商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)設(shè)計(jì)

石小明

（華菱星馬汽車(chē)（集團(tuán)）股份有限公司技術(shù)工藝研究所，安徽馬鞍山 243000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)得到了較快的發(fā)展，而市場(chǎng)對(duì)車(chē)輛的設(shè)計(jì)要求也隨之提升。與此同時(shí)，商用車(chē)的概念隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展逐漸為人所熟知。針對(duì)商用車(chē)概念的區(qū)分，國(guó)內(nèi)與國(guó)際存在不同的標(biāo)準(zhǔn)。商用車(chē)在設(shè)計(jì)以及技術(shù)特征上存在顯著的特點(diǎn)，包括所有的裝載汽車(chē)以及9座以上的客車(chē)，大致可以分為貨車(chē)、客車(chē)、半掛牽引車(chē)、貨車(chē)非完整車(chē)輛以及客車(chē)非完整車(chē)輛五類。與轎車(chē)市場(chǎng)相反，在我國(guó)的商用車(chē)市場(chǎng)中，自主品牌占據(jù)統(tǒng)治地位。在商用車(chē)的設(shè)計(jì)中，由于底盤(pán)系統(tǒng)復(fù)雜、整車(chē)體型較大、車(chē)型變化多、使用工況差等因素的存在，整體設(shè)計(jì)存在較大難度。以商用車(chē)前輪的防飛濺系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，前輪的防飛濺系統(tǒng)位于前輪周邊，布置空間相對(duì)較為緊湊，制造誤差累及較大，要達(dá)到車(chē)輛濺射抑制系統(tǒng)的相關(guān)要求，設(shè)計(jì)工作面臨很大困難。鑒于此，結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行闡述。

1 防飛濺系統(tǒng)的重要性

在行駛過(guò)程中，商用車(chē)遇到積水路面可濺起飛濺物，進(jìn)而對(duì)道路上的其他人員以及駕駛員造成影響。一般而言，飛濺物可以分為濺起物以及水霧，濺起物并不會(huì)對(duì)駕駛員以及靠近該車(chē)輛的其他駕駛?cè)藛T的視覺(jué)造成太大影響，但水霧可在空氣中停留較長(zhǎng)時(shí)間，遮擋駕駛員的視線甚至導(dǎo)致駕駛員產(chǎn)生緊張等情緒。

飛濺物可對(duì)道路上的駕駛?cè)藛T以及行人造成影響，其中駕駛?cè)藛T受到的影響最大，包括視覺(jué)影響以及心理影響。視覺(jué)影響方面，飛濺物的產(chǎn)生可使得駕駛?cè)藛T的視線受到短期影響，飛濺物殘留于擋風(fēng)玻璃或者后視鏡等表面，可影響駕駛?cè)藛T的判斷。心理影響方面，突然遇到飛濺物，駕駛員可出現(xiàn)驚恐情緒，進(jìn)而影響到其對(duì)車(chē)輛的操控。此外，飛濺物的產(chǎn)生，還可對(duì)車(chē)輛的重要零件的運(yùn)行狀況產(chǎn)生影響，增加故障的發(fā)生機(jī)率。基于飛濺物存在的上述隱患，防飛濺裝置的設(shè)計(jì)逐漸受到重視。防飛濺系統(tǒng)的搭載能夠有效減少飛濺物的產(chǎn)生，尤其是商用車(chē)的防飛濺系統(tǒng)，具有重要意義。

2 商用車(chē)前輪的防飛濺系統(tǒng)

在防飛濺裝置的實(shí)際應(yīng)用中，該裝置需要固定于擋泥板上，與輪胎周?chē)牧慵纬梢粋€(gè)整體，即防飛濺系統(tǒng)，最終發(fā)揮防飛濺的作用。就防飛濺系統(tǒng)的組成來(lái)看，包括輪胎周邊的多個(gè)零件，如擋泥板、輪罩、雨簾、防飛濺裝置等。防飛濺系統(tǒng)的各個(gè)部分合理布置，相互配合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抑制泥水飛濺的目的。目前商用車(chē)上裝備的防飛濺裝置，一般由輪罩、側(cè)簾以及擋泥板組成，同時(shí)裝備新型的能量吸收型材料或者水氣分離型材料。擋泥板方面，最為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)思路是在傳統(tǒng)擋泥板的表面增加凹槽狀、草皮狀、多孔狀裝置，草皮狀裝置能夠吸收、分散水霧的能量，確保水霧在落向地面之前，大部分被該結(jié)構(gòu)吸收；凹槽裝置能夠收集水霧，并實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流。此外，也有一種裝置采用底部安裝管路實(shí)現(xiàn)水霧導(dǎo)流（圖1）。

側(cè)簾是一種安裝于車(chē)輪上方、車(chē)身側(cè)面的輔助防飛濺部件，能夠進(jìn)一步阻擋車(chē)輪在行駛過(guò)程中發(fā)散的水霧。一般情況下，側(cè)簾是一種向下順著的穗狀材料或者內(nèi)表面安裝有草皮狀物質(zhì)的平板。除了擋泥板的改進(jìn)以及側(cè)簾的安裝，為每個(gè)車(chē)輪安裝獨(dú)立輪罩也是一種常用的防飛濺設(shè)計(jì)，在一個(gè)相對(duì)封閉的空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)濺起物以及水霧的阻擋。

圖1 底部安裝管路的擋泥板設(shè)計(jì)

3 商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，受到環(huán)境、空間、法規(guī)等因素的影響，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作相對(duì)較為復(fù)雜，需要根據(jù)不同車(chē)型的具體情況，選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方法。以下筆者結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

3.1 設(shè)計(jì)流程

結(jié)合商用車(chē)防飛濺設(shè)計(jì)的具體需求來(lái)看，前輪防飛濺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要參考整車(chē)的布置以及相關(guān)的法規(guī)。一般而言，商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的開(kāi)發(fā)流程，即A面設(shè)計(jì)→裝配空間以及部件校核→3D數(shù)模設(shè)計(jì)尖頭結(jié)構(gòu)評(píng)審以及總布置校核→快件制作→裝配檢驗(yàn)→開(kāi)模→實(shí)物評(píng)審。由于商用車(chē)前輪的防飛濺系統(tǒng)位于前輪周邊，緊湊的布置空間以及使用環(huán)境的限制，給防飛濺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的困難。針對(duì)同一系列不同車(chē)型的開(kāi)發(fā)，需要考慮到各個(gè)零部件之間的通用性，確保零部件能夠滿足設(shè)計(jì)的具體需要。一旦出現(xiàn)不滿足借用條件的情況，需要考慮對(duì)該種車(chē)型進(jìn)行重新開(kāi)發(fā)，確保整個(gè)防飛濺系統(tǒng)的功能可得到充分發(fā)揮。

3.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

就商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)的零件組成來(lái)看，包括安裝支架、前后擋泥板、輪罩以及發(fā)動(dòng)機(jī)擋泥板等（圖2）。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要確保整個(gè)防飛濺系統(tǒng)能夠?qū)⑤喬ブ苓呥M(jìn)行遮蔽，以減少飛濺物對(duì)重要零件的影響。另一方面，遮擋底盤(pán)處凌亂的零件，提高外觀的整潔度也是防飛濺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

圖2 前輪防飛濺系統(tǒng)組成示意

在布置設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到相關(guān)法規(guī)的要求、防飛濺裝置的安裝空間以及結(jié)構(gòu)分塊等因素，確保防飛濺系統(tǒng)達(dá)到防護(hù)要求，避免可視缺口、運(yùn)動(dòng)干擾等情況的出現(xiàn)。在輪罩與前后擋泥板的交接處不應(yīng)當(dāng)有穿透的空缺，避免飛濺物的濺射。此外，布置空間時(shí)，需要考慮到制造過(guò)程存在的公差積累，零件的熱脹冷縮特性，車(chē)輛抖動(dòng)產(chǎn)生的零件運(yùn)動(dòng)等，避免防飛濺裝置與其他零件之間產(chǎn)生干涉。

3.3 設(shè)計(jì)方法

在商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，大致可以分為布置設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2部分。

（1）進(jìn)行布置設(shè)計(jì)時(shí)，需要符合防飛濺裝置的法規(guī)要求。一般情況下前擋泥板內(nèi)側(cè)與車(chē)輪之間距離的標(biāo)準(zhǔn)值為≤300 mm，建議設(shè)計(jì)值為（200±30）mm；防飛濺裝置離地面的高度的標(biāo)準(zhǔn)值為≤200 mm，建議的設(shè)計(jì)值為（180±5）mm。為了確保防護(hù)的完整性，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要避免輪胎徑向缺口的發(fā)生。就實(shí)際情況來(lái)看，零件之間需要保持一定的安全間隙，無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全封閉，針對(duì)這一情況，將缺口的方向設(shè)置為上下方向，并采取前后錯(cuò)位的重合覆蓋，能夠有效避免徑向存在缺口。擋泥板系統(tǒng)的寬度設(shè)計(jì)上，外側(cè)應(yīng)當(dāng)至少比輪胎寬出50 mm，內(nèi)側(cè)應(yīng)當(dāng)至少比輪胎寬出70 mm，但同時(shí)需要注意的時(shí)，外側(cè)的寬度應(yīng)小于整車(chē)寬度限定值。布置空間上，不同零件之間需要留下足夠的空間，具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)件的裝配方式大多使用螺釘、膨脹扣、子母扣等配件。如果是在選用螺紋連接標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，就必須要選用加大墊圈或是彈平墊圈組件，這種方式的選用是為了避免直接使用法蘭面類型。由于裝配面是塑料件其自身硬度相對(duì)較弱，在一定程度上是不能起到放松作用的，在裝配面為鈑金材料時(shí)其配件在加固期間的法蘭面會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)這樣是會(huì)破壞到裝配表面涂層的。裝配的材料標(biāo)準(zhǔn)是不能過(guò)大的，這樣是防止在配件安全過(guò)程中出現(xiàn)涂層被破壞的現(xiàn)象，還要注意的是在使用塑料配件中空心圓柱的打螺釘形式是安裝的結(jié)構(gòu)形式，若是長(zhǎng)期使用還會(huì)讓其根部出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。在裝配中擋泥板是會(huì)伴隨著車(chē)身震動(dòng)而出現(xiàn)變化的，尤其是固定在底盤(pán)上的零部件，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要充分考慮到其安裝點(diǎn)的位置是否合理，以免出現(xiàn)應(yīng)力集中而導(dǎo)致的斷裂。同時(shí)，受外界環(huán)境的高溫、低溫影響，車(chē)身底部零件是很容易出現(xiàn)變形現(xiàn)象，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要保證車(chē)身底部零件質(zhì)量的剛度。

表1 布置空間時(shí)的空間距離要求

在設(shè)計(jì)完畢后，為了確保防飛濺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，還應(yīng)當(dāng)對(duì)防飛濺裝置進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程如下：在空氣靜止的封閉空間中試驗(yàn)，將環(huán)境溫度與樣件溫度控制在（21±3）℃；將試件垂直固定在試驗(yàn)臺(tái)架上，檢查樣件與上曲面板之間是否存在間距，并在噴霧器罐中注入去離子水；開(kāi)始噴霧，直到不再有水霧從噴嘴噴出為止，記下所用時(shí)間；讓水從樣件流入集水器，持續(xù)60 s，并測(cè)量集水器中收集水量和噴霧器罐中剩余的水量，計(jì)算集水率。

4 結(jié)語(yǔ)

在商用車(chē)前輪防飛濺系統(tǒng)中，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，將直接影響到該系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)等重要零件的保護(hù)作用，以及道路其他通行單位的安全。面對(duì)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境以及緊湊的安裝空間，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在較大的難度。在實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合車(chē)型的具體情況以及相關(guān)的設(shè)計(jì)要求、規(guī)范等進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些要點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)探索，最終設(shè)計(jì)出符合相應(yīng)車(chē)型的前輪防飛濺系統(tǒng)。