第一代奔馳C-glass為2014年歐洲白車身會(huì)議亞軍車型

圖1 2014年ECB會(huì)議車型評(píng)分結(jié)果

第一代奔馳C-glass于1982年上市，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，歷經(jīng)W201、W202、W203、W204車型，現(xiàn)已發(fā)展到第五代車型W205——2014新C級(jí)，如圖2所示。奔馳C-glass作為一款中型豪華轎車，一直受到消費(fèi)者的青睞，是奔馳系列車型中銷量最大的車型，也是奔馳所有車系中車型最全的一類。

圖2 奔馳C-glass車型的發(fā)展歷程

歷經(jīng)了5代車型的發(fā)展，最新款奔馳C-glass擁有迎合了消費(fèi)者注重汽車外觀的消費(fèi)潮流，是具有流暢大氣的外觀，且操控性能強(qiáng)的經(jīng)典車型。

1.1車型尺寸

新一代奔馳C級(jí)在車型長(zhǎng)度、寬度、軸距輪距等參數(shù)上均有所增加，而在高度上則略有降低，如圖3所示。得益于更加流暢的線條設(shè)計(jì)，其風(fēng)阻系數(shù)由上一代車型的0.26降低為0.24，阻力面積減少了5%，在空氣動(dòng)力學(xué)上來說這是非常重要的，可以顯著減少汽車生命周期中CO2氣體的排放。

車身腳印面積：= (前輪距 后輪距)/2*軸距=4.48m²

圖3 新一代奔馳C級(jí)的尺寸

1.2白車身重量

白車身總重量（包含四門兩蓋等覆蓋件的非油漆車身）：362 kg；

白車身骨架重量：293kg；

1.3車身輕量化系數(shù)

該白車身的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度達(dá)到了28770 Nm/°，根據(jù)公開的數(shù)據(jù)，按照車身輕量化系數(shù)的公式：

進(jìn)行計(jì)算，得到其輕量化系數(shù)為2.26。

奔馳C級(jí)五代車型的輕量化系數(shù)如下圖4所示。由圖可以看出，從1982年上市的第一代車型到現(xiàn)在的車型，其安全性能不斷提升，但是輕量化系數(shù)卻一直在降低。這主要得益于新材料和新工藝的大量應(yīng)用。

圖4奔馳C級(jí)五代車型的輕量化系數(shù)

新一代奔馳C級(jí)車型的白車身零件爆炸圖如下圖5所示。不同顏色代表了不同種類的材料類型。由圖看出，覆蓋件用材基本都為綠色標(biāo)注的鋁合金材料。碰撞安全件基本都為紫色標(biāo)注的熱沖壓成形件。

圖5 白車身總成爆炸圖

該白車身總成各種材料的具體應(yīng)用比例如下圖6所示。由圖可以看出，白車身主要由鋼、鋁合金和塑料組成，其中高強(qiáng)度鋼（包含普通高強(qiáng)鋼、先進(jìn)高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼和熱沖壓成形鋼）比例為62.4%，鋁合金材料（包含鋁合金板材、型材和鑄造鋁合金）的比例為24.8%。

圖6 整個(gè)白車身用材比例

通過圖7對(duì)兩代車型的用材對(duì)比可以看出，新一代車型的白車身用材得到進(jìn)一步優(yōu)化，熱沖壓成形鋼及鋁合金材料的比較均有明顯的提升。其中熱沖壓成形鋼的比例由3.8%提高到11.9%；而白車身骨架用鋁合金材料占整個(gè)白車身重量的比例由0.2%提升到7.6%。整個(gè)白車身用鋁合金材料的比例由3%提高到24.8%。

圖7 兩代車型W204與W205的車身骨架用材及占整個(gè)白車身的比例

3 白車身輕量化技術(shù)分析

新一代奔馳C級(jí)車型的白車身總成重量為362kg，在車型長(zhǎng)度和寬度均增加的情況下，仍較上一代車型減重71.4kg。主要得益于輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及熱沖壓成形鋼和鋁合金材料的應(yīng)用，具體體現(xiàn)在輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減重10.2kg，熱沖壓成形鋼減重6.7kg；鋁合金結(jié)構(gòu)件減重13.2kg；鋁合金覆蓋件減重41.3kg。

車身的減震器支座等零件采用了鑄造鋁合金，如圖8所示，不但實(shí)現(xiàn)了輕量化，而且使整個(gè)車身的扭轉(zhuǎn)剛度得到了明顯的提升，一階扭轉(zhuǎn)頻率由54.6Hz提高到56.0Hz，一階彎曲頻率由51.6Hz提高到58.0Hz。

圖8 鑄造鋁合金車身零件和整車剛度

如圖9所示，該車型上前減震器支座使用鑄造鋁合金后使零件總成由10個(gè)減為2個(gè)，實(shí)現(xiàn)減重2.8kg。減震器支座采用鑄造鋁合金材料，在高端車型上已經(jīng)得到較多應(yīng)用，如奧迪A6、奧迪A8、奧迪Q7、路虎攬勝、卡迪拉克ATS、寶馬5系、寶馬E70等車型。

圖9鑄造鋁合金減震器支座

由于在A柱、B柱加強(qiáng)板、前擋板、中通道等安全結(jié)構(gòu)件上大量應(yīng)用了熱沖壓成形鋼，如圖10所示，再加上優(yōu)化了的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使整車具有較高的安全性能，E-NCAP結(jié)果為五星。

圖10 奔馳C級(jí)輕量化的車身骨架結(jié)構(gòu)

通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使正面前碰時(shí)候有4個(gè)獨(dú)立的能量傳遞路徑，大量的碰撞動(dòng)能傳遞給縱梁和A柱，然后縱梁和A柱將碰撞能量分成若干小的能量流被單個(gè)鈑金零件吸收，如下圖11所示。側(cè)碰時(shí)候能量通過門檻梁、B柱、門防撞板等傳遞到車身鈑金零件吸收。其中B柱加強(qiáng)板的熱沖壓件僅連接到B柱本體下端，而未與門檻相連，主要是考慮到B柱測(cè)碰時(shí)上下端侵入量的差異化，上端變形小，而下端變形大，實(shí)現(xiàn)對(duì)乘員保護(hù)。

圖11 碰撞時(shí)候的能量傳遞路徑

4.白車身連接工藝分析

由于在白車身中應(yīng)用了近25%的鋁合金材料，故而其連接工藝也有別于傳統(tǒng)鋼板車身，運(yùn)用了大量的鉚接和膠粘接等工藝。車身結(jié)構(gòu)件應(yīng)用了“ImpAcT”連接方法，如下圖12所示，與傳統(tǒng)的鉚接和螺釘連接都存在一定的差異，而且中間有粘接膠。

圖12 連接工藝示意圖及剖面圖

鋁合金覆蓋件的翻邊連接也有別于傳統(tǒng)的鋼板，由圖13可以看出，翻邊的間隙中均有粘接膠填充，這樣不但增加了連接的強(qiáng)度，而且提升了整車的NVH性能。

圖13 覆蓋件的翻邊連接

下表列出了該款奔馳C級(jí)車型白車身連接方式的等價(jià)焊點(diǎn)數(shù)，經(jīng)過折合計(jì)算整個(gè)白車身的等價(jià)焊點(diǎn)數(shù)達(dá)到7789個(gè)，保證了車身的強(qiáng)度和剛度。而且在該白車身連接中用到了鋁合金材料的點(diǎn)焊和螺柱焊，焊點(diǎn)數(shù)量分別達(dá)到316個(gè)和32個(gè)，這在以前的的鋁合金材料車身中比較少見。激光焊接的焊縫長(zhǎng)度達(dá)到12885mm，膠粘接的長(zhǎng)度達(dá)到187912mm，這些先進(jìn)連接工藝的大量應(yīng)用保證了白車身的強(qiáng)度和剛度。

5. 小結(jié)

新一代奔馳C級(jí)已在北汽奔馳國(guó)產(chǎn)，官方指導(dǎo)價(jià)區(qū)間：32.58萬-47.9萬。作為一款入門豪華車，基于奔馳先進(jìn)成熟的車身設(shè)計(jì)與用材技術(shù)，采用多材料混合的輕量化用材理念，鋁合金材料及熱沖壓成形鋼等輕量化材料得到了大量的使用，不但實(shí)現(xiàn)了輕量化而且保證了整車的安全性能。整個(gè)白車身重量?jī)H為362kg，僅相當(dāng)于部分自主品牌A0級(jí)車型白車身的重量水平，而且安全性能還超過自主品牌車型。

根據(jù)奔馳C級(jí)的市場(chǎng)定位，現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)乘用車用材還無法直接與其對(duì)標(biāo)，畢竟產(chǎn)品定位相差甚多。但剔除國(guó)產(chǎn)品牌與國(guó)際豪華品牌的品牌溢價(jià)因素，自主品牌乘用車售價(jià)在20-25萬以上的車型用材可以參考。目前國(guó)內(nèi)自主品牌確有部分車型售價(jià)已覆蓋范圍，如紅旗H7，紳寶D80等車型，但這些車型用材和設(shè)計(jì)理念還是傳統(tǒng)的以鋼為主，車身僅是部分零件采用非鋼質(zhì)材料，如鋁合金保險(xiǎn)杠橫梁，發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋等等。自主品牌尋求品牌向上的發(fā)展路徑是值得贊賞的，也是企業(yè)生產(chǎn)和行業(yè)發(fā)展的必然選擇，但產(chǎn)品檔次與品牌溢價(jià)，必須有與之相匹配的技術(shù)積累，并應(yīng)用到產(chǎn)品上。以此來看，自主品牌車型輕量化材料及工藝的應(yīng)用道路仍然任重而道遠(yuǎn)。

從整個(gè)行業(yè)的趨勢(shì)來看，短期內(nèi)奔馳C級(jí)的相關(guān)輕量化技術(shù)并不能迅速移植并量產(chǎn)，但隨著汽車業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，每個(gè)品牌都在尋求自己的品牌DNA，必將縮短一些看似“遙遠(yuǎn)”的汽車用材與輕量化新技術(shù)。對(duì)于有敏銳市場(chǎng)洞察力和快速?zèng)Q策機(jī)制的國(guó)內(nèi)車企已經(jīng)在行動(dòng)，那些以固步自封的企業(yè)必將在新一輪的汽車技術(shù)改命中被市場(chǎng)所拋棄，會(huì)在3-5年內(nèi)見分曉。

縱觀奔馳C級(jí)的用材，給國(guó)產(chǎn)自主品牌的一點(diǎn)建議：鋁合金板材和壓鑄鋁合金件的應(yīng)用研究重視，多材料混合是個(gè)不可逆的趨勢(shì)，在這個(gè)過程中，你需要做什么？！