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[轻量化轻卡|重卡] 浅析当代轻卡设计的新特征

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发表于 2020-11-26 16:41:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

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汽车轻量化在线】浅析当代轻卡设计的新特征
李文颖
(山东唐骏欧铃汽车制造有限公司,山东 淄博 255100)
摘 要:轻型卡车在中国已经历60余年的发展历程,伴随着家庭轿车的普及,用户对轻卡的要求越来越高。最近五年,轻卡在时尚性、舒适性、操控性、精细度、轻量化等方面具有明显的新特征。文章将以当前主流轻卡车型为例,运用结构描述和性能分析相结合、主观评论和客观测试相补充的手法,从上述五个方面技术特征进行解析,期望在后续设计开发中提供一些借鉴和参考。
关键词:轻卡;操控性;精细度;轻量化
前言
轻卡年产量约180万辆,占据了货车的半壁江山,其吨位小、驾驶灵活使其在运输最后一公里拥有便捷、高效的独特优势。随着法规要求及技术进步,整车结构和性能越来越先进。随着家庭轿车普及,大部分用户家里同时拥有轿车和卡车,用户希望卡车拥有轿车般的感受,具体体现在以下五大方面。
1 时尚性1.1 造型个性化
卡车驾驶员中90后比例上升,审美观念与70、80后有所不同,对个性化元素有较大的兴趣。市场上A车型,采用黑式大灯、水滴形雾灯、圆润充满灵性,见图1:
图1 市场上A车型

市场上B车型,则采用星钻大灯、鹰眼仿生设计,线条硬朗,从而适合不同风格的用户需求,见图2。
1.2 智能中控大屏的运用
近几年,搭载着中控大屏的轻卡越来越多。中控大屏具备车联网和娱乐多种功能,还可以选配导航、倒车影像等功能,科技范儿十足,深受年轻人喜爱。见图3:
图2 市场上B车型

图3 智能中控大屏

2 舒适性
对于轻载微卡车型,底盘前悬架一般采用麦弗逊独立悬架,与整体式悬架相比有明显的舒适性优势,乘坐感受接近于轿车。市场销量较大的某款车型结构见图4:
图4 车型结构

对于非独立悬架,前板簧普遍采用少片簧结构,一般为三片。少片簧片与片之间没有摩擦,消除了库伦阻尼的不确定性因素,通过精确匹配减震器阻尼可以保证舒适性,典型的轻卡前悬架少片簧结构,见图5:
图5 轻卡前悬架少片簧结构

对于后悬架,普遍开始采用渐变刚度板簧结构。传统轻卡后悬架结构是突变刚度结构,副簧与板簧座接触瞬间会造成整体刚度突然加大,舒适性差,见图6:
图6 突变刚度板簧结构

渐变刚度板簧结构与此不同,随着载重增加,副簧簧片2与主簧簧片1逐渐接触,刚度逐渐增大,舒适度较好,见图7:
图7 渐变刚度板簧结构

其对应的悬架刚度特性曲线变化平缓无突变,见图8:
图8 悬架刚度特性曲线图

3 操控性
近几年,轻卡行业变速换挡系统提升较大,笔者测试过多款轻卡的选档换挡特性,选档档位清晰、换挡力轻便,入档吸入感明显。对于五档变速器,分别选取两家主机厂的两个主销车型,分别采用低端和高端变速器,高端换挡力小于35N,低端选换挡力也小于50N,十分轻便,数据曲线祥见图9:
图9 五档变速器数据曲线图

对于六档变速器,同样选取两家主机厂的两个主销车型,前进档换挡力均低于40N,倒挡选档力在110~120N之间(防止选错档),数据曲线祥见图10:
图10 六档变速器数据曲线图

对于转向系统,全面采用电子助力(EPS)或液压助力(HPS)。对于3.5吨以下的轻卡,普遍采用电子助力(EPS)。电子助力结构上占用空间少,直线行驶时不浪费发动机动力,可以根据车速、转向转矩、角度与回正力等进行准确计算,输出更加精准,并且减少了液压油的污染。助力转向降低了方向盘的操纵强度,使轻卡获得了轿车般的驾驶感受。
制动防抱装置(ABS)普及。GB7258-2017标准要求所有汽车应装备符合规定的防抱制动装置。该装置提高了制动时车辆的横向稳定性,在制动时可以保证方向盘的转向功能。目前对于液压制动和气制动车型,普遍采用4S4M布置方案,即每个车轮都有独立的传感器和执行机构。典型的制动力调节效果见图11,制动调节频率在3~5Hz之间,反应灵敏,纵坐标是车速(km/h),横坐标是时间(s):
图11 制动力调节效果图

4 精细度
近些年卡车的制造工艺越来越精细。随着国六排放的实施,电器元件增多,线束越来越复杂,线束管路布置难度增大。如果解决不好这个问题,那么在汽车运行中容易出现动态干涉、线束磨破、短路,严重时会造成火灾。当前在管线路布置上各主机厂“精耕细作”,在有限的车架空间内实现各部件功能并保证运行安全。目前管线束普遍采用三维软件设计,并分层铺设,线束属于最优先级别,一般沿车架腹面内侧上方布置,其他管路在下方,并且每隔300~500mm要有固定。走向要保持横平竖直,严禁交叉。另外要远离热源,与排气歧管、GPF等高温部件要保持100mm以上距离。与运动部件要保证25mm以上预防动态干涉。运动件与静止件之间有线束时,要预留40~60mm长度防止扯断。三维布置效果见图12:
图12 三维布置效果图

5 轻量化
卡车轻量化是节能减排、价值工程的需求,也是治超治限、保证行车安全的要求。为减小自重,各企业近几年普遍采用了以下技术。
5.1 高 强钢板的运用
(1)车架材料以前普遍采用510L,现在600L、700L大量采用,三种材料性能参数见表1:
表1 三种材料性能参数表

车架采用700L比510L重量可降低20%以上。
(2)货箱材料以前普遍采用Q235板材,现在逐渐使用高强度钢板。某款轻卡自卸车型货箱原重量约600Kg,而采用抗拉强度980MPa高强度钢板重量只有380Kg,实现降重220Kg。
5.2 铝合金的普遍运用
铝合金车轮开始大批量使用。与钢质车轮相比,铝合金密度小,约为钢的1/3;对于某款总质量4.5吨的轻卡,铝合金车轮可以实现降重30Kg。
5.3 复合材料板簧的尝试
复合材料板簧(FRP)密度轻,重量只有钢板材料的1/3。近三十多年,复合材料板簧(FRP)在全球汽车行业得到实质性运用。但是在轻卡的尝试运用是近几年的事,对于一台总质量4.5吨的轻卡,采用复合材料板簧整车可以实现降重150Kg,效果十分可观。由于目前制造成本偏高,暂未大量生产。我司装车效果见附图13:
图13 装车效果图

6 结束语
汽车产业是重要的经济支柱,汽车技术需要不断突破和发展。随着新技术的运用,卡车的设计不断采取新方案,为节能减排、高效运输、行车安全保驾护航,这是我们卡车工程师义不容辞的责任。

发表于 2020-11-30 11:37:04 | 显示全部楼层
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