汽車這塊區(qū)域的安全創(chuàng)新，是在鋼絲繩上跳舞

文｜七號宋

大家有沒有發(fā)現(xiàn)，過去聊汽車安全，車頭經(jīng)常被當亮點拿出來講。

除了車頭重要外，還因為空間大，工程師有足夠余量做設計。像沃爾沃的丟輪保命，再比如前保險杠的引導結構，甚至機艙的一根加強桿，都能講出一套完整邏輯。

但到了車身側圍，畫風突變。很多時候就一句話帶過：用了多少MPa的高強度鋼。

那是車身側圍不重要嗎？當然不了，甚至因為車身側圍沒有傳統(tǒng)意義上的潰縮吸能區(qū)，汽車側碰更危險。車身側圍不講，難講，是因為要在鋼絲繩上跳舞——空間太狹窄，留給技術創(chuàng)新的空間不大。

還好車企沒有放棄，今天我就挑三個典型思路，給大家講講車企是怎么強化車身側圍安全的。

從“一根梁”到“一整套結構”

早期汽車車身側圍很單薄，甚至還出現(xiàn)了類似于金魚眼視角的A、B柱結構。雖然我們可以不斷強化A、B柱的鋼板強度，但提升實在有限。

汽車如果側面撞到電線桿或者石墩，受力面積很小，那就更危險了。一根梁要么扛不住，直接塌；要么做得很硬，把沖擊幾乎原封不動地傳遞給車內乘員。所以雖然車身側圍空間窄，但該有的結構也不能少。

現(xiàn)在主流的車門結構，已經(jīng)變成一個典型的多層體系，可以理解為三步協(xié)同工作。

第一層，材料強才是真的強。

車身需要采用高強鋼甚至熱成型鋼。它要在碰撞初期提供基礎剛度，防止側圍瞬間被打穿。但和過去不一樣的是，現(xiàn)在的防撞梁并不會追求完全不變形，而是會在達到一定載荷后開始參與吸能。這么做也好理解，就像拳擊手并不追求死肌肉，活的肌肉更柔軟，反而更抗造。

第二層，內板加強結構，把點撞變成面受力。

這是進化里最關鍵的一步。現(xiàn)在的側圍內板往往會通過局部加厚、加強筋、多層拼焊等方式，讓結構從單一承力，變成整體參與。

當沖擊發(fā)生時，力不再集中在一根梁上，而是被擴散到更大的區(qū)域，再通過連接結構傳遞到A柱、B柱以及門檻。簡單說，就是從被一根梁挨打，變成整個車身側圍一起分擔。

圖注：雖然我們肉眼看側圍都是銀白色的鋼，但其實側圍內板鋼材并不相同。這張圖就直觀展示了一種鋼材分布情況，顏色越深，代表強度越高。

第三，既然材料強度有上限，那就用結構突破上限。

天生的武學胚子更不易得，武俠里多少人死練就是比不上張三豐。這說明結構做得好，往往事半功倍。防撞梁和內板之外，現(xiàn)在很多車還會加入發(fā)泡材料、蜂窩結構等吸能層，這一層不負責抗侵入，重在控制侵入速度。這點非常關鍵，因為人體傷害很多時候取決于加速度峰值，而不是單純的侵入量。

比如蔚來的蜂窩結構的鋁合金門檻梁，大眾MEB的三明治門檻梁，都是類似邏輯。

B柱潰縮點：該硬的地方硬，該讓的地方要會讓

側碰安全最依仗B柱，非常值得為它單開一頁。直覺上，B柱應該越硬越好，但工程上并不是這么處理的。這是因為如果整根B柱完全剛性，碰撞能量釋放路徑反而會受制約，會更直接地傳遞給乘員，尤其是胸部和骨盆區(qū)域。

所以現(xiàn)在的主流思路是在B柱內部做分區(qū)設計。類似于金鐘罩鐵布紗，一部分負責抗住沖擊，一部分負責吸收沖擊。通過材料強度分布、厚度變化、激光拼焊等方式，B柱內部會形成強弱區(qū)域。高強度區(qū)域優(yōu)先承擔載荷，防止結構侵入；而在特定位置，則允許結構發(fā)生可控變形，用來吸收能量。

圖注：金鐘罩?以氣貫周身為主，強調?內氣動態(tài)緩沖?，屬“吸收+分散”沖擊；?鐵布衫?側重?體表筋骨硬化?，更偏向“抗住”鈍器打擊，但對尖銳物仍需卸力。

大家不妨看看NCAP的測試要求，我們會看到B柱除了有入侵量要求，對不同區(qū)域也會不同。在側碰，尤其是MDB移動壁障側碰中，B柱通常會被拆解成不同高度和區(qū)域來評估。

圖注：不同區(qū)域，對應不同的安全優(yōu)先級：上部區(qū)域更關注頭部空間和側氣簾展開空間；中部區(qū)域：核心是胸部壓縮量（最關鍵傷害指標之一）；下部區(qū)域：骨盆受力與門檻結構配合。

所以法規(guī)也認可，不一定整根B柱越硬越好，不同區(qū)域也可以有不同剛度策略。從結果來看，有些車B柱會發(fā)生一定變形，但乘員傷害控制得更好，這是合理的。當然，如果B柱完全斷裂了，那也不行。比如下圖這種，那就是只得其表不知其里，B柱發(fā)生完成斷裂，對車內人員傷害會很大。

一體式門環(huán)：把側圍變成一個整體結構

太極拳厲害，是因為它?不直接硬抗?，對方推來時，腰胯微沉吸收，同時引導其力偏離重心，隨即反擊。那一體式門環(huán)也有類似邏輯，它很會卸力。

為什么“環(huán)”很重要，是因為在結構力學里，閉環(huán)結構受力更均勻，剛度更高。像最近大熱的F1，它使用的碳纖維單體殼車身就是這種環(huán)結構的極致表達，因為是一體受力的，即便超過300km/h車速撞擊也能保整車手安全。

傳統(tǒng)車身側圍，A柱、B柱、C柱和門檻之間，雖然連接在一起，但更多是節(jié)點式的連接，依賴焊點和局部結構傳力。而一體式門環(huán)，會盡量減少中斷，讓這些關鍵部位形成連續(xù)結構。這樣一來，碰撞時的力就不再集中在某一個點，而是沿著整個環(huán)狀結構分散。

當然，這么做也并不容易。直到極氪8X的一體式雙門環(huán)出來，這個思路我才感覺更上一層樓。它在內板大面積使用接近2000MPa級別的超高強鋼。這種材料研發(fā)難度高，而且這類材料不容易成型，還挺難滿足以毫米級尺寸為考核的車身結構。極氪8X能用，肯定是工藝上花了大功夫。

在解決了材料和制造問題后，它一大特色是把A/B/C柱和門檻通過加強板連成完整路徑，讓力可以連續(xù)傳遞。傳統(tǒng)結構中，大量焊點其實是潛在的薄弱位置，而一體化設計會盡量降低這種不連續(xù)性。

很多人會覺得，這種越做越硬的結構，會不會和B柱的可控潰縮相沖突。其實兩者解決的是不同層級的問題，門環(huán)解決的是整體剛度和載荷分流。B柱潰縮點，解決的是局部能量吸收。一個負責把力分開，一個負責把力吃掉。兩條路線做到極致，都是好方案。

總結

回過頭看車身側圍安全這件事，其實挺反直覺的。它從來不是簡單的越硬越好，也不是單點強化能解決的問題。真正的難點在于在極小的空間里，讓結構既能扛住沖擊，又能按預期方式變形，還要把人體傷害控制在合理范圍內。

要在鋼絲繩上跳舞，就要搞明白力往哪里走、結構怎么變、人承受多少。而所有這些設計，無論是多層防撞梁、B柱潰縮點，還是一體式門環(huán)，本質都是把不可控的碰撞，變成可控的能量管理。

還是很感嘆，車身側圍空間很小，安全難控制，還好車企沒放棄。