郝之凱 郭朋新

摘要：在對(duì)傳統(tǒng)車(chē)型產(chǎn)生視覺(jué)疲勞的今天，交叉車(chē)型引領(lǐng)的越界新風(fēng)已悄然興起，A級(jí)車(chē)通過(guò)增高懸架、改變姿態(tài)改型成小型SUV的技術(shù)實(shí)現(xiàn)成為了我們一個(gè)新的發(fā)展方向。本文以A級(jí)車(chē)大眾Fox改型成小型SUV-Cross?Fox為例，闡述了A級(jí)車(chē)改型成小型SUV的技術(shù)過(guò)程與方法，并從理論出發(fā)，總結(jié)出轎車(chē)改型成SUV的具體方法及對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，僅供設(shè)計(jì)人員參考。

關(guān)鍵詞：SUV;改型;姿態(tài);懸架

The?methods?of?the?car?changes?to?SUV?and?Risk?Analysis

Haozhikai??Guopengkun

071000?Great?Wall?Motor?Company?Limited，HeiBei?BaoDing

Abstract：??At?today?tired?in?sense?of?vision?in?creation?of?type?of?traditional?cars，?The?new?breeze?of?cross?the?border?guided?by?the?cross?type?car?has?already?raised?quietly，?the?technique?of?remodel?the?A?class?car?through?heighten?the?suspension，?change?the?gesture?to?the?small?scaled?SUV?realizes?to?become?a?new?development?direction?for?us.?This?text?with?A?class?car?the?VW?Fox?remodels?to?small?scaled?SUV-?Cross?Fox?as?a?example，?expatiating?process?and?method?of?A?class?car?remodeling?to?small?scaled?SUV，?combine?to?set?out?from?the?theories，?tally?up?a?concrete?method?for?the?car?remodels?to?SUV?and?to?face?risk，?only?provided?to?be?consulted?by?designer.

Key?words：??SUV;remodel;gesture;suspension

1.前言

2013年我國(guó)小型SUV銷量為350015輛，增速高達(dá)72%。今年增勢(shì)更猛，直接拉動(dòng)SUV市場(chǎng)整體呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢(shì)。從昂科拉的一枝獨(dú)秀到翼搏的分庭抗?fàn)?，再到多款?chē)型扎堆上市、遍地開(kāi)花，小型SUV的崛起已經(jīng)吸引眾多企業(yè)將目光瞄準(zhǔn)了這一細(xì)分市場(chǎng)，以尋求新的銷量增長(zhǎng)點(diǎn)。事實(shí)上，今年上半年已有東風(fēng)標(biāo)致2008與上海通用雪佛蘭創(chuàng)酷陸續(xù)面市，下半年則有北京現(xiàn)代ix25和廣本繽智陸續(xù)入市，再加上原有的昂科拉和翼搏，合資品牌在小型SUV市場(chǎng)的產(chǎn)品從4款增至6款。而自主品牌也不甘落后，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，今年自主品牌中包括長(zhǎng)城哈弗H2、長(zhǎng)安CS35、上汽MGCS、廣汽GS3、比亞迪S1在內(nèi)的超過(guò)10款小型SUV產(chǎn)品都將陸續(xù)投放。有分析指出，結(jié)合當(dāng)前中國(guó)的路況，SUV的高通過(guò)性仍然被很多消費(fèi)者所看重。同時(shí)，市場(chǎng)消費(fèi)更趨個(gè)性化與時(shí)尚化，促使部分只開(kāi)過(guò)轎車(chē)的消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)SUV以體驗(yàn)不同的駕乘樂(lè)趣。因此未來(lái)幾年，SUV仍然會(huì)成為消費(fèi)者換購(gòu)、增購(gòu)甚至是首次購(gòu)車(chē)的對(duì)象。【1】

在這樣的市場(chǎng)環(huán)境下，各個(gè)公司分別快速推出小型SUV，這些小型SUV大多都是在該公司現(xiàn)有A級(jí)轎車(chē)平臺(tái)上改型而來(lái)的，例如昂克拉以愛(ài)唯歐為平臺(tái)、翼搏以嘉年華為平臺(tái)、廣本繽智以飛度為平臺(tái)、長(zhǎng)安CS35以逸動(dòng)為平臺(tái)、瑞風(fēng)S3以和悅A30為平臺(tái)等等，當(dāng)然也不缺乏全新平臺(tái)小型SUV，如哈弗H2。全新平臺(tái)投入的人力、物力大，周期長(zhǎng);在原轎車(chē)平臺(tái)上改型則周期短，只需進(jìn)行造型、姿態(tài)改變、增高懸架、增加最小離地間隙就可以實(shí)現(xiàn)SUV的特性。通過(guò)研究市場(chǎng)車(chē)型，我們發(fā)現(xiàn)大眾的跨界車(chē)Cross?Fox就是在大眾Fox的基礎(chǔ)上改型而來(lái)，為此，我們對(duì)兩個(gè)車(chē)型進(jìn)行了簡(jiǎn)單的測(cè)量對(duì)比，解讀了該車(chē)的改型方案。

2.大眾Fox改型成小型SUV-Cross?Fox分析

Fox通過(guò)增大輪胎直徑，抬高懸架及改變懸架姿態(tài)來(lái)達(dá)到增大最小離地間隙的效果，使其改型成為Cross?Fox，具體分析如下：

2.1?前懸抬高分析

通過(guò)對(duì)Fox和Cross?Fox整車(chē)姿態(tài)及懸架系統(tǒng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)Cross?Fox比Fox車(chē)身前部抬高44mm，具體改變方式如下：

（1）通過(guò)更改減振器（調(diào)高螺旋彈簧下支承座位置30mm及螺旋簧參數(shù)），使車(chē)身抬高32mm;發(fā)動(dòng)機(jī)、副車(chē)架與車(chē)身連接處加20mm墊塊，發(fā)動(dòng)機(jī)、副車(chē)架只抬高12mm;

（2）更換大輪，增加12mm;由195/55?R15更換為205/60?R15。

2.2??后懸抬高分析

通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)Cross?Fox比Fox車(chē)身后部抬高65mm，具體改變方式如下：

（1）增加螺旋簧長(zhǎng)度：53mm，后扭轉(zhuǎn)梁向下旋轉(zhuǎn);

（2）更換大輪，增加12mm。

以上就是大眾Fox改型成Cross?Fox的主要變動(dòng)方案，當(dāng)然在這基礎(chǔ)上還要進(jìn)行造型的變化，來(lái)滿足SUV的造型特征。我們下面將以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行理論總結(jié)，分析轎車(chē)改SUV的底盤(pán)設(shè)計(jì)方案。

3.轎車(chē)改SUV具體方案

3.1?車(chē)身前部姿態(tài)抬高的底盤(pán)變動(dòng)方案

（1）與車(chē)身連接部件（動(dòng)力總成、副車(chē)架等）隨車(chē)身一起抬高;

?優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)踏板力-主缸壓力曲線存在差異;

?缺點(diǎn)：制動(dòng)踏板力-制動(dòng)踏板行程曲線存在差異。

（2）底盤(pán)零部件（動(dòng)力總成、副車(chē)架等）相對(duì)輪心位置不變，在車(chē)身連接處增加墊塊;

優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)力輸出點(diǎn)、轉(zhuǎn)向梯形、輪距等均不變，整車(chē)性能與基礎(chǔ)車(chē)型基本一致;

缺點(diǎn)：離地間隙沒(méi)有增加，難以滿足客戶需求。

（3）同時(shí)采用以上兩種方案;

優(yōu)點(diǎn)：取長(zhǎng)補(bǔ)短，可以滿足較高的離地間隙，保證通過(guò)性，同時(shí)通過(guò)調(diào)校，使操穩(wěn)性影響降至最低;

缺點(diǎn)：需要大量的校核和試驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)，且周期較長(zhǎng)。

3.2?車(chē)身后部姿態(tài)抬高的底盤(pán)變動(dòng)方案

（1）通過(guò)調(diào)整螺旋簧參數(shù)，向下調(diào)整后扭轉(zhuǎn)梁角度?;

優(yōu)點(diǎn)：更易于達(dá)到離地間隙的要求，通過(guò)性好且改動(dòng)件較少;

缺點(diǎn)：、后螺旋簧穩(wěn)定性較差，增大后簧脫出風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)的軸距變化較大。

（2）直接降低后扭轉(zhuǎn)梁車(chē)身安裝位置;

?優(yōu)點(diǎn)：軸距不變、整車(chē)性能與基礎(chǔ)車(chē)型基本一致;

?缺點(diǎn)：離地間隙沒(méi)有增加，難以滿足客戶需求。

（3）向下調(diào)整后扭轉(zhuǎn)梁角度，向上旋轉(zhuǎn)減振器下支架與后螺旋簧安裝托板;

優(yōu)點(diǎn)：更易于達(dá)到離地間隙的要求，通過(guò)性好，同時(shí)減小后簧脫出風(fēng)險(xiǎn);

缺點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)的軸距變化變大。

4.轎車(chē)改SUV后各種關(guān)鍵參數(shù)變化及分析

4.1?前懸主銷的變化及影響

4.1.1主銷后傾角

主銷后傾角是指從車(chē)輛側(cè)面看，轉(zhuǎn)向主銷軸線與鉛垂線之間的夾角。車(chē)身抬高h(yuǎn)，主銷后傾角ɑ減小，后傾拖距也跟著減小，（后傾拖距是指在轉(zhuǎn)向輪上，輪胎接地點(diǎn)中心和轉(zhuǎn)向主銷軸與地面交點(diǎn)之間的距離）高速下回正性（稍差），如圖一【2】

4.1.2主銷內(nèi)傾角

主銷內(nèi)傾角指從車(chē)輛前方看去，穿過(guò)上下擺臂球銷的直線與垂直的輪胎中心線的夾角。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，主銷內(nèi)傾角及偏距大小主要受到結(jié)構(gòu)的限制，大致的范圍為：轉(zhuǎn)向主銷內(nèi)傾角為7～13度，希望取較小的數(shù)值，主銷偏距在-10～30mm，希望取較小的數(shù)值。

車(chē)身抬高h(yuǎn)，主銷內(nèi)傾角?減小，主銷的內(nèi)移量D減小，低速下回正性（較差），如圖二：【2】

4.2?前輪前束的變化及影響

前束的設(shè)計(jì)，主要為了平衡外傾角，抑制輪胎磨損，在前軸過(guò)大的前束將影響轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)，碰壞中立感;在后軸，正的前束有利于保持推力感。轎車(chē)改SUV后，需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，此項(xiàng)校核主要是判斷轉(zhuǎn)向器位置變化后對(duì)前束值的影響，前束動(dòng)態(tài)的變化量較大時(shí)易吃胎、跑偏。

4.3?前懸側(cè)傾中心高度的變化及影響

針對(duì)車(chē)身前部姿態(tài)抬高的三個(gè)底盤(pán)變動(dòng)方案，前懸側(cè)傾中心有不同的變化，分別是：

（1）側(cè)傾中心高度增大;

（2）側(cè)傾中心高度略降;

（3）根據(jù)細(xì)化方案對(duì)比。

側(cè)傾中心增大和減小的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施見(jiàn)下表：

側(cè)傾中心高度

風(fēng)險(xiǎn)

措施

增大

缺少側(cè)翻感覺(jué)

通過(guò)橫向穩(wěn)定桿進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)

減小

易側(cè)翻

通過(guò)橫向穩(wěn)定桿進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)

4.4?后懸側(cè)傾中心高度的變化及影響

對(duì)應(yīng)車(chē)身后部姿態(tài)抬高的底盤(pán)變動(dòng)方案，除第2種方案?jìng)?cè)傾中心不變之外，其它兩種方案，側(cè)傾中心的位置與縱臂的具體尺寸相關(guān)。

4.5?懸架縱傾中心高度的變化及影響

三種方案縱傾中心高度均升高，只是程度不同，第一種方案升高最大，但是由于整車(chē)質(zhì)心的變化不確定，對(duì)于制動(dòng)時(shí)的點(diǎn)頭及加速的后仰一般通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。

4.6?轉(zhuǎn)向梯形的變化及影響

轉(zhuǎn)向器抬高后需要重新進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，通過(guò)內(nèi)外車(chē)輪轉(zhuǎn)角差、理論阿克曼轉(zhuǎn)角和實(shí)際轉(zhuǎn)角曲線對(duì)比分析進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5.轎車(chē)改SUV后易出問(wèn)題分析

5.1?跑偏的主要原因

（1）主銷后傾、主銷內(nèi)傾的降低導(dǎo)致回正性能下降;在車(chē)輛以一定速度行駛時(shí)，當(dāng)輪胎受到不等的側(cè)向力時(shí)，由于回正性較弱，導(dǎo)致發(fā)生跑偏。

（2）動(dòng)力總成抬高后驅(qū)動(dòng)軸角度變化較大，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)，左右不等長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)軸，將會(huì)產(chǎn)生大小不同的繞主銷軸線的力矩，引起單側(cè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受拉。

5.2?易吃胎的主要原因

（1）四輪定位參數(shù)動(dòng)態(tài)時(shí)的變化量過(guò)大;

（2）轉(zhuǎn)向梯形不正確導(dǎo)致轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外轉(zhuǎn)角不符合阿克曼曲線。（輪距、軸距、轉(zhuǎn)向器位置的變化都要重新校核）

5.3?操縱穩(wěn)定性下降的主要原因

（1）側(cè)傾中心、縱傾中心的變化;

（2）轉(zhuǎn)向梯形不正確導(dǎo)致轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外轉(zhuǎn)角不符合阿克曼曲線;

（3）根據(jù)不同抬高方案，質(zhì)心的變化不同，在轉(zhuǎn)向、懸架、制動(dòng)方面需要進(jìn)行重新匹配驗(yàn)證。

5.4?回正性差的主要原因

主銷后傾及內(nèi)傾角減小是回正性變差的主要原因。

5.5?舒適性差的主要原因

（1）改型后，縱傾中心會(huì)有不同程度的抬高，影響加速和制動(dòng)時(shí)的舒適性;

（2）質(zhì)心的變化，會(huì)引起前后懸架匹配、車(chē)身側(cè)傾角、前后制動(dòng)力分配等一系列性能變化，最終造成整車(chē)舒適性變差。

（3）前后懸架剛度阻尼匹配不合適。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1.6L以下的乘用車(chē)，前懸架偏頻要求在1.00～1.45Hz，后懸架要求在1.17～1.58Hz。原則上，乘用車(chē)排量越大，懸架的偏頻應(yīng)越小，要求滿載前懸架偏頻在0.8～1.15Hz，后懸架則要求在0.98～1.30Hz。選定偏頻后，再利用公式計(jì)算出懸架的靜撓度。懸架的動(dòng)撓度是指從滿載靜平衡位置開(kāi)始懸架壓縮到結(jié)構(gòu)允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1/2工業(yè)基礎(chǔ)2/3）時(shí)，車(chē)輪中心相對(duì)車(chē)架（或車(chē)身）的垂直位移。對(duì)乘用車(chē)，動(dòng)撓度取70～90mm。

6.轎車(chē)改SUV需要重新進(jìn)行的校核

轎車(chē)改為SUV，最根本的整車(chē)姿態(tài)發(fā)生了變化，這樣會(huì)使部分整車(chē)硬點(diǎn)發(fā)生改變，為了保證改后的整車(chē)性能滿足SUV需求，進(jìn)行前期預(yù)防，需要進(jìn)行大量的校核計(jì)算，并且進(jìn)行全方面的變化點(diǎn)CAE分析，具體項(xiàng)目如下：

①輪跳動(dòng)間隙校核;②前懸架主銷變化;③前輪前束-輪跳曲線變化;④車(chē)輪外傾角變化校核;⑤轉(zhuǎn)向梯形校核;⑥側(cè)傾中心高度校核;⑦側(cè)傾角剛度校核;⑧最小轉(zhuǎn)彎直徑校核;⑨后懸架跳動(dòng)校核;⑩前后懸架擺臂襯套風(fēng)險(xiǎn);?前后視野校核;?最小離地間隙校核;?前后懸架設(shè)計(jì)匹配計(jì)算;?轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)匹配計(jì)算;?制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)匹配計(jì)算;?CAE分析。

7.轎車(chē)改SUV需要進(jìn)行的試驗(yàn)

轎車(chē)改為SUV，除了進(jìn)行大量的前期校核，在實(shí)車(chē)裝配出來(lái)后，還要進(jìn)行大量的性能及耐久試驗(yàn)，具體項(xiàng)目如下表，這樣才能保證最終的實(shí)車(chē)性能。

序號(hào)

驗(yàn)證項(xiàng)目

1

操縱穩(wěn)定性

蛇行試驗(yàn)

轉(zhuǎn)向盤(pán)階躍輸入

轉(zhuǎn)向盤(pán)脈沖輸入

轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)

轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)

穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)

2

底盤(pán)耐久性

（具體里程根

據(jù)底盤(pán)變化情

況確定）

山路

綜合路

強(qiáng)化壞路

一般公路

8.結(jié)束語(yǔ)

本文以簡(jiǎn)述大眾Fox改型成小型SUV-Cross?Fox的技術(shù)方案為基礎(chǔ)，分別從整車(chē)的前后姿態(tài)變化及底盤(pán)抬高進(jìn)行分析，總結(jié)出轎車(chē)改SUV的具體實(shí)現(xiàn)方案及改后各種關(guān)鍵參數(shù)變化情況和影響，分析了轎車(chē)改SUV后易出問(wèn)題和原因，最后歸納出轎車(chē)改SUV后應(yīng)該進(jìn)行個(gè)各種校核以及重點(diǎn)實(shí)車(chē)試驗(yàn)項(xiàng)目。希望能夠?yàn)槠?chē)總布置設(shè)計(jì)的同仁在轎車(chē)改SUV方案方面提供一些思路，為各汽車(chē)設(shè)計(jì)公司提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]網(wǎng)易汽車(chē)，2014.10.14

[2]汽車(chē)工程手冊(cè)·基礎(chǔ)篇.《汽車(chē)工程手冊(cè)》編輯委員會(huì)，2001