MAZDA SKYACTIV-車身編

現在要來與各位分享關於SKYACTIV的第三個主要部份,也就是車身與底盤了。
這個部份小弟的認知比較有限,所以看了很久還是不完全能看懂,歡迎各位指教。
簡略的說,SKYACTIV於車身與底盤的革命,不只是針對某個特定部份,而是從設計觀點上進行結構性與整體表現上的徹底改革,我們就先來看一下車身的部份。

在開始討論之前,先看一下關於”車身剛性”這個概念。
車身在開始設計時的重點,通常是要滿足最基礎的剛性需求。剛性是一種概念,它有別於強度,是指在各種行路狀況下因正常受力而產生的車身變形,舉凡加減速,左右彎,以及各種速度行駛中路面狀況回饋到車身的振動。對於市售的一般車款來說,由於金屬在不斷反覆受力的作用下會產生疲勞造成永久的變形,這會導致車子產生更多噪音與振動,時間一久過度的金屬疲勞甚至會影響安全性,所以通常這種變形的抑制都經過仔細考慮。一般來說,車身剛性是高級車與一般車款最大分別之一,如何在設計要求與成本的平衡點上產生最佳剛性,是各車廠的主要功力展現,剛性設計越完善,車子整體耐用的年限越高,因為引擎變速箱這類關鍵零組件要是掛了可以換,而車身雖然也能換但是困難度可就高多了。

剛性影響的層面還有一點,就是操控性。身價千萬的超跑與在賽道上怒吼馳騁的賽車都極為注重剛性,因為速度增加的受力使車身變形的程度更大,而車身的變形會影響轉彎時的精確性與動態表現。用一個紙盒為例子,將紙盒輕輕扭轉或彎曲造成變形,你會發現如果把這個紙盒放大到車身的尺寸,那麼變形只要一點點,只要車身左右彎曲幾公釐就足以影響轉彎時車子轉向的半徑大小,受力越大變形量越多,影響也就越多,這當然足以影響賽道或是高速行駛下的過彎性能。不僅如此,車身受力時造成的扭轉變形如果太多也會影響四個輪胎對於地面的接地面積而直接影響抓地力,這對於操控更是有相當大的影響。

那來看看MAZDA的SKYACTIV對於車身方面的改善。
MAZDA技術簡介原文內容:
軽量化は燃費を改善するだけでなく,エンジンの性能をフルに引き出し,走る・曲がる・止まるという自動車の基本性能を飛躍的に向上させるため,「走る歓び」を大切にするマツダにとって注力すべき領域である。
パワートレインとプラットフォームの同時刷新という機会を活用し,全体最適の視点からボデーの理想構造を追求した上で,新工法の採用・材料を最適化するプロセスを繰り返し行い,剛性・衝突安全性能の確保と軽量化という相反要素を両立させる技術のブレークスルーを図った。基本骨格は力学の原理原則に立ち返り,可能な限り直線で構成する「ストレート化」と各部の骨格を協調して機能させる「連続化」,入力を特定部品に集中させるのではなく,多くの部品に最適なバランスで分散させる「マルチロードパス」をコンセプトとした。また工法面ではウェルドボンドやスポット溶接を増やし,材料面では高張力鋼板材の使用拡大などを行い,前モデル比約30%の剛性向上,世界トップレベルの衝突安全性能(社内テストによる)と約8%の軽量化を実現した。


SKYACTIV的四個改善階段:全方位的考慮,直線性的骨架設計,增加焊接強度,改進組成材質。

上面的意思是說,減輕車重不只可以改善油耗,也可以充分發揮引擎的性能,行駛,過彎,煞車這些基礎性能的大幅提昇而產生的”駕駛樂趣”,是MAZDA所重視的領域。
這次藉由動力系統與設計平台的同步更新,重新從全方位的角度來追求理想的車身設計構造。如圖所示,採用最適合的新製造方法,材料,並確保剛性與安全性,但又要使車身輕量化這個兩方面衝突的問題解決。我們回到車身骨架的力學觀點,盡可能使骨架結構直線化,連續化,這”多點分散(Multi-road path)”的概念不只將車身承受的力量先集中在一些特定部份,並且還均衡分散受力至這些相關部份。為了實現這個目標,製造面增加了許多焊接點,也增加了高張力鋼使用比例,結果與前款車比較增加了30%剛性,並且在確保世界頂級的撞擊安全性(內部測試標準)下減輕了8%的車重。

從原廠資訊可以得知除了剛性外,安全性(或稱車身強度)也是一大重點。安全性的概念就比較簡單,就是各種意外事故發生時車身結構對車內成員的保護能力。在多點分散(Multi-road path)的概念下不僅可以從力學觀點上大幅增加剛性,還可以同時考量與增加安全性,實可謂是一次到位。

MAZDA SKYACTIV對於車身這個部份的圖比較容易讓人看懂,所以這讓我有了比較可以發揮的空間,不像引擎變速箱牽涉大量理論基礎與專業性,看完之後使人頭暈腦脹。


多點分散(Multi-road path)示意圖。圖中可以看到在設計上,前方撞擊的受力會從副梁一路分散往A柱與車底,每傳遞一次撞擊力就減少,車內變形因此受到抑制,達成更佳安全性。圖裡可以看到前避震器上座已經有鋼樑將左右上座連接在一起,因此許多人會去改的前避震器上拉桿,在SKYACTIV設計上已經有類似結構補強,所以不需要改了。


這是對於前輪部份補強的剛性。MAZDA將前懸吊的支撐點作成雙層,產生類似箱型的封閉受力結構,增加了前懸吊的下半部份剛性。


這是後懸吊的剛性補強。在此可以清楚看到後避震器上座與前避震器上座一樣左右相連,一般有改這部份的上拉桿會影響行李箱的置物空間,而MAZDA在SKYACTIV車身設計上一併考慮了剛性與實用性。此外,"直線性骨架"的設計概念在此也能看到。


後座底板的剛性強化。這個部份主要是為了支撐油箱,又有後懸吊組成的支撐點,還影響後方追撞時的安全性,所以需要同時強化剛性與安全性。此外,由於要安裝油箱,故這個部份的支梁比較少,與後行李箱底板一樣容易共振,因此需要增加截面的形狀,不能只作成一塊平板。截面形狀不僅影響強度,也影響共振的頻率,故對於減少共振產生的噪音也有幫助。



這是使用材質的分佈圖,MAZDA將高張力鋼材的使用比例增加到了60%。有一點比較重要的是,
以顏色標示的鋼材使用上,可以看出來MAZDA從加強正面強度的防護觀念,改成逐步吸收撞擊力並產生區域性潰縮,且對於超高強度鋼材(1500Mpa)的使用率大幅增加了約四倍,主要用在同時影響車身剛性與安全性的B柱部份,而且車底的支撐梁也換成更高強度的鋼材,對於剛性與安全性表現可說是相當值得期待。


這就是對於焊接部份的示意圖,藍色部份是連續性焊接,橘色部份是焊接點增加。



噪音抑制。上圖是噪音的傳遞路徑,我不是完全看得懂,MAZDA在這個部份減少了0.6dB,但是看起來這個程度似乎改進的幅度不大,這是否我的理解有問題?這要請看得懂的大大們解說了。


空力特性。這個部份我的解讀是在結合舊有設計與新概念之後,風阻值降低了0.6,風阻對車身的拖曳力也跟著下降。

2012-05-21 13:04 發佈
台灣馬自達的車體也都會100%比照此標準去做嗎?
天災人禍我們避免不了,但車輛主被動安全,我們可以有選擇的權力!!!
我寧可買進口馬3,只要不超過100萬就好。
TC
就目前來說 SKYACTIV的技術平台改革確定將出現在MAZDA2 MAZDA3 CX5。
正在進行中的"聽說"是CX9以及MIATA。
不過可以確定的是 台灣MAZDA的SKYACTIV車款 在前期應該只會出現在進口的MAZDA3與CX5上 所以要談國產化似乎還有點早。
按照MAZDA預計要進行的車款 像MAZDA2 MAZDA3 MAZDA5 MAZDA6 CX5 CX9 MIATA等這些來說 應該是要等到都開發完成並上市後才是國產化時機。
畢竟設計上的大幅變革之後 要在其他地方規劃與完成生產準備是需要一些時間的。
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