车身轻量化的发展趋势

专题

车身轻量化的发展趋势

车身是构成车辆的主要部件，约占车辆总质量的35%～40%。研究了有助于车身轻量化的从聚碳酸酯到纤维素的新型技术和材料。新型材料分别是：①制造车顶组件的聚氨酯复合材料；②制造天窗和车顶板件的聚碳酸酯；③玻璃和塑料的复合材料。

聚氨酯复合材料的优点为性能稳定、质量轻、成本低，其构成的组件质量轻且刚度高，并且具有较好的三维可塑性、声学以及隔热特性。车身的几何结构通常是一种对称或不对称的“三明治”结构，包括结构外层（壳）、纤维/聚氨酯层和核心层。同时，可以在结构中添加提高强度的元素或其它具有增强特性的元素。

聚碳酸酯塑料等适合作为轻质材料，其是透明的且非常抗冲击，同时具有较高的轻量级。聚碳酸酯的密度为1.20g/cm3，其元件质量是玻璃钢元件质量的1/2。该材料制造的车顶具有极高的耐冲击能力，能够在事故或落石甚至是翻车的情况下保护乘员的安全。此外，适当的清漆涂层可提高车辆的耐擦伤性、耐候性和耐紫外线辐射的性能。

伟巴斯特公司研发制造了采用轻量化材质的天窗系统，该材质是由聚碳酸酯和玻璃材料组成。相比传统的安全天窗设计，该新型天窗的质量减轻了15%，将具有高耐磨性的聚对苯二甲酸乙二醇酯应用于安全玻璃的内表面（ESG），在玻璃破损的情况下，聚对苯二甲酸乙二醇酯会将碎片结合在一起，保护乘员免受玻璃碎片的伤害。

多模式可选车顶（图1）是对车辆进行轻量化设计的一个全新模式。车顶结构具有多种选择，这意味着不同车顶系统可适用于同一个车身。所有车顶的安装接口都是相同的。车顶模块易于被安装并在流水线上完成。这种新型轻量化设计方式最大的优势在于汽车制造商不需要在生产阶段就决定车辆模型中需要安装的车顶系统，这为车顶系统升级以适应市场需求提供了很大的灵活性，并且减少了车辆的复杂性。

图1 一个车身机构的可选多种车顶模式

刊名：Lightweight Design（英）

刊期：2015年第117期

作者：Matthias Arleth

编译：赵唤