淺析當代輕卡設計的新特征

李文穎

摘 要：輕型卡車在中國已經(jīng)歷60余年的發(fā)展歷程，伴隨著家庭轎車的普及，用戶對輕卡的要求越來越高。最近五年，輕卡在時尚性、舒適性、操控性、精細度、輕量化等方面具有明顯的新特征。文章將以當前主流輕卡車型為例，運用結構描述和性能分析相結合、主觀評論和客觀測試相補充的手法，從上述五個方面技術特征進行解析，期望在后續(xù)設計開發(fā)中提供一些借鑒和參考。

關鍵詞：輕卡;操控性;精細度;輕量化

中圖分類號：TH122 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）20-76-03

Abstract： Light trucks have experienced more than 60 years of development in China. With the popularity of family cars， users have higher and higher requirements for light trucks. In the last five years， light trucks have obvious new features in fashion， comfort， handling， fineness and lightweight. This paper will take the current mainstream light truck models as an example， using the combination of structural description and performance analysis， supplemented by subjective comments and objective tests， from the above five aspects of technical characteristics for in-depth analysis， hoping to provide some reference in the subsequent design and development.

Keywords： Light trucks; Control; Fineness; Lightweight

CLC NO.： TH122 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）20-76-03

前言

輕卡年產(chǎn)量約180萬輛，占據(jù)了貨車的半壁江山，其噸位小、駕駛靈活使其在運輸最后一公里擁有便捷、高效的獨特優(yōu)勢。隨著法規(guī)要求及技術進步，整車結構和性能越來越先進。隨著家庭轎車普及，大部分用戶家里同時擁有轎車和卡車，用戶希望卡車擁有轎車般的感受，具體體現(xiàn)在以下五大方面。

1 時尚性

1.1 造型個性化

卡車駕駛員中90后比例上升，審美觀念與70、80后有所不同，對個性化元素有較大的興趣。市場上A車型，采用黑式大燈、水滴形霧燈、圓潤充滿靈性，見圖1：

市場上B車型，則采用星鉆大燈、鷹眼仿生設計，線條硬朗，從而適合不同風格的用戶需求，見圖2。

1.2 智能中控大屏的運用

近幾年，搭載著中控大屏的輕卡越來越多。中控大屏具備車聯(lián)網(wǎng)和娛樂多種功能，還可以選配導航、倒車影像等功能，科技范兒十足，深受年輕人喜愛。見圖3：

2 舒適性

對于輕載微卡車型，底盤前懸架一般采用麥弗遜獨立懸架，與整體式懸架相比有明顯的舒適性優(yōu)勢，乘坐感受接近于轎車。市場銷量較大的某款車型結構見圖4：

對于非獨立懸架，前板簧普遍采用少片簧結構，一般為三片。少片簧片與片之間沒有摩擦，消除了庫倫阻尼的不確定性因素，通過精確匹配減震器阻尼可以保證舒適性，典型的輕卡前懸架少片簧結構，見圖5：

對于后懸架，普遍開始采用漸變剛度板簧結構。傳統(tǒng)輕卡后懸架結構是突變剛度結構，副簧與板簧座接觸瞬間會造成整體剛度突然加大，舒適性差，見圖6：

漸變剛度板簧結構與此不同，隨著載重增加，副簧簧片2與主簧簧片1逐漸接觸，剛度逐漸增大，舒適度較好，見圖7：

其對應的懸架剛度特性曲線變化平緩無突變，見圖8：

3 操控性

近幾年，輕卡行業(yè)變速換擋系統(tǒng)提升較大，筆者測試過多款輕卡的選檔換擋特性，選檔檔位清晰、換擋力輕便，入檔吸入感明顯。對于五檔變速器，分別選取兩家主機廠的兩個主銷車型，分別采用低端和高端變速器，高端換擋力小于35N，低端選換擋力也小于50N，十分輕便，數(shù)據(jù)曲線祥見圖9：

對于六檔變速器，同樣選取兩家主機廠的兩個主銷車型，前進檔換擋力均低于40N，倒擋選檔力在110～120N之間（防止選錯檔），數(shù)據(jù)曲線祥見圖10：

對于轉向系統(tǒng)，全面采用電子助力（EPS）或液壓助力（HPS）。對于3.5噸以下的輕卡，普遍采用電子助力（EPS）。電子助力結構上占用空間少，直線行駛時不浪費發(fā)動機動力，可以根據(jù)車速、轉向轉矩、角度與回正力等進行準確計算，輸出更加精準，并且減少了液壓油的污染。助力轉向降低了方向盤的操縱強度，使輕卡獲得了轎車般的駕駛感受。

制動防抱裝置（ABS）普及。GB7258-2017標準要求所有汽車應裝備符合規(guī)定的防抱制動裝置。該裝置提高了制動時車輛的橫向穩(wěn)定性，在制動時可以保證方向盤的轉向功能。目前對于液壓制動和氣制動車型，普遍采用4S4M布置方案，即每個車輪都有獨立的傳感器和執(zhí)行機構。典型的制動力調(diào)節(jié)效果見圖11，制動調(diào)節(jié)頻率在3～5Hz之間，反應靈敏，縱坐標是車速（km/h），橫坐標是時間（s）：

4 精細度

近些年卡車的制造工藝越來越精細。隨著國六排放的實施，電器元件增多，線束越來越復雜，線束管路布置難度增大。如果解決不好這個問題，那么在汽車運行中容易出現(xiàn)動態(tài)干涉、線束磨破、短路，嚴重時會造成火災。當前在管線路布置上各主機廠“精耕細作”，在有限的車架空間內(nèi)實現(xiàn)各部件功能并保證運行安全。目前管線束普遍采用三維軟件設計，并分層鋪設，線束屬于最優(yōu)先級別，一般沿車架腹面內(nèi)側上方布置，其他管路在下方，并且每隔300～500mm要有固定。走向要保持橫平豎直，嚴禁交叉。另外要遠離熱源，與排氣歧管、GPF等高溫部件要保持100mm以上距離。與運動部件要保證25mm以上預防動態(tài)干涉。運動件與靜止件之間有線束時，要預留40～60mm長度防止扯斷。三維布置效果見圖12：

5 輕量化

卡車輕量化是節(jié)能減排、價值工程的需求，也是治超治限、保證行車安全的要求。為減小自重，各企業(yè)近幾年普遍采用了以下技術。

5.1 高強鋼板的運用

（1）車架材料以前普遍采用510L，現(xiàn)在600L、700L大量采用，三種材料性能參數(shù)見表1：

車架采用700L比510L重量可降低20%以上。

（2）貨箱材料以前普遍采用Q235板材，現(xiàn)在逐漸使用高強度鋼板。某款輕卡自卸車型貨箱原重量約600Kg，而采用抗拉強度980MPa高強度鋼板重量只有380Kg，實現(xiàn)降重220Kg。

5.2 鋁合金的普遍運用

鋁合金車輪開始大批量使用。與鋼質車輪相比，鋁合金密度小，約為鋼的1/3;對于某款總質量4.5噸的輕卡，鋁合金車輪可以實現(xiàn)降重30Kg。

5.3 復合材料板簧的嘗試

復合材料板簧（FRP）密度輕，重量只有鋼板材料的1/3。近三十多年，復合材料板簧（FRP）在全球汽車行業(yè)得到實質性運用。但是在輕卡的嘗試運用是近幾年的事，對于一臺總質量4.5噸的輕卡，采用復合材料板簧整車可以實現(xiàn)降重150Kg，效果十分可觀。由于目前制造成本偏高，暫未大量生產(chǎn)。我司裝車效果見附圖13：

6 結束語

汽車產(chǎn)業(yè)是重要的經(jīng)濟支柱，汽車技術需要不斷突破和發(fā)展。隨著新技術的運用，卡車的設計不斷采取新方案，為節(jié)能減排、高效運輸、行車安全保駕護航，這是我們卡車工程師義不容辭的責任。

參考文獻

[1] 王望予.汽車設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.8.

[2] 王霄鋒.汽車底盤設計[M].北京：清華大學出版社，2010.4.