皮卡三种车身结构:承载式、非承载、半承载

2019年至今,中国皮卡行业发生了翻天覆地的变化,以乘用化、多元化为显著特点的新潮流成为行业主导思想。全新发展格局下,国产皮卡逐渐由传统非承载式车型向外拓展,衍生出高度乘用化的承载式车型,以及相对低端化的半承载式车型,三种车身结构对应着不同需求方向。

非承载式

非承载式是皮卡最常用的车身结构框架,同时也是汽车行业历史上使用最广泛的设计。上世纪80年代前,几乎所有汽车产品采用的都是非承载式结构,承载式结构是随着前置前驱布局不断发展完善逐渐成为主流的。横置前驱模式大幅降低了规模化生产成本,同时对于空间的利用率更为高效。承载式结构低成本及高舒适度的优势逐渐显露后,非承载式结构逐渐退出乘用车的历史舞台,但抗扭刚性、高承载能力的优势使其始终是越野车、皮卡等车辆的首选结构。

承载式非承载半承载皮卡三种车身结构哪个好-图1

“非承载”顾名思义就是“不承载”的意思,框架车身不直接或全部承受冲击,在框架车身下有独立布局的“大梁”负责承受来自个方向的力,动力系统和走行系统均集成安装在一个车架上,然后将车架作为整车装配的基体,与车身相连接。非承载式底盘一般采用矩形或梯形样式,两根纵梁从车头延伸至车尾,横梁数量及位置根据各厂家技术特点的不同有所差异。“梁”一般为粗壮的钢制“大方管”,横纵排列焊接为一体,随着制造技艺不断升级会使用相当比例的高强度及超高强度钢材,提供足够强的抗扭性和承载性。

承载式非承载半承载皮卡三种车身结构哪个好-图2

非承载式车型的框架车身与独立大梁间多为柔性连接,越野或重载时产生的冲击力主要对底盘大梁起作用,部分受力会通过减震缓冲部件传导至框架车身部分,车身主要提供碰撞保护和缓冲吸能作用。由于大部分力都被强度极高的底盘大梁所吸收,同时框架车身为柔性连接,因此车身扭转变形幅度很小,能够极大降低框架车身的受力扭曲和金属疲劳,使得车辆进行高负荷运动时可以拥有足够的稳定性、耐久性与安全性。

承载式非承载半承载皮卡三种车身结构哪个好-图3

优秀的非承载式车型并不容易打造。首先,车架和车身是两个独立系统,且车架是平面的结构,车身是笼型的结构,因此非承载式车辆面对各种冲击时上下两部分的能量吸收和溃缩是两种不同形态,如果不能良好结合就必然会导致二次伤害。其次,非承载式车辆的动力系统机械结构更复杂,变速箱、后桥、传动轴分动箱、前桥以及前半轴等部件均是机械结构,在电子化元器件大行其道的当下,更多的机械结构反倒意味着高成本。

承载式

承载式与非承载式是相对的概念,承载式设计省掉了独立底盘,车架既是车身也是底盘,完全依靠框架车身承受起伏路面的冲击和载重,所以承载式结构设计难度更大,对材料强度、结构设计的要求更高。承载式结构多为钢板冲压而成,利用多层钢板叠加提升整体强度,并采用特殊几何学构造分化受力,达到提升框架柔性及刚性的目的。承载式车身由于取消了独立大梁设计,可以有效降低底盘,使得发动机、变速器、悬挂的位置更贴近地面,所以采用承载式车身在燃油经济性方面、以及操控当面更有优势,同时在车内空间利用率方面也更优秀。

承载式非承载半承载皮卡三种车身结构哪个好-图4

承载式结构通过柔性设计赋予了车辆极高的整体性,使得车辆更适合在路况良好的道路上行驶,为驾驶者和乘客提供足够的舒适性和安全保护,但追求柔韧性也注定了其没有足够的刚性结构应对并非铺装路面的冲击。金属材质并不忧虑硬碰撞,却十分担心弯折扭转,承载式车身由于缺少刚性抵御结构,面对冲击力只能靠金属柔性抻拉抵御,高频率非均衡的扭转会让车身钢板出现金属疲劳,使得承载式车身轻薄的钢板金属结构“变得松散”,即车辆也会随着使用出现“骨质疏松”的现象。

承载式非承载半承载皮卡三种车身结构哪个好-图5

金属部件和结构近90%的使用失效是由循环应力幅度远低于所涉及材料抗拉强度的疲劳引起的,在循环变形过程中通常会受到大量累积的、不可逆的损伤。机械零件在交变压力作用下,经过一段时间后,在局部高应力区形成微小裂纹,再由微小裂纹逐渐扩展以致断裂,轻则影响车辆驾驶品质,重则可能造成车架变形。疲劳破坏具有在时间上的突发性,在位置上的局部性及对环境和缺陷的敏感性等特点,故疲劳破坏常不易被及时发现且易于造成事故。

承载式非承载半承载皮卡三种车身结构哪个好-图6

不过这并不意味着承载式结构完全隔绝于越野环境,物理结构间的差距虽然难以通过技术手段超越,但却可以无限靠近。随着技术不断发展,承载式车身的整体强度也在不断提高。比如福特全新小皮卡Maverick就采用了承载式车身,其载重能力和拖挂水平不输传统皮卡,并且福特还计划针对该车推出高性能越野版。新路虎卫士也一改往日风格,舍弃了过去的大梁结构转而采用了承载式结构,因此理论上只要车身强度足够大,那么承载式车身一样可以很硬派,能够实现城市驾驶与越野路况兼顾。

半承载式

半承载式车身结构现如今并不多见,其概念是把“底盘”嵌入承载式车身的框架里,属于嵌入式大梁。这种设计结构的目的是希望利用车架强度+低标准大梁实现1+12的效果,部分微卡采用的正是此类结构。半承载式结构理论上似乎比非承载式更优秀,但实际上整体强度略逊一筹,且车架减振缓冲力度不足导致舒适性也不如承载式车型,最终除了生产成本相对较低外没有太多优势,因此半承载式并不适合普通家用型车辆,民用领域只适合低端工具车使用。

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