本文介绍了货车外饰通过材料选择、固定点隐蔽设计、增强装饰件功能及防止干涉等特殊设计,保证外饰零部件向通用化、模块化、轻量化和环保化等方向发展,满足汽车产业快速发展的要求。
随着汽车工业的迅猛发展,对货车的研究不再拘泥于其功能和性能要求,而是更注重造型和产品质量。作为货车最为直观的结构之一,货车外饰自然会受到普遍的高度重视。货车外饰关系到整车的美观性、操作性、节能性及环保性。同时,受世界经济全球化与汽车技术革新的影响,货车外饰技术正朝着美观化、通用化、模块化、节能和环保等方向发展。
美观化设计
1. 安装点内置
货车一改以往安装点外漏的形式,目前的货车安装点多采用外侧装饰板遮挡,以保证外观的美观性。奔驰ACTROS外观没有可视的安装点(见图1),只有将上盖板向上翻转,下盖板向下翻转时才能看到安装点(见图2)。
2. 减小配合间隙,并防止运动件干涉的特殊设计
(1)在运动件配合处,产品采用双硬度注塑技术来防止车身浮动过程中与驾驶室发生干涉。其中,为了减小保险杠侧装饰板与上车踏板之间的距离,并保证驾驶室翻转时不与侧装饰板发生干涉,侧装饰板采用了双硬度注塑(见图3),在与运动件配合的地方采用较软的EPDM材料;另一侧采用PP材料,保证产品在运动过程中干涉时,零部件不被损坏。
(2)为了安装的可靠性,卡接或安装的位置采用硬质材料;配合或密封的位置采用软质材料。前轮挡泥板可以采用两种材料的零部件进行装配(见图4),与驾驶室安装部位可采用两种材料的挡泥板进行组装,前段采用硬质材料,如PP;后段因在翻转过程中与周边零部件配合,采用软质的材料,如EPDM。
这种装配方式不仅能保证装配零部件的强度及刚度,而且可以防止挡泥板随驾驶室翻转时与周边零部件发生干涉而被损坏。
3. 采用整体式面罩与周边零部件配合
以往货车前面罩多采用分体式结构(见图5),前面罩开起时,导风罩不随前面罩开起。近几年,货车换代后,大多数车型采用整体式面罩(见图6),面罩与导风罩一起开起,这种设计方式不仅增大了造型的自由度和前围布置空间,而且维修方便,还可以避免前面罩与导风罩间隙大、间隙不均匀等问题,使汽车前脸更加美观。
4. 层压和遮盖的特殊设计
为了避免间隙或面差带来的外观缺陷,在设计时,采用层压和遮盖的方式可以避免运动件与周边零部件出现配合不当问题。图7为导风罩结构示意,图8为红色箭头所示截面的剖面,由截面线知:导风罩内外板与面罩本体B无相对运动,在线下安装,并且其配合间隙1可以控制;装饰板D为非运动件,将预先安装于前围上;导风罩内板C和导风罩外板A会随前面罩翻转,与装饰板D之间的配合间隙2难以控制,但由于此间隙被导风罩外板A遮盖,即使有质量缺陷也不可见。
5. 装饰件附带的功能性增强
(1)保险杠格栅局部附带踏脚功能(如图9),减小了保险杠的局部尺寸,节省了内部空间;上、下格栅可通过传感器的感应旋转进气叶片,控制进风量的大小;面罩开起装置布置到此处,位置容易触及且可视,操作简单,并且此处可以作为上车的一级扶手,此设计实现了前面罩各零部件的功能多样化。
(2)增加发动机下挡泥板后,除了可以防尘,还可以有效提升CFD值,降低油耗。
(3)采用车门下装饰板不仅可以美化整车外观,还可以有效降低风阻、空气阻力和油耗等。
节能和环保化设计
1. 轻量化设计
根据世界铝业协会统计,汽车自重每减少10%,燃油消耗可降低6%~8%,排放降低5%~6%,而燃油消耗每减少1L,CO2排放量减少2.45g,可见,汽车轻量化是实现节能减排的重要途径。实现轻量化的主要途径有:轻量化材料的应用,主要为铝镁合金和工程塑料等;先进的制造加工和成型技术,可以优化产品结构,减少零部件数量,以达到减重的目的。
其中,“以塑代钢”是实现汽车轻量化发展的有效途径,如玻纤增强聚丙烯材料和SMC材料具有高强度、高刚性、较高的冲击强度、抗蠕变性能和尺寸稳定性,而且资源丰富,成本较低,同时可以做出形状复杂的汽车零部件,越来越受到整车厂的重视和青睐,近年来被广泛应用于外部装饰件。
设计中的外饰连接内部支架采用铸铝支架;在结构设计上采用不同零部件或系统之间的同步设计(见图10),从车架上伸出的横向支架,同时直接或间接的连接前防钻、踏步、减振器、翻转控制器、前挡泥板与保险杠等零部件,减少了零部件数量,进一步实现了轻量化的设计要求。
2. 降低风阻
空气阻力由形状阻力(58%)、车身附加件阻力(14%)、内循环阻力(12%)、表面摩擦阻力(9%)和举升力的水平分力(7%)等部分组成。
空气阻力计算公式如下:
式中:C为空气阻力系数;ρ为空气密度;A为汽车的迎风面积;V为汽车与空气的相对速度。
国外研究机构研究发现,C值减少15%,可以使整车油耗至少降低6%,甚至高于轻量化设计所带来的效益。美国某汽车研究部门曾做过一组厢式半挂车的风洞模型试验显示:原车车型改进后C值减少了30%;新设计车型C值则减少了50%以上。因此,有效减小形状阻力对货车及牵引车意义重大。
其中,形状阻力主要通过外饰形状来改变,而外饰零部件可以通过增加以下零部件来减少阻力:
(1)车门下装饰板 不仅可以降低整车的风阻,而且可以保证整车的美观;
(2)发动机下装饰板 借鉴轿车的结构形式,将其安置在货车下部,在提升CFD性能的同时,还对底盘系统起到防尘作用;
(3)导流装置 货车或牵引汽车的驾驶室顶部或侧面增加导流装置,不仅起装饰的作用,还可以有效地减少汽车高速行驶时的空气阻力和降低油耗。
通用化和模块化设计
随着汽车工业的快速发展,客户对车型的要求越来越高。针对货车同平台多车型的设计特点,目前各厂家多采用通用化和模块化设计,以此来缩短开发周期,提高工程开发和生产效率。
针对不同驾驶室安装高度和不同的接近角要求,为了保证保险杠零部件的最大通用化。驾驶室的安装高度通过增加装饰板来调节(见图11);不同接近角通过选择是否安装下部保险杠来实现(见图12),以此保证保险杠本体通用。模块化设计方便装配检修,同时也降低了维修成本。
维修便捷性
过分复杂的结构会导致拆卸困难,必然增加维修保障费用和维修难度,影响了装备的维修性。传统的维修性设计中存在零部件拆卸困难、所更换零部件大等问题,所以产品在满足功能要求和使用要求的前提下,应尽量降低维修成本,保证维修的简便性。近年来,在开始设计货车之前,就充分考虑了其维修性设计准则,并将其设计到产品中去。
1. 分体式保险杠结构
保险杠的两侧在行驶的过程中容易被撞坏,为了提高更换的方便性,降低维修成本,目前货车的保险杠多采用三段式结构,维修时只需更换其中的一段即可。
2. 增大翻转角
为了发动机的维修更加方便,驾驶室的翻转角度由之前的60°增大到70°(见图14)。
3. 增大前面罩开启角度
很多系统的零部件布置在前围上,在对其进行维修时,需要打开前面罩,因此,前面罩采用整体式还是分体式,翻转角度的大小等将影响维修方便性,图15为某车型开启83.5°和110°时的人体空间布置。
前面罩开启角度为83.5°时,根据SAE规定的标准人体,95百分位人体(SAE-95th)和50百分位人体(SAE-50th)需要弯腰和低头维修,维修极其不方便,为了满足人机要求,前面罩的离地高度需要高于SAE-50th的人体身高,以保证维修的舒适性。
4. 前照灯维修方便
以往货车维修大灯时,需要拆卸保险杠,这种维修方式不仅费力,而且维修成本较高。目前前照灯的维修多采用翻转式组合灯(见图16)或保险杠局部翻转结构(见图17),保证组合灯维修或更换灯泡的方便性。
总结
随着科学技术的不断进步,会有越来越多的新结构、新材料被应用到车外饰中,使货车的外饰不仅给人带来视觉的愉悦,而且进一步增强货车的功能。外饰件及结构的不断创新发展将同轻量化、人性化和节能环保化一样成为货车的发展趋势,推动货车技术的发展和进步。
获取更多评论