自行式C型旅居車的設計探討

雷君 葛瑞康 劉宇 石正鵬

LEI Jun et al

奇瑞商用車（安徽）有限公司 安徽蕪湖 241006

自行式C型旅居車的設計探討

雷君 葛瑞康 劉宇 石正鵬

LEI Jun et al

奇瑞商用車（安徽）有限公司 安徽蕪湖 241006

重點介紹了自行式C型旅居車設計時軸距、承載能力等底盤選型要素，以及副車架、廂體、內部布置等的設計要點，總結出旅居車設計開發的關鍵設計要點及經驗數據，為同類型旅居車的設計提供了參考。

旅居車設計 底盤選型 副車架設計 廂體設計 內部布置

1 前言

隨著人民生活水平的提高以及國家倡導旅游消費等各種利好消息的發布，自行式旅居車越來越受到眾多消費者的青睞。自行式旅居車根據底盤的形式可分為A、B、C三種，目前在市場上占主流的自行式C型旅居車，一般由皮卡底盤、輕卡底盤或在輕客底盤基礎上，對車身進行切割后保留駕駛室，增加旅居艙廂體改制而成。旅居艙主要配置有臥具、爐具、櫥柜、沙發、餐桌椅、盥洗設施、空調、冰箱、電視、音響等家具和電器。該車的典型特點是駕駛室后旅居艙廂體采用保溫復合材料制作并落裝在底盤車架上；大多數駕駛室頂部有前伸艙體部分，用以提供大的頂置床或儲物空間。

自行式C型旅居車的設計主要涉及到底盤選型、廂體設計和家具布置等。下面以皮卡旅居車為例，重點對該車的底盤選型、副車架設計、廂體設計及內部布置進行介紹。

2 底盤選型

皮卡旅居車正朝著四驅、自動擋、寬胎方向發展，后期有向后輪雙胎發展的趨勢。根據第五階段機動車排放標準公告要求，現階段考慮到開發周期及公告申報周期，所選底盤車型應符合國Ⅴ排放要求，并可提前做好國Ⅵ底盤車型的選型工作。底盤選型主要考慮底盤的軸距及承載能力。

2.1 軸距

根據《GB 7258-2012 機動車運行安全技術條件》規定，車輛后懸的長度最大占軸距的55%。自行式C型旅居車的總長一般不超過6 m，適合國內“藍牌、C照”的駕駛需求。軸距的長短會影響到乘客門的布置方式和家具電器布局，如長軸距底盤可選擇右后輪前側開門方式，短軸距底盤選擇右后輪后側開門方式或廂體后開門方式；家具電器布局也應考慮避讓后輪罩區域，盡量將輪罩區域做成座椅或柜體。軸距的長短還會影響旅居車廂體的長度，軸距越短，改裝后的旅居車后懸長度越短，旅居艙廂體越小。如某品牌皮卡旅居車所選底盤整車長度為5 310 mm、軸距為3 105 mm、前懸為925 mm、后懸為1 600 mm，按照法規要求后懸最大可做到1 707 mm，后懸加長了107 mm，旅居車整車長度最大可為5 737 mm，實際公告長度為5 630 mm，比常見的整車長度為5 990 mm的皮卡旅居車短了360 mm，內部空間更為狹小緊湊。軸距的長短也會影響廂體和副車架的質量，進而影響整車自重。如底盤承載力足夠，選型時可盡量選擇大軸距的底盤，如果選擇軸距為3 380～3 500 mm，以增加旅居艙廂體空間，提升乘坐的舒適性。某企業為此專門開發了一款軸距為3 850 mm 的旅居車專用底盤。通過中國汽車網查詢部分代表性皮卡旅居車信息匯總如表1所示。

表1 皮卡旅居車基本參數（與表3對應）

2.2 承載能力

皮卡旅居車各模塊質量如表2所示。近年來因客戶多樣化的需求，車輛內裝設備逐步增多，可考慮選擇底盤額定載質量大于900 kg的。從表3可以看出，皮卡旅居車常見底盤的額定質量、總質量越來越大，較大的總質量超過3 000 kg。

表2 皮卡旅居車各模塊質量參考值

由表1～3可知，自行式C 型旅居車底盤選型時，需綜合考慮軸距長度導致的旅居艙廂體及副車架等的質量影響及整車承載能力之間的平衡：軸距長，廂體也可相對加長，廂體質量、副車架質量、內部家具家電質量也相應增加，設計時，需提前分析考慮底盤車承載力是否可以滿足使用要求。

表3 皮卡旅居車常見底盤基本參數（與表1對應）

3 副車架設計

副車架主要為兩個縱梁及若干橫梁組成，可選用40 mm×60 mm×3 mm 矩形方管作為縱梁，30 mm×30 mm×2.5 mm 方管為橫梁；也可用16Mn 材料折彎制成槽型鋼作副車架，既能保證副車架強度足夠，又可進一步降低整車自重。為了減輕自重，副車架前后端梁及其他附件，如工具箱、行李箱、乘客門踏步骨架等均可采用折彎件代替型材，輪罩、擋泥板則采用輕質材料如鋁板等制成，如圖1所示。

副車架縱梁與底盤大梁相齊平布置，橫梁的布置需考慮工具箱、行李箱、乘客門、底盤輪罩、擋泥板、水箱、附加電瓶及縱梁剪式支腿等底盤以下零部件的安裝位置。

副車架組焊成型后需進行除油、除銹、刷漆或磷化、電泳等防腐處理；若采用鍍鋅型材還需對焊縫進行防銹處理。

車架縱梁上焊接的6～8個吊耳與底盤大梁支架通過U型螺栓連接，副車架縱梁與底盤縱梁之間墊橡膠塊或枕木，起到廂體與大梁間的緩沖減震作用。

圖1 副車架結構示例

4 廂體設計

4.1 廂體的結構形式

目前國內旅居車旅居艙廂體分為一體成型式和分片拼裝式。

4.1.1 一體成型式

一體成型式廂體根據設計造型制作陰模，采用玻璃鋼膠衣、樹脂、玻璃鋼纖維等材料，通過抽真空的方式制作整體廂體。一體成型式廂體特點：a. 外型模具過大，模具成本較高，產品運輸不便，但造型美觀，流線型強；b. 廂體上車拼裝較簡單；c. 由于是整體成型，廂體頂部無分塊拼裝接縫，無需考慮頂板防水結構。

4.1.2 分片拼裝式

分片拼裝式廂板通常為玻璃鋼板（或鋁板）+骨架+玻璃鋼板（或鋁板），中間填充保溫層（如：聚氨酯、XPS等）組成“三明治”結構的拼板材料，通過拼裝形成旅居艙廂體。“三明治”結構具有“三明治效應”，通過國內外大量的研究和試驗表明，如果單一材質結構在橫斷面處一分為二，并在中間加入輕質量中間層的話，其抗彎剛度會顯著增加，如：單位厚度為t的兩層玻璃鋼板，在中間填加輕質聚氨酯泡沫板后，使其厚度變為4t并保持相對質量不變時，相對抗彎剛度為原先的37倍[1]。

分片拼裝式廂體的特點：

a. 模具成本低，涉及到特殊造型需開發模具（如頂板、額頭、尾部及廂體裙邊）；

b. 廂板拼裝工藝較簡單，零部件運輸方便；

c. 頂板與周邊側板需考慮防水結構。

分片拼裝式廂體的廂板與廂板之間采用結構膠、L型材及螺釘連接。外裝飾件除局部采用螺釘定位外，主要通過結構膠與廂體完全粘接。各廂板之間搭接縫，一般采用玻璃鋼壓邊條或L型金屬型材壓邊處理。

廂體的拼板結構及外裝飾件結構示例如圖2～5所示。

圖2 廂體拼裝結構

4.2 廂體廂板的設計

由于皮卡底盤承載力有限，皮卡旅居車廂體輕量化尤為重要，在設計廂體廂板時，注意考慮強度與自重的平衡。

圖3 廂體裝飾件分塊

圖4 頂板與側板搭接防水結構

圖5 廂體與裝飾件拼裝總成

4.2.1 廂板骨架

廂板骨架一般采用25 mm×35 mm方木梁，窗、門、行李艙洞口等骨架可考慮采用25 mm×25 mm的方木，方木需烘干、矯形、防水處理。如承載力允許廂板骨架可采用30 mm×30 mm×2 mm的鋁型材，型腔中間可填充木料（增加廂板連接螺釘吃緊力）。

4.2.2 廂板內外層

廂板外層玻璃鋼板厚度可控制在1.8～2.0 mm，內層玻璃鋼板厚度可控制在1.2～1.5 mm。玻璃鋼板拉伸強度要求大于80 MP，且環保、無異味；廂體額頭部位因受力較小，內外層單板厚度可適當降低；廂體的主要受力為底板，因而在復合“三明治”廂板底板時可增加9 mm厚度的木板，以提高底板的整體強度，如圖6所示。

圖6 廂體底板結構

4.2.3 廂板預埋件

如圖7所示，廂板夾層可填充聚氨酯板（密度可選用35～40 kg/m3，導熱系數≤0.024 W/(m2K)，遮陽棚固定點需預埋木方；所有電路、水路通向廂體外部的孔、洞及窗框、門框需預埋木方；內部家具安裝點靠近廂體內層需預埋9 mm木板，家具固定點可分段預埋，應在減輕廂體質量的同時考慮家具安裝螺釘的位置準確；電器件布線需要預埋PVC穿線管。在保證強度的情況下，以上預埋通過合理的設計，可減輕廂體的質量。若旅居車為二類輕卡底盤改制，則可采用條框式預埋方式，簡化預埋工藝。

圖7 骨架及預埋件

4.2.4 廂板復合

復合時在平臺或模具上按外板、骨架、聚氨酯板、預埋件、內板先后分層順序，采取真空負壓粘接復合制成廂板。

4.2.5 廂板后處理

廂板成型后，根據設計圖紙進行門、窗、部分預埋件過口等開孔。所有外露斷面需涂膠或密封防水處理。

4.3 廂體尺寸確定

底盤軸距長度影響旅居艙廂體長度已經在前面敘述。根據《GB 1589-2016 汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》要求，旅居車整車總寬度（含遮陽棚厚度）不超過2 550 mm，旅居艙廂體總寬度（含遮陽棚厚度約150 mm）考慮到與駕駛室寬度及后輪輪距協調性，一般不超過2 100 mm。從人體工程學考慮，國內使用旅居車廂體內高應不低于1 850 mm，考慮到城市道路限高要求，建議整車高度低于3 200 mm。

4.4 廂體外觀形式

廂體外形設計時還需考慮造型對風阻的影響，車廂與駕駛室頂部連接處、車廂與駕駛室側面連接處及車廂尾部三個區域是風阻的主要來源，在設計時可選擇合適的弧度過渡或設置擾流板，可適當收縮尾部面積，從而使氣流流動時更加順暢，達到減少阻力的目的[2]。

廂體表面處理一般為整體噴漆和玻璃鋼免漆膠衣面兩種方式。外觀裝飾可噴繪或粘接彩條。

4.5 廂體擴展方案

常見的旅居車廂體擴展方案一般有側面擴展、尾部擴展和車頂擴展三種[3]。

4.5.1 側面和尾部擴展

側面和尾部擴展是在旅居車駐車休息時，將靠近側壁或尾部的沙發展開成床，使之成為臥室空間：先把沙發桌降至與沙發同一平面，利用沙發靠墊填補小桌所缺部分，完成床的平面，然后將“擴展面”拉出，完成擴展。側面擴展和尾部擴展一般靠電機驅動，齒輪嚙合或鏈條傳動，采用下部兩根或上下各兩根導軌方式，為了增加擴展面強度，在擴展面底部安裝折疊桿，作為底面的支撐。

4.5.2 車頂擴展

車頂擴展方式是將車頂向上擴展，為旅居車創造新的睡眠空間，優化了室內的采光，增加的車頂空間也減少室內狹小帶來的壓抑感。車頂擴展一般可為電動升桿整體升頂擴展或帳篷上掀頂方式。

4.6 廂體與副車架連接方式

廂體底板骨架與副車架橫梁用螺栓對穿連接，副車架前后端梁位置每間隔150～200 mm選用鉆尾螺釘與廂體地板骨架緊固。廂體整體安裝完成后，廂體底板外表需進行底盤裝甲防護。

5 內部布置

5.1 旅居艙家具布置

旅居艙家具材料以輕質、環保為選用原則，選用密度為0.41～0.6 g/cm3的E0級免漆板，并符合《GB/T 3324-2008木家具通用技術條件》要求。考慮到皮卡底盤承載質量局限，將不同結構方式、不同部位的家具選用不同板材厚度：如門板選用15 mm免漆板，背板及支撐板選用8 mm免漆板，桌面、臺面宜采用輕質、美觀和具有防水功能的新型復合材料。

室內家具布置時需最大化利用存儲空間，同時兼顧內部視覺感受、采光及軸荷分配。室內配置一般有：額頭雙（單）人床，衛生間、衣柜、櫥柜、對座雙人沙發（可兼單、雙人床）、餐桌、吊柜等。

室內家具常用的幾種布置形式如圖8所示。

廚衛集中在中部，大床與小床分開在廂體的兩端，人員休息時互不干擾。衛生間與灶臺在輪罩區域，可為背馱式旅居車所用，如圖8(a)所示；衛生間及廚房集中在后部，臥室集中在旅居艙的前部。活動與休息時可分開不受干擾。大小床可有窗簾隔開，如圖8(b)所示。

上述兩種布置可設計前后艙貫穿通道，方便駕駛室與旅居艙人員來往及傳遞物品。兩種布置沙發展開只可作為單人床（小床）使用。

沙發床亦可設計為雙人床寬度，但此時前后艙不宜貫穿做人員通道。可設置前后艙觀察窗，如圖8(c)所示。乘客門位于廂體后側，旅居艙內部拼床空間較大，廂體的右側及后側均可布置遮陽棚。后側開門不宜安裝自行車架，如圖8(d)所示。

圖8 皮卡旅居車幾種典型的內部布置

5.2 旅居艙主要設施的布置

根據《GB 7258-2012 機動車運行安全技術條件》中4.4.2條款，車輛在空載狀態及滿載狀態下，整備質量和總質量應在各軸之間合理分配，軸荷應該在左右兩輪之間均衡分配。因而對于較重的零部件如凈水箱、車頂空調、逆變器、附加電瓶盡量布置在后軸中心線的前部以便合理分配軸荷，結合家具布置方式盡量做到左右承載均衡。逆變器、電瓶布置需預留較大的空間，便于客戶后期擴展。

5.3 旅居艙各功能空間的人機關系

國內自行式C型旅居車整車長度在6 m以下，充分利用旅居艙內空間并滿足日常起居生活需求是旅居車人機設計的關鍵[1,4]。

5.3.1 臥室

在旅居車中，臥室可以由其他功能區域（如沙發、卡座等）轉換而來，也可以臨時組裝而成。當作為一個睡眠區域時，要保證其空間可以容納至少一個人正常使用，按旅居車國標《GB/T 22551-2008旅居車輛旅居掛車居住要求》規定：床鋪的寬度最小應不小于500 mm，下鋪床鋪上表面到上鋪底面最小凈高為500 mm，成人用床床面凈長度應不小于1 920 mm。

5.3.2 衛生間

旅居車衛生間主要滿足人們洗漱、淋浴及如廁為一體的整體需求。常見的衛生間集洗漱和淋浴、如廁為一體，淋浴部分最小尺寸為800 mm×800 mm，坐便器的占地面積最小為370 mm×600 mm，洗漱面盆的占地面積為400 mm×600 mm，衛生間整體最小尺寸為1 200 mm×900 mm，面積寬裕的衛生間，可將如廁和洗漱、淋浴分開。

5.3.3 廚房

廚房需要有洗滌槽、灶臺和存儲空間。廚房工作臺臺面長度不得小于900 mm，寬度不得小于460 mm。按旅居車國標《GB/T 22551-2008旅居車輛旅居掛車居住要求》規定，洗滌槽最小內部尺寸為 120 mm×200 mm×250 mm，若截面為圓形，則直徑不小于200 mm。

5.3.4 餐廳及起居室

旅居車的餐室和起居室常作為一體使用，最簡易的餐廳要包括一個餐桌和餐椅。按國標《GB/T 13059 客車乘客座椅尺寸規格》中的規定，雙人座椅寬度不小于900 mm，單人座椅寬度不小于 440 mm，進深不小于530 mm。餐桌的尺寸最小為人均占桌周邊長度550 mm，因此通常情況下餐廳最小尺寸為550 mm×1 080 mm，最大尺寸以不超過國家旅居車標準規定的車寬限值為準。

6 結語

近幾年國內旅居車發展前景看好，發展較為迅速。本文以皮卡底盤的旅居車設計過程為例介紹了自行式C型旅居車底盤選型、副車架設計、廂體設計及內部布置，對其設計特點進行了探討，希望能對相關企業、研發人員有所幫助，共同推進旅居車的發展。

[1] 魯巖平.中國旅居車行業分析及對策研究[A].

[2] 李聰,朱正剛,彭澤.基于CFD技術的某房車外流場分析[J].農業裝備與車輛工程, 2015.53(10):46-50.

[3] 俞源杰,李睿,倪子.關于C類自行式旅居車空間環境設計研究[J].科技創新導報, 2015(28):153-154.

[4] 沙強,陳逸珉.房車內部設計中的居住行為需求研究[J].藝術教育,2016(2):206-207.

Discussion on Design of Type C Motorhome

Chassis selection factors are introduced emphatically including wheelbase and load capacity and etc..When Type C motorhome being designed, some key design points, such as sub-frame, body and internal arrangement, the empirical values and key points about design and development of motorhome are summarized here, which will bring us some references for similar motorhome design in future.

motorhome design; chassis selection ; sub-frame design; body design; interior layout

U469.6.02

A

1004-0226(2017)05-0090-05

雷君，男，1984年生，高級工程師，現從事專用車產品開發和項目管理工作。

2017-01-07