关于车架
2010-02-04 07:05:32 阅读9 评论0 字号：大中小
车架是汽车设计的重要课题，它几乎比引擎更重要，因为它的好坏直接关系到车的一切（操控、性能、安全、舒适........）
要评价车架设计和结构的好坏，首先应该清楚了解的是车辆在行驶时车架所要承受的各种不同的力。如果车架在某方面的韧性（stiffness ）不佳，就算有再好的悬挂系统，也无法达到良好的操控表现。而车架在实际环境下要面对4种压力。
1．负载弯曲（Vertical bending）
从字面上就可以十分容易的理解这个压力，部分汽车的非悬挂重量（unsprung mass），是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁（member），一般都要求较强的刚度。
2. 非水平扭动（longitudinal torsion）
当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力（longitudinal torsion），情况就好像要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
3．横向弯曲（lateral bending）
横向弯曲，就是汽车在入弯时重量的惯性（即离心力）会使车身产生向弯外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。
4．水平菱形扭动（horizontal lozenging）
因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，（路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等）每个车轮会承受不同的阻力和牵引力，这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形，这种情况就好象将一个长方形拉扯成一个菱形一样。
其实车架的好坏并非物理指标就可以涵盖，所以即使有超强的新车架出现，最传统的车架形式依然存在，正因为此，以下的内容才有了发布的意义。
Ladder Chassis（梯形车架）
梯形车架还有一个更为人熟知的名称—阵式车架，是最早出现的车架形式。顾名思义，梯形车架的样子就好像一条平躺着的梯子由两条纵向的主梁（longitudinal side member），结合许多大小（粗细）不同的副横梁（cross member）所构成的，有些情况还会加上斜梁（cross braces）作巩固。直到上世纪60年代，它仍然被大部分汽车所采用。随着不同形式的车架设计的诞生，梯形车架应用到一般小轿车上的情况越来越少见，（简直是罕见！）除了专门的越野车，如Jimmy、Landcrusier或者Trooper等，现在只有商用车才使用梯形车架。
越野车使用梯形车架主要是看中它车身和底盘分离的设计，车架和车壳作非固定连接，在越野行走的时候，崎岖的大幅路面上下落差环境，会导致车架的大幅扭动，如果是一体式车架的话，很有可能随时扭到连车厂都不认得这是自己造的车！梯形车架的非水平扭曲刚性其实并不理想，一样会产生大幅的扭动，分离式车身正好阻止了车壳的扭动。另外这种车架的前向抗曲能力（即对抗前方正面撞击力的能力）非常的强！所以这款车架仍被越野车普遍的使用。
至于商用车由于梯形车架的负载抗曲能力高，而车架先天造就平台造型，无论对营造车厢空间还是载货空间都有极其正面的作用。
梯形车架的优点也造就了它的缺点，平面结构令它的非水平扭曲刚性相对于一体式车架来的低，而车架的设计不善于造就重心水平低的汽车（技术上xx可行，但是没有必要）对于以操控性作为出发点的汽车这种特性当然与他们的宗旨背道而驰。
Monocoque（一体式金属车架）
顾名思义，使用一体式车架的汽车，整个车身的外壳本事就属于车架的一部分。所以它不同于传统的梯形车架或者管式车架，需要在车架外包裹外壳。
事实上，按严格的定义来说，一体式车架都是由不同的组件装嵌而成的，其中{zd0}的一块就是地台，其余的如车顶、侧板大小各异，所有的板件都是由高压压模机压制出来的，利用机械臂做电焊处理，有的甚至使用激光焊接技术。整个制作过程短至数分钟便可宣告完成。
由此可见，一体式车架之所以那么流行，主要原因是为了适应高度机械化的流水生产作业大量生产，这样做可以大大的降低生产成本。而且一体式车架先天拥有良好的撞击保护能力，车头以及车尾加装副车架一方面有利于吸收撞击所造成的冲击力，另一方面对车架行驶的刚性也有所帮助。其次，一体式车架能够预留用以吸收撞击能量的褶皱区外，车架本身的包裹式构造还可以将褶皱区域吸收不完的能力经过车柱分散到车体的其余部分，避免猛烈撞击力在瞬间过于集中而对乘客造成严重的创伤！相对于其他的车架构造，一体式车架没有高而阔的门榄、防滑动支撑架和大型的传动轴管道等，空间的利用率极高。
凡事总有正反两面，一体式车架生产前的配套投资极其庞大，{jd1}不适合小批量生产。比如市场层面较窄的跑车市场，现在只有PORSCHE使用一体式车架。
另外一个明显的缺陷就是一体式车架因为使用大量的金属，重量偏高。外壳的作用主要是用来营造理想的空间效果，而车架的设计主要由金属钢片构成，虽然钢片已经作了开坑的加强韧度处理，但是在物理结构上的刚度，特别是非水平扭动（longitudinal torsion），始终不及钢管式车架。如果以重量和刚性比来作比较的话，使用同等金属重量所制作出来的一体式车架是所有车架中刚性表现最不济的。
顺便可以提一下的就是车架的后天改装问题。坊间流行为汽车加Bar也不是{yt}两天了，但是无论是顶塔或者底塔，增加的只是车体上部分空间结构的刚性，但是车体其他部分的抗扭度依然没有丝毫的提高，也就是说，原来过弯时，整个车架的扭动现在被车架中间部分的扭动代替了。所以Tower Bar及其量只能提高驾驶的感受，至于真正的车架刚性的表现则很难说。但是有一种情况是例外的，那就是原厂在设计时已经考量了车架的longitudinal torsion，加装tower bar已经是设计的一部分。
ULSAB Monocoque（超轻量一体式车架）
既然ULSAB Monocoque可以单独被罗列出来，自然有其独到之处。不过首先还是要交代一下它的出生。
传统的一体式车架其优点是对于大量生产成本相对较低，拥有较强的空间效能同时撞击保护能力较强。缺点是车身沉重，初期投入很高，无法做少量生产。在上世纪八、九十年xx始，国际汽车的安全规格开始迅猛的发展，各大车厂除了发展不同形式的主/被动安全设备以外，也开始着手于设计撞击刚性更高的车架。虽然当时超级计算机已经可以辅助设计出理想的车身结构，但是也无可避免的使更多的钢材被应用到车身上，使得车架重量进一步增加。制造商为了兼顾汽车的性能和环保表现，则着手研究别类的车架金属的应用，希望借此克服传统一体式车架重量偏高的缺点。最为人所知的HONDA NSX 和 AUDI A8就是在那样的大环境下开始使用全铝合金一体式车架的。
而更多的车厂在使用部分的铝合金零件（如汽缸体、副车架、车身结构板块、和悬挂摇臂等）来取代传统的钢制零件。这对于许多钢铁制造商来说无疑是沉重的打击，如果汽车工业越来越趋向于使用铝金属的话，他们的生意以及赢利必然会受到重大的影响。为了避免更多的车厂选用铝而放弃钢铁，一间美国钢铁制造商，委托了PORSCHE ENGINEERING SERVICES研发了新型的钢制轻量车架技术，成为了今天的超轻量一体式车架（Ultra Light Steel Auto Body）。这也是为什么PORSCHE会选用一体式车架的原因之一。
在结构上，它与传统的一体式车架无异。轻量化的主要原因是车的板块由Hydroform形式压制，简单的讲就是以高水压压制。传统车架用高重量压模机压制的车架模块，效果就好像用纸盖着硬币，然后用铅笔素出图案的效果。车架和车壳的板块因为压模机的压制细腻度有所规限，整体厚度和设计的厚度有一定的出入，尤其在弯角和边缘的位置，在压制后肯定是最薄弱的地方。为了弥补这个缺陷，整个车架在压制时会刻意做的厚一点，就是说用厚一点的钢板去迁就这些最薄弱的位置都符合{zd1}的厚度要求，从而达到刚度要求.
Hydroform利用极高的水压，将钢材压迫成所需的车架形状。因为水的压力是平均的，不同的地方所受的压力同样是相同。这样就解决了车架冲压受力不均的问题，车架便可以造得更薄了。
ULSAB在98年公布了一份申明，Porsche Engineering Services声称它比传统的一体式车架轻36%，而刚性则提高了50%。现在BMW 3系和 OPEL ASTRA的部分车架都使用这个技术。
一部车的性能除了取决于引擎动力的大小，操控也是不容忽视的另一因素，但是要造出优异的操控，悬挂结构的设计就显得相当重要。除此之外，车架的刚性也是必不可少的先决条件。
早期的车架设计
“车架”这个名称原本是从法文的“Chassis”衍生而来的，早期汽车所使用的车架，大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的，也就是在两支平行的主梁上，以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体建构在车架之上，至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等钣件，则是另外再包覆于车体之外，因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。这种设计的{zd0}好处，在于轻量化与刚性得以同时兼顾，因此受到了不少跑车制造商的青睐，早期的法拉利与兰博基尼都是采用的这种设计。
由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁，加之笼状构造也无法腾出较大的空间，因此除了制造上比较复杂、不利于大量生产之外，也不适合用在强调空间的四门房车上。随后单体结构的车架在车坛上成为主流，笼状的钢骨车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代，这种单体车架一般以“底盘”称之，也就是衍生自英文的“Platform”。
单体式车架
关于单体车架(Monocoque)：简单的说就是将引擎室、车厢以及行李厢三个空间合而为一，这样的好处除了便于大量生产，模组化的运用也是其中主要的考虑。通过采取模组化生产的共用策略，车厂可以将同一具车架分别使用在数种不同的车款上，这样也可节省不少研发经费。例如大众VAG旗下就有多种车款使用相同的车架，通用(GM)的绅宝、富士也有不少车款如法炮制。
除了有利于共用，车体车架也可以通过材料的不同来发挥轻量化的特性，例如本田NSX所使用的铝合金以及法拉利F50、Enzo所使用的碳纤维材料等。铝合金是80年代末期相当热门的一种工业材料，虽然重量比铁轻，但是强度却较差，因此如果要用铝合金制成单体车架，虽然在重量上比起铁制车架更占优势，但是强度却无法达到和铁制车架同样的水准。除非增加更多的铝合金材料，利用更多的用量来弥补强度上的不足。不过这样一来，重量必然会相对增加，而原本出于轻量化考量而采用铝合金材料的动机，当然也就失去了意义。也正因为这个原因，铝合金车架在车坛上并未成为主流，少数高性能跑车或是使用了强度更高的碳纤维，或是用碳纤维结合蜂巢状夹层铝合金的复合材料取代了铝合金。但是要用碳纤维制成单体车架，在制作上相当复杂且费时，成本也相对更高，所以至今仍无法普及到一般市售车上，而仅有少数售价高昂的跑车使用。
尽管铝合金车架鲜有车厂使用，不过用钢铁车架搭配铝合金钣件的方式，近年来却受到不少车厂的重视，这样的结构不仅可以保留车架本身的强度，同时也可以通过钣件的铝合金化来取得轻量化效果，在研发成本上自然也不像碳纤维制的单体车架那样昂贵。
关于车架刚性
很多人都知道刚性的良好与否会直接影响到一部车的操控，但是所谓的车架刚性究竟指的是什么？而刚性不足又会带来哪些后果呢？简单的说，车架所要求的刚性其实就建构在车架的抗变形能力上，也就是指车架对于受外力影响而弯曲或扭转的抗力。一旦车架刚性不足，操控性便会受到影响。试想前轮因车架变形而导致转向时出现时间差，或是轮胎与路面的接地性不良而影响到循迹性与抓地力等，肯定都会使操纵性无法发挥出原有的水准。
影响车架刚性的外力，通常是来自于路面磨擦力以及加减速或过弯时产生的G值。早期的汽车由于引擎及底盘设计不像现在发达，轮胎的抓地力也不如今日优异，因此车架刚性的重要性并不容易被关注。但是近年来市售车所搭载的引擎已有不错的动力，许多车都拥有200km/h以上的极速，而且除了轮胎进化成抓地力更好的辐射层构造，低扁平比薄胎与大直径化的设定也成为了市场的主流，因此在动力有所提升、轮胎与悬挂所承受的负荷增大并且转移至车架的情况下，车架本身承受的负荷肯定也会大幅提高，而车架刚性的良好与否也就显得更为重要。
车辆重量增加源于安全需要
除此之外，欧美从90年xx始逐渐提高了撞击事故的安全防护标准，这也是凸现出车架刚性重要的另一原因。许多车厂为了在撞击事故发生时能够确保车内乘员的安全，惟有针对车架以及车体进行全面强化，这也使得除了车架以外的强度有所改善，包括钣件厚度的改变以及各种辅助梁的增设也成为各厂惯用的手法。不过在这样的情况下，伴随而来的是车重相对增加，这也正是欧美日许多市售车的重量比起10年前、20年前增加不少的主要原因。
关于刚性的确保，大多数车厂在新车的设计阶段，都是利用电脑计算出车架的刚性需求，并以此作为设计依据。有些车厂在用电脑完成设计雏形后，还会再由专业的试车人员进行实际测试。不过在前面提到的模组化策略运用下，由于同一车架可能会使用在不同需求的车款上，例如宝马3系列中就有动力最小的1.8升318i和{zd0}的3.2升M3，三菱Lancer车系也有入门级的1.3升Cedia和2.0Turbo的Lancer EVO，由于不同的车种在动力输出上相差甚远，车架所承受的负荷也截然不同，因此要以相同的车架来对应不同车种，可是有不少学问。
如果要以刚性为首要考虑，最理想的对策当然是以能够承受{zd0}负荷的车架来对应所有引擎，宝马即是采取这样的方式。尽管318i的{zd0}马力不及M3的一半，但是车架却是使用和M3如出一辙的设计标准。在车架刚性远胜过引擎动力的条件下，操控品质和整体稳定性具有极高的水准。不过多数日系车厂却并非采取这样的方式，例如三菱即是以入门型的Cedia车架来对应性能版的Lancer EVO引擎，至于刚性不足的部分，则是再另外通过补强的手法来解决。这也就是近来包括Lancer EVO或Civic Type R等强调高性能的日系车，在出厂时都已经将引擎室撑杆列为标准配备的主要原因。
关于日本车的安全性
但是无论上述何种方式，其实都很难定论出{jd1}的优劣性，毕竟德国车和日本车先天就有太多不同的设计理念与使用需求。德国拥有无限速的Autobahn，在动力允许的情况下，要以超过200km/h的速度巡航对于很多人来说司空见惯，车厂在研发新车之际，当然也会考虑到这种行车速度下的操控与安全性。但是日本高速道路的速限只有100km/h，而且市售车的极速也必须遵守不得超过180km/h的自主限制，车厂自然不会也没有必要考虑到180km/h之后的操控与安全性。很多人认为日本车的安全性不如德国车，车体刚性及底盘稳定性也是如此，其实就是由于上述先天不足的设计理念与使用需求所致。
关于车体的安全防护，在过去要确保车内乘员的安全，最有效的办法就是从汽车承受撞击力道的能力来着手，也就是在遭遇撞击时将变形的程度控制到{zd1}。因此许多车厂在强化车架之余，同时也为车体换上更厚实的钣件，沃尔沃即是其中{zj1}代表性的车厂之一。不过近年来，这样的安全防护逻辑已经有所转变，因为除了高速状态下的“车对车”撞击事故外，发生在市区街道的“车对人”撞击事故，也是目前许多车厂关注的焦点，道路状况比欧美国家更为拥挤的日本尤为明显。
安全防护观念的扩大
为了将安全防护的范围从车内乘员扩大到车外的行人及骑车者，本田旗下市售车在2000年开始引入了G-CON理念，开始xx打破了过去沃尔沃所强调的安全概念。本田的G-CON理念，并非利用更厚、更硬的钣件来抑制车体变形的程度，反倒是通过适度的变形或溃缩来将撞击力道予以吸收，这样更有助于减轻行人或骑车者在被直接撞击时所受到的伤害。
但是要如何在车对车的撞击事故发生时，利用{zd1}限度的车厢变形来确保车内乘员的安全，同时又能够在车对人的状况下，通过车体钣件的适度变形来减轻车外行人或骑车者所受到的伤害呢？
诸如此类的两极对立问题，其实在汽车的空气力学上也同样可以见到，例如以往高性能跑车基于操控性的考虑，多半会以牺牲风阻系数来换取更大的下压力。但是近年来法拉利火爆时都已不再利用车外装设的空力套件来增加下压力。甚至连尾翼都简化许多，因为加装在车外的扰流装置虽然可以造就更大下压力，但是却会使风阻系数相对增大，对于极速和油耗全然没有帮助。不过目前包括Enzo、F360或Carrera GT这一类跑车，都已经发展出通过底盘的先进造型来产生地面吸附效应的技术，这样的效果不仅等同于从车外获得下压力，同时也不会因外形上的改变而破坏风阻系数。
今后的课题
要想在车厢空间的确保与车体撞击吸收能力之间取得平衡，或是同时兼顾两者，根本之道就是以高强度的车架来搭配具有溃缩设计的车体。不过说起来好像很简单，实际上却存在着不少必须克服的困难，例如引擎的体积就直接影响到车头的溃缩范围，引擎越小，当然越有利于吸收撞击力道，但是动力输出势必也会更受限制，而使用在保险杠或其他部位具有缓冲特性的材料，又会与资源再利用的环保理念相违背。上述因素，甚至包括研发成本的考虑等，都是攸关整体成效的主要因素之一。当然，这些也正是今后各厂所必须努力的重要课题。
要评价车架设计和结构的好坏，首先应该清楚了解的是车辆在行驶时车架所要承受的各种不同的力。如果车架在某方面的韧性（stiffness ）不佳，就算有再好的悬挂系统，也无法达到良好的操控表现。而车架在实际环境下要面对4种压力。
1．负载弯曲（Vertical bending）
从字面上就可以十分容易的理解这个压力，部分汽车的非悬挂重量（unsprung mass），是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁（member），一般都要求较强的刚度。
2. 非水平扭动（longitudinal torsion）
当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力（longitudinal torsion），情况就好像要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。
3．横向弯曲（lateral bending）
横向弯曲，就是汽车在入弯时重量的惯性（即离心力）会使车身产生向弯外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。
4．水平菱形扭动（horizontal lozenging）
因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，（路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等）每个车轮会承受不同的阻力和牵引力，这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形，这种情况就好象将一个长方形拉扯成一个菱形一样。
其实车架的好坏并非物理指标就可以涵盖，所以即使有超强的新车架出现，最传统的车架形式依然存在，正因为此，以下的内容才有了发布的意义。
Ladder Chassis（梯形车架）
梯形车架还有一个更为人熟知的名称—阵式车架，是最早出现的车架形式。顾名思义，梯形车架的样子就好像一条平躺着的梯子由两条纵向的主梁（longitudinal side member），结合许多大小（粗细）不同的副横梁（cross member）所构成的，有些情况还会加上斜梁（cross braces）作巩固。直到上世纪60年代，它仍然被大部分汽车所采用。随着不同形式的车架设计的诞生，梯形车架应用到一般小轿车上的情况越来越少见，（简直是罕见！）除了专门的越野车，如Jimmy、Landcrusier或者Trooper等，现在只有商用车才使用梯形车架。
越野车使用梯形车架主要是看中它车身和底盘分离的设计，车架和车壳作非固定连接，在越野行走的时候，崎岖的大幅路面上下落差环境，会导致车架的大幅扭动，如果是一体式车架的话，很有可能随时扭到连车厂都不认得这是自己造的车！梯形车架的非水平扭曲刚性其实并不理想，一样会产生大幅的扭动，分离式车身正好阻止了车壳的扭动。另外这种车架的前向抗曲能力（即对抗前方正面撞击力的能力）非常的强！所以这款车架仍被越野车普遍的使用。
至于商用车由于梯形车架的负载抗曲能力高，而车架先天造就平台造型，无论对营造车厢空间还是载货空间都有极其正面的作用。
梯形车架的优点也造就了它的缺点，平面结构令它的非水平扭曲刚性相对于一体式车架来的低，而车架的设计不善于造就重心水平低的汽车（技术上xx可行，但是没有必要）对于以操控性作为出发点的汽车这种特性当然与他们的宗旨背道而驰。
Monocoque（一体式金属车架）
顾名思义，使用一体式车架的汽车，整个车身的外壳本事就属于车架的一部分。所以它不同于传统的梯形车架或者管式车架，需要在车架外包裹外壳。
事实上，按严格的定义来说，一体式车架都是由不同的组件装嵌而成的，其中{zd0}的一块就是地台，其余的如车顶、侧板大小各异，所有的板件都是由高压压模机压制出来的，利用机械臂做电焊处理，有的甚至使用激光焊接技术。整个制作过程短至数分钟便可宣告完成。
由此可见，一体式车架之所以那么流行，主要原因是为了适应高度机械化的流水生产作业大量生产，这样做可以大大的降低生产成本。而且一体式车架先天拥有良好的撞击保护能力，车头以及车尾加装副车架一方面有利于吸收撞击所造成的冲击力，另一方面对车架行驶的刚性也有所帮助。其次，一体式车架能够预留用以吸收撞击能量的褶皱区外，车架本身的包裹式构造还可以将褶皱区域吸收不完的能力经过车柱分散到车体的其余部分，避免猛烈撞击力在瞬间过于集中而对乘客造成严重的创伤！相对于其他的车架构造，一体式车架没有高而阔的门榄、防滑动支撑架和大型的传动轴管道等，空间的利用率极高。
凡事总有正反两面，一体式车架生产前的配套投资极其庞大，{jd1}不适合小批量生产。比如市场层面较窄的跑车市场，现在只有PORSCHE使用一体式车架。
另外一个明显的缺陷就是一体式车架因为使用大量的金属，重量偏高。外壳的作用主要是用来营造理想的空间效果，而车架的设计主要由金属钢片构成，虽然钢片已经作了开坑的加强韧度处理，但是在物理结构上的刚度，特别是非水平扭动（longitudinal torsion），始终不及钢管式车架。如果以重量和刚性比来作比较的话，使用同等金属重量所制作出来的一体式车架是所有车架中刚性表现最不济的。
顺便可以提一下的就是车架的后天改装问题。坊间流行为汽车加Bar也不是{yt}两天了，但是无论是顶塔或者底塔，增加的只是车体上部分空间结构的刚性，但是车体其他部分的抗扭度依然没有丝毫的提高，也就是说，原来过弯时，整个车架的扭动现在被车架中间部分的扭动代替了。所以Tower Bar及其量只能提高驾驶的感受，至于真正的车架刚性的表现则很难说。但是有一种情况是例外的，那就是原厂在设计时已经考量了车架的longitudinal torsion，加装tower bar已经是设计的一部分。
ULSAB Monocoque（超轻量一体式车架）
既然ULSAB Monocoque可以单独被罗列出来，自然有其独到之处。不过首先还是要交代一下它的出生。
传统的一体式车架其优点是对于大量生产成本相对较低，拥有较强的空间效能同时撞击保护能力较强。缺点是车身沉重，初期投入很高，无法做少量生产。在上世纪八、九十年xx始，国际汽车的安全规格开始迅猛的发展，各大车厂除了发展不同形式的主/被动安全设备以外，也开始着手于设计撞击刚性更高的车架。虽然当时超级计算机已经可以辅助设计出理想的车身结构，但是也无可避免的使更多的钢材被应用到车身上，使得车架重量进一步增加。制造商为了兼顾汽车的性能和环保表现，则着手研究别类的车架金属的应用，希望借此克服传统一体式车架重量偏高的缺点。最为人所知的HONDA NSX 和 AUDI A8就是在那样的大环境下开始使用全铝合金一体式车架的。
而更多的车厂在使用部分的铝合金零件（如汽缸体、副车架、车身结构板块、和悬挂摇臂等）来取代传统的钢制零件。这对于许多钢铁制造商来说无疑是沉重的打击，如果汽车工业越来越趋向于使用铝金属的话，他们的生意以及赢利必然会受到重大的影响。为了避免更多的车厂选用铝而放弃钢铁，一间美国钢铁制造商，委托了PORSCHE ENGINEERING SERVICES研发了新型的钢制轻量车架技术，成为了今天的超轻量一体式车架（Ultra Light Steel Auto Body）。这也是为什么PORSCHE会选用一体式车架的原因之一。
在结构上，它与传统的一体式车架无异。轻量化的主要原因是车的板块由Hydroform形式压制，简单的讲就是以高水压压制。传统车架用高重量压模机压制的车架模块，效果就好像用纸盖着硬币，然后用铅笔素出图案的效果。车架和车壳的板块因为压模机的压制细腻度有所规限，整体厚度和设计的厚度有一定的出入，尤其在弯角和边缘的位置，在压制后肯定是最薄弱的地方。为了弥补这个缺陷，整个车架在压制时会刻意做的厚一点，就是说用厚一点的钢板去迁就这些最薄弱的位置都符合{zd1}的厚度要求，从而达到刚度要求.
Hydroform利用极高的水压，将钢材压迫成所需的车架形状。因为水的压力是平均的，不同的地方所受的压力同样是相同。这样就解决了车架冲压受力不均的问题，车架便可以造得更薄了。
ULSAB在98年公布了一份申明，Porsche Engineering Services声称它比传统的一体式车架轻36%，而刚性则提高了50%。现在BMW 3系和 OPEL ASTRA的部分车架都使用这个技术。
一部车的性能除了取决于引擎动力的大小，操控也是不容忽视的另一因素，但是要造出优异的操控，悬挂结构的设计就显得相当重要。除此之外，车架的刚性也是必不可少的先决条件。
早期的车架设计
“车架”这个名称原本是从法文的“Chassis”衍生而来的，早期汽车所使用的车架，大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的，也就是在两支平行的主梁上，以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体建构在车架之上，至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等钣件，则是另外再包覆于车体之外，因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。这种设计的{zd0}好处，在于轻量化与刚性得以同时兼顾，因此受到了不少跑车制造商的青睐，早期的法拉利与兰博基尼都是采用的这种设计。
由于钢骨设计的车架必须通过许多接点来连结主梁和副梁，加之笼状构造也无法腾出较大的空间，因此除了制造上比较复杂、不利于大量生产之外，也不适合用在强调空间的四门房车上。随后单体结构的车架在车坛上成为主流，笼状的钢骨车架也逐渐改由这种将车体与车架合二为一的单体车架所取代，这种单体车架一般以“底盘”称之，也就是衍生自英文的“Platform”。
单体式车架
关于单体车架(Monocoque)：简单的说就是将引擎室、车厢以及行李厢三个空间合而为一，这样的好处除了便于大量生产，模组化的运用也是其中主要的考虑。通过采取模组化生产的共用策略，车厂可以将同一具车架分别使用在数种不同的车款上，这样也可节省不少研发经费。例如大众VAG旗下就有多种车款使用相同的车架，通用(GM)的绅宝、富士也有不少车款如法炮制。
除了有利于共用，车体车架也可以通过材料的不同来发挥轻量化的特性，例如本田NSX所使用的铝合金以及法拉利F50、Enzo所使用的碳纤维材料等。铝合金是80年代末期相当热门的一种工业材料，虽然重量比铁轻，但是强度却较差，因此如果要用铝合金制成单体车架，虽然在重量上比起铁制车架更占优势，但是强度却无法达到和铁制车架同样的水准。除非增加更多的铝合金材料，利用更多的用量来弥补强度上的不足。不过这样一来，重量必然会相对增加，而原本出于轻量化考量而采用铝合金材料的动机，当然也就失去了意义。也正因为这个原因，铝合金车架在车坛上并未成为主流，少数高性能跑车或是使用了强度更高的碳纤维，或是用碳纤维结合蜂巢状夹层铝合金的复合材料取代了铝合金。但是要用碳纤维制成单体车架，在制作上相当复杂且费时，成本也相对更高，所以至今仍无法普及到一般市售车上，而仅有少数售价高昂的跑车使用。
尽管铝合金车架鲜有车厂使用，不过用钢铁车架搭配铝合金钣件的方式，近年来却受到不少车厂的重视，这样的结构不仅可以保留车架本身的强度，同时也可以通过钣件的铝合金化来取得轻量化效果，在研发成本上自然也不像碳纤维制的单体车架那样昂贵。
关于车架刚性
很多人都知道刚性的良好与否会直接影响到一部车的操控，但是所谓的车架刚性究竟指的是什么？而刚性不足又会带来哪些后果呢？简单的说，车架所要求的刚性其实就建构在车架的抗变形能力上，也就是指车架对于受外力影响而弯曲或扭转的抗力。一旦车架刚性不足，操控性便会受到影响。试想前轮因车架变形而导致转向时出现时间差，或是轮胎与路面的接地性不良而影响到循迹性与抓地力等，肯定都会使操纵性无法发挥出原有的水准。
影响车架刚性的外力，通常是来自于路面磨擦力以及加减速或过弯时产生的G值。早期的汽车由于引擎及底盘设计不像现在发达，轮胎的抓地力也不如今日优异，因此车架刚性的重要性并不容易被关注。但是近年来市售车所搭载的引擎已有不错的动力，许多车都拥有200km/h以上的极速，而且除了轮胎进化成抓地力更好的辐射层构造，低扁平比薄胎与大直径化的设定也成为了市场的主流，因此在动力有所提升、轮胎与悬挂所承受的负荷增大并且转移至车架的情况下，车架本身承受的负荷肯定也会大幅提高，而车架刚性的良好与否也就显得更为重要。
车辆重量增加源于安全需要
除此之外，欧美从90年xx始逐渐提高了撞击事故的安全防护标准，这也是凸现出车架刚性重要的另一原因。许多车厂为了在撞击事故发生时能够确保车内乘员的安全，惟有针对车架以及车体进行全面强化，这也使得除了车架以外的强度有所改善，包括钣件厚度的改变以及各种辅助梁的增设也成为各厂惯用的手法。不过在这样的情况下，伴随而来的是车重相对增加，这也正是欧美日许多市售车的重量比起10年前、20年前增加不少的主要原因。
关于刚性的确保，大多数车厂在新车的设计阶段，都是利用电脑计算出车架的刚性需求，并以此作为设计依据。有些车厂在用电脑完成设计雏形后，还会再由专业的试车人员进行实际测试。不过在前面提到的模组化策略运用下，由于同一车架可能会使用在不同需求的车款上，例如宝马3系列中就有动力最小的1.8升318i和{zd0}的3.2升M3，三菱Lancer车系也有入门级的1.3升Cedia和2.0Turbo的Lancer EVO，由于不同的车种在动力输出上相差甚远，车架所承受的负荷也截然不同，因此要以相同的车架来对应不同车种，可是有不少学问。
如果要以刚性为首要考虑，最理想的对策当然是以能够承受{zd0}负荷的车架来对应所有引擎，宝马即是采取这样的方式。尽管318i的{zd0}马力不及M3的一半，但是车架却是使用和M3如出一辙的设计标准。在车架刚性远胜过引擎动力的条件下，操控品质和整体稳定性具有极高的水准。不过多数日系车厂却并非采取这样的方式，例如三菱即是以入门型的Cedia车架来对应性能版的Lancer EVO引擎，至于刚性不足的部分，则是再另外通过补强的手法来解决。这也就是近来包括Lancer EVO或Civic Type R等强调高性能的日系车，在出厂时都已经将引擎室撑杆列为标准配备的主要原因。
关于日本车的安全性
但是无论上述何种方式，其实都很难定论出{jd1}的优劣性，毕竟德国车和日本车先天就有太多不同的设计理念与使用需求。德国拥有无限速的Autobahn，在动力允许的情况下，要以超过200km/h的速度巡航对于很多人来说司空见惯，车厂在研发新车之际，当然也会考虑到这种行车速度下的操控与安全性。但是日本高速道路的速限只有100km/h，而且市售车的极速也必须遵守不得超过180km/h的自主限制，车厂自然不会也没有必要考虑到180km/h之后的操控与安全性。很多人认为日本车的安全性不如德国车，车体刚性及底盘稳定性也是如此，其实就是由于上述先天不足的设计理念与使用需求所致。
关于车体的安全防护，在过去要确保车内乘员的安全，最有效的办法就是从汽车承受撞击力道的能力来着手，也就是在遭遇撞击时将变形的程度控制到{zd1}。因此许多车厂在强化车架之余，同时也为车体换上更厚实的钣件，沃尔沃即是其中{zj1}代表性的车厂之一。不过近年来，这样的安全防护逻辑已经有所转变，因为除了高速状态下的“车对车”撞击事故外，发生在市区街道的“车对人”撞击事故，也是目前许多车厂关注的焦点，道路状况比欧美国家更为拥挤的日本尤为明显。
安全防护观念的扩大
为了将安全防护的范围从车内乘员扩大到车外的行人及骑车者，本田旗下市售车在2000年开始引入了G-CON理念，开始xx打破了过去沃尔沃所强调的安全概念。本田的G-CON理念，并非利用更厚、更硬的钣件来抑制车体变形的程度，反倒是通过适度的变形或溃缩来将撞击力道予以吸收，这样更有助于减轻行人或骑车者在被直接撞击时所受到的伤害。
但是要如何在车对车的撞击事故发生时，利用{zd1}限度的车厢变形来确保车内乘员的安全，同时又能够在车对人的状况下，通过车体钣件的适度变形来减轻车外行人或骑车者所受到的伤害呢？
诸如此类的两极对立问题，其实在汽车的空气力学上也同样可以见到，例如以往高性能跑车基于操控性的考虑，多半会以牺牲风阻系数来换取更大的下压力。但是近年来法拉利火爆时都已不再利用车外装设的空力套件来增加下压力。甚至连尾翼都简化许多，因为加装在车外的扰流装置虽然可以造就更大下压力，但是却会使风阻系数相对增大，对于极速和油耗全然没有帮助。不过目前包括Enzo、F360或Carrera GT这一类跑车，都已经发展出通过底盘的先进造型来产生地面吸附效应的技术，这样的效果不仅等同于从车外获得下压力，同时也不会因外形上的改变而破坏风阻系数。
今后的课题
要想在车厢空间的确保与车体撞击吸收能力之间取得平衡，或是同时兼顾两者，根本之道就是以高强度的车架来搭配具有溃缩设计的车体。不过说起来好像很简单，实际上却存在着不少必须克服的困难，例如引擎的体积就直接影响到车头的溃缩范围，引擎越小，当然越有利于吸收撞击力道，但是动力输出势必也会更受限制，而使用在保险杠或其他部位具有缓冲特性的材料，又会与资源再利用的环保理念相违背。上述因素，甚至包括研发成本的考虑等，都是攸关整体成效的主要因素之一。当然，这些也正是今后各厂所必须努力的重要课题。
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