一層,如果沒有隔熱措施,就會將排氣熱量傳遞到車內,使車內溫度升高。為了解決這一問題,大多數廠家會針對排氣管做隔熱處理。鋁箔和鐵質兩種是隔熱常用材料,這兩種材料在成本和導熱效果上有很大區別。成本方面:鐵質<鋁箔 ;隔熱效果方面:鐵質<鋁箔。無論是隔熱材料還是覆蓋面積,進口Tiguan使用了鋁箔材質隔熱材料且覆蓋面積較大。

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底盤縱梁好比“脊椎”,車輛發生正面碰撞時底盤縱梁可起到撞擊力傳到作用,底盤是白車身的一部分,碰撞設計中,前縱梁、A柱為中防護路徑、底盤為下防護路徑。底盤鋼板通常使用強度較低的鋼板,起不到防護作用,而縱梁結構就是為了提高底盤強度而設計,底盤縱梁所使用的鋼板強度遠高於底盤鋼板強度。除了碰撞安全性方面,日常駕駛中底盤縱梁的作用也不可小視。越野經常行駛在炮彈坑路段,凹凸不平的路段非常考驗底盤的鋼度,如果底盤沒有設計縱梁,車身鋼板極容易出現扭曲現象。進口Tiguan底盤縱梁分佈較為均勻,在底盤強度方面以及被動碰撞安全方面都會有不少加分。

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空腔注蠟是大眾車型較為常用的防腐工藝,操作相對複雜一些,生產過程中將車身底盤的空腔中打入液態蠟,使留在車身空腔內部的蠟形成均勻的保護蠟膜,保證了整車鋼板內部良好的防腐性能。鍍鋅鋼板、底盤噴塗防腐膠、加裝整流板等職能從外部保護鋼板不受侵蝕,而空腔注蠟工藝可以提高內部鋼板的防腐性。除了底盤鋼板使用空腔注蠟工藝以外,很多車型在車門底部也進行噴蠟方式進行防腐。

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DCC懸掛是R-Line版本特有的單元,通過車內按鈕調節舒適性、普通型和運動型駕駛模式,控制器根據模式的設定,把信號傳遞給避震桶電磁油控制器,通過不同的電流調節,改變油量大小從而改變懸掛軟硬程度,敘述過程雖然繁瑣,但實際調節速度只在0.02秒內完成。避震軟硬調節並非固定模式,比如加速、制動、急轉彎等操作時,通過姿態傳感器的位置變化,系統可知曉懸掛姿態,根據駕駛狀態適時調節懸掛支撐力。總體來說,它算是一套比較聰明的懸掛控制系統。全時四驅系統+DCC避震系統組合主動提高了駕駛安全性,急轉彎、緊急並道避免了前驅車轉向不足、後驅車轉向過度的現象。

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DCC懸掛系統包含前後懸掛、傳感器、控制電腦、控制面板和線束,這套系統屬於一套成熟的主動式避震系統,如車輛本身沒有這套系統的話也能自行改裝,但改裝施工難度比較大,而且在正規改裝店改裝成本比較高,僅購買零件和安裝調試費至少大幾萬。

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車內空氣質量測試

當車輛拆解後,我們可以直觀的看到汽車被動安全防護是否齊全,用料是否厚道。但有一項測試是我們摸不到也看不到的,那就是空氣質量。車內空氣質量不合格事件多如牛毛,甲醛、甲苯、二甲苯等超標時時刻刻危害車內乘員的身體健康。譬如偽皮質座椅、皮質內飾、地板填充材料、內飾塑料覆蓋件、車內的瀝青止振板等都會導致有毒氣體產生。目前相關部門已經出臺車內空氣質量測試標準,但由於測試環境過於“舒適”而且測試標準非常寬鬆因素,測試結果並不能正常反應出車內真實情況。車訊實驗室一直堅持以室內空氣質量測試標準執行測試,測試車輛門窗關閉靜止,靜止期間任由颳風下雨太陽直射,停放在路邊12小時後進行空氣抽樣。下圖羅列測試標準和測試環境。進口Tiguan車內空氣質量全部低於室內空氣質量標準,而且TVOC項表現優秀。(百款測試車型TVOC達標不足20款)。車內空氣合格說明車內各部分使用的材質均屬環保材質。

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全文總結:通過測試和拆解我們做個簡單的彙總,環保方面:進口Tiguan車內空氣質量不僅符合室內標準而且還遠低於標準,得到這樣的成績實屬不易;被動安全方面:前/後防護結構和四門防護結構齊全,前防護結構中突出對行人的保護,能夠發現很多國內車型很少見到的“國際化”設計。工藝方面:鈑金工藝和漆面厚度工藝品控優秀,底盤平整度和防腐等級較高。豐富的主動安全配置+被動安全碰撞防護+優秀的車內空氣質量,大眾進口Tiguan算是一款注重行車安全與人身安全的車。

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