[淺談車體結構一] 單體式車身vs樑框式車身有何不同?

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車身有如蛋殼般一體成型的單體式,以及如身體乘載於梯子上的樑框式這兩大類,絕大部分的小客車都採用單體式,部分SUV則採用樑柱式。

源於飛機的單體式構造

當Gottlieb Daimler造出世界第一部汽車時,是先以馬車的車樑來代用,前後再裝上葉片式彈簧,轉向裝置則是同時扭轉左右車輪;同時期打造的M-Benz則有專屬底盤,只不過它是三輪車。

從那時發展以來,汽車將有如長梯子的樑框附上懸吊和引擎,上方再承載車廂,因為這樣的車身在製造上最簡單,強度也很傑出。美國是進入60年代後增加梯子的寬度,採用提高車內空間的包圍式樑框。

單體式車身首次出現於Lancia的Lambda,而單體式構造早已在飛機上實用化,並不是新概念,但使用在汽車上則受到矚目。英國的Rover製造Rover 2000時研發出在骨架上精密焊接鈑件的方式,並由多家車廠加以普及,理由是在輕量化高剛性之餘又能有效的利用車廂空間,單體式構造使用薄薄的鋼板就能打造出有如蛋殼般強固的車身。但在外部受力較大的重負荷4WD車上,採用車廂與底盤分離的結構較為合適,部分越野SUV至今也還使用梯形底盤。

樑框式車身 用做成梯子形狀的堅固樑框來乘載車廂。早期的汽車皆採用這種結構,特色是針對左右方向的受力很堅固、但抗扭曲性較弱。如今仍採用於大型卡車或少數SUV。

怎麼打造單體式or樑框式?

自己製作汽車時,或許腦海裡都會浮現梯子形狀的底盤,因為它的結構簡單、功能性高、強度充足,沒錯,承載又大又重的卡車就使用梯子形底盤,有些SUV也有使用,特色是抗扭曲性還能接受,而抗折曲性很強,對於前後及左右方向的受力也有耐受性。底盤和車身之間採用高緩衝力的結構進行結合,而在SUV上,承載的車身也會使用近似單體式的結構,維持足夠的強度。

單體式 基本是在骨架上焊接鈑件,一片片的鋼板雖然很薄,但經過巧妙地組合,將重要的部位焊接後,便能發揮媲美蛋殼般的強度。輪拱部分位置和引擎室使用螺栓工法。

單體式車身用薄薄的鋼板接合,讓整個車身成為一體,地板通道和車側門檻做成複雜的凹凸形狀以維持強度,前後做成樑框狀底盤空間以收納引擎,這些都成為焊接車身鈑件的基底,依據車廠及車款不同而有各種造型,若像Toyota 86追求高剛性,就要以強固的鋼板來組合,若像輕型車追求輕量化和低成本,則是強化基底的部分,能夠妥協的部分就以極簡來設計。

樑框式 樑框上乘載車廂,車廂並不要求擁有單體式框架般的強度,但為了提昇剛性,結構必須緊緻,使用於SUV或4WD車型。
世界首款和日本首款單體式車身–Rover 2000 & Subaru 360全世界最早採用單體式結構的是要求輕量及強固的飛機,但全世界最早應用於汽車的範例則是Lancia的敞篷車Lambda,不過當時還有大片鈑件焊接時的精準度問題,只要一片鈑件的位置有所歪斜,會影響全車所有鈑件的安裝。克服這個缺點的是1964年發表Rover 2000,先在基本骨架上進行假焊接(看似成功焊接,但只要稍微一撥沒融化的焊件就分離),確定沒有任何的歪斜後再點焊,在車身鈑件上留有螺栓,確立了現代單體式車身的基本製造方式。日本則濫觴於Subaru 360,出自在二次大戰前及戰時擁有飛機技術的富士重工(現在Subaru株式?社),在輕型車規格有限的尺寸中確保了最大的乘坐空間。

▲在基本骨架上進行精準的組裝及焊接,這就是以鈑件組合成車身的Rover 2000,確立了現代單體式車身的基本製造方式。


▲日本首度採用單體式車身的是Subaru 360,在有限的尺寸中確保最大的乘坐空間。

文章來源:Goo車訊網

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