◆文/北京 馮永忠 康永祿
寶馬新7系車身概覽(上)
◆文/北京 馮永忠 康永祿
寶馬新7系(G11/G12)已于2015年10月下旬上市。G11/G12車身結構在很多區域使用碳纖維部件進行加強。因此G11/G12成為全球第一款在乘員安全區域內使用碳纖維的大批量生產車型。
1.智能化輕型結構
G11/G12白車身完全采用輕型結構設計,核心是所謂的碳纖維內核車身結構。該結構除鋼和鋁合金部件外,還包括大量碳纖維加強件,在使用不同材料的過程中確保它們的特殊性以最佳方式互補。由此確保材料組合可在減輕重量的同時產生較高碰撞安全性。通過智能化材料組合使得車身結構重量與上一代產品相比減輕了約40kg。G11/G12車身結構材料如圖1所示。
G11/G12車身結構由鋼部件、鋁合金部件和碳纖維部件構成。通過繼續采用高強度鋼和超高強度鋼以及高強度鋁合金,使得白車身所有金屬材料的平均最低屈服極限與上一代產品相比獲得提高,通過采用碳纖維進一步減輕了重量。G11/G12側框架結構如圖2所示,G11/G12側框架由三件式側框架構成。外部側框架由深拉延鋼構成。中部側框架由超高強度鋼和熱成型鋼構成的材料組合以及碳纖維構成,通過這種復合方式使得中部側框架在重量和剛度方面都得到了優化。內部側框架由高強度鋼和超高強度鋼構成。
2.車身結構
(1)碳纖維
碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度的新型纖維材料。它的質量比金屬鋁輕,但強度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕的特性。G11/G12車身結構碳纖維如圖3所示。
G11/G12車身的一些車頂框架由鋼與碳纖維組合構成。這樣可在生產過程中實現簡便安裝。G11/G12車頂框架碳纖維如圖4所示。
G11/G12后窗臺板由碳纖維構成,與車身結構粘接和卡接在一起。這是一種按壓式接合技術,在生產過程中用于固定后窗臺板。樂高式安裝連接件由固定在車身上的鋼球以及相對側的塑料卡子構成。G11/G12后窗臺板碳纖維如圖5所示。
(2)鋼
G11/G12車身結構大部分由高強度鋼和超高強度鋼構成。其中,超高強度熱成型鋼的比例非常高,例如B柱加強板。該部件由特殊軋制薄板制成,進一步減輕了重量。G11/G12車身結構超高強度鋼如圖6所示。
(3)鋁合金
鋁合金擠壓成型件和復雜的壓鑄鋁合金部件可在減輕重量的同時提高剛度,同時可以滿足有關被動安全性的所有要求。前部和后部首次實現彈簧減振支柱頂采用壓鑄鋁合金工藝制成。為了提高相關部件的碰撞安全性,技術人員研發出了新型壓鑄鋁合金,其主要特點是改善了防撞性能。G11/G12車身結構超鋁合金如圖7所示。
(4)螺栓連接件
G11/G12車身結構上一些鋁合金與鋼的連接通過新型車身接合技術,利用熱熔鉆螺釘進行連接,例如發動機支架(鋁合金擠壓成型件)與前圍板支撐梁(超高強度熱成型鋼)的連接。G11/G12發動機支架/前圍板螺栓連接如圖8所示。
熱熔鉆螺釘無需預先鉆孔可直接鉆入上下疊加的板材內。在此通過特殊形狀的尖端形成熱熔鉆孔并隨之切割出螺紋。但是這種接合技術僅在生產過程中使用,一旦打開熱熔鉆螺栓連接后便不允許使用熱熔鉆螺釘重新進行接合,否則可能會嚴重影響強度。在進行車身維修等級2和3維修時用盲鉚釘替代熱熔鉆螺釘。
下面主要介紹車身安裝件和車身面板所用鋼和鋁合金材料的特性。
1.車身面板材料
與上一代產品F01/F02一樣,車頂、車門、發動機艙蓋和前部側圍板由鋁合金制成。G11/G12的行李箱蓋也由鋁合金制成。前后保險杠飾板和車門檻與以前一樣由塑料制成,但通過對材料進行后續研發降低了密度從而減輕了重量。車身面板材料如圖9所示。
2.前部側圍板
G11/G12上使用的通風裝置在帶有一個鍍鉻裝飾板。前部沿X方向插入,后部沿Y方向用4個金屬夾卡住。空氣導管通過膨脹鉚釘固定在前部側圍板上。G11/G12 前部側圍板如圖10所示。
3.車門
(1)前車門
前后車門的結構基本上完全相同,下面只介紹駕駛員車門。與上一代產品一樣,G11/G12 駕駛員車門也由鋁合金殼體結構制成。鋁合金支撐結構通過創新型激光焊接技術與鋁合金外部面板連接。G11/G12 駕駛員車門結構如圖11所示。
無級車門止動器可使車門停在任意位置,通過兩個埋頭螺釘產生所需摩擦力矩,埋頭螺釘側面張緊在固定帶上。在生產過程中對埋頭螺釘進行調節,之后無法再進行調整。此外通過兩個用彈簧壓緊的滑動元件可使車門在車輛傾斜狀態下停在規定卡止位置,這一點通過固定帶的幾何形狀來實現。車門止動器采用緊湊型結構使得所有車門止動器的重量與F01/F02相比減輕約2.5kg。車門鎖可選裝自動軟關功能,可通過集成式鎖芯進行應急操作,側面碰撞保護裝置由高強度鋼構成。G11/G12采用一直延伸至車外后視鏡鏡頭的連續式裝飾條。G11/G12前車門裝飾條如圖12所示。
(2)后車門
后車門的一個特點是車窗槽裝飾條和車窗框裝飾條采用單件式設計。在彎角區域用兩個螺栓對其進行固定,其他裝飾條與以前一樣采用卡止方式。角窗像F01/F02一樣用螺栓固定。G11/G12后車門固定件如圖13所示。
(3)輕型結構支架
前后車門的輕型結構支架基本上采用相同結構,下面只介紹駕駛員車門輕型結構支架。輕型結構支架通過螺栓和卡扣式連接件固定在車門結構上。它將車門內部空間分為干濕兩側。干側通過車門飾板與內部隔絕,濕側通過車門外部面板與外部隔絕。揚聲器、安全氣囊傳感器和電動驅動裝置等敏感部件安裝在干側,從而確保最佳防潮效果。車窗升降器機械機構以拉線機構為基礎,通過一個固定在輕型結構支架干側的電機進行電動驅動。G11/G12駕駛員車門輕型結構支架如圖14所示。
禁止使用壓縮空氣清潔車門安全氣囊傳感器,否則可能造成傳感器毀壞。為了確保前車門內的安全氣囊傳感器功能,不允許損壞輕型結構支架的密封件。
(未完待續)