轎車改SUV方法及風險分析

郝之凱 郭朋新

摘要：在對傳統車型產生視覺疲勞的今天，交叉車型引領的越界新風已悄然興起，A級車通過增高懸架、改變姿態改型成小型SUV的技術實現成為了我們一個新的發展方向。本文以A級車大眾Fox改型成小型SUV-Cross?Fox為例，闡述了A級車改型成小型SUV的技術過程與方法，并從理論出發，總結出轎車改型成SUV的具體方法及對應風險，僅供設計人員參考。

關鍵詞：SUV;改型;姿態;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年我國小型SUV銷量為350015輛，增速高達72%。今年增勢更猛，直接拉動SUV市場整體呈現爆發態勢。從昂科拉的一枝獨秀到翼搏的分庭抗爭，再到多款車型扎堆上市、遍地開花，小型SUV的崛起已經吸引眾多企業將目光瞄準了這一細分市場，以尋求新的銷量增長點。事實上，今年上半年已有東風標致2008與上海通用雪佛蘭創酷陸續面市，下半年則有北京現代ix25和廣本繽智陸續入市，再加上原有的昂科拉和翼搏，合資品牌在小型SUV市場的產品從4款增至6款。而自主品牌也不甘落后，據不完全統計，今年自主品牌中包括長城哈弗H2、長安CS35、上汽MGCS、廣汽GS3、比亞迪S1在內的超過10款小型SUV產品都將陸續投放。有分析指出，結合當前中國的路況，SUV的高通過性仍然被很多消費者所看重。同時，市場消費更趨個性化與時尚化，促使部分只開過轎車的消費者購買SUV以體驗不同的駕乘樂趣。因此未來幾年，SUV仍然會成為消費者換購、增購甚至是首次購車的對象。【1】

在這樣的市場環境下，各個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有A級轎車平臺上改型而來的，例如昂克拉以愛唯歐為平臺、翼搏以嘉年華為平臺、廣本繽智以飛度為平臺、長安CS35以逸動為平臺、瑞風S3以和悅A30為平臺等等，當然也不缺乏全新平臺小型SUV，如哈弗H2。全新平臺投入的人力、物力大，周期長;在原轎車平臺上改型則周期短，只需進行造型、姿態改變、增高懸架、增加最小離地間隙就可以實現SUV的特性。通過研究市場車型，我們發現大眾的跨界車Cross?Fox就是在大眾Fox的基礎上改型而來，為此，我們對兩個車型進行了簡單的測量對比，解讀了該車的改型方案。

2.大眾Fox改型成小型SUV-Cross?Fox分析

Fox通過增大輪胎直徑，抬高懸架及改變懸架姿態來達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

通過對Fox和Cross?Fox整車姿態及懸架系統測試，發現Cross?Fox比Fox車身前部抬高44mm，具體改變方式如下：

（1）通過更改減振器（調高螺旋彈簧下支承座位置30mm及螺旋簧參數），使車身抬高32mm;發動機、副車架與車身連接處加20mm墊塊，發動機、副車架只抬高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

通過測量發現Cross?Fox比Fox車身后部抬高65mm，具體改變方式如下：

（1）增加螺旋簧長度：53mm，后扭轉梁向下旋轉;

（2）更換大輪，增加12mm。

以上就是大眾Fox改型成Cross?Fox的主要變動方案，當然在這基礎上還要進行造型的變化，來滿足SUV的造型特征。我們下面將以此為基礎，進行理論總結，分析轎車改SUV的底盤設計方案。

3.轎車改SUV具體方案

3.1?車身前部姿態抬高的底盤變動方案

（1）與車身連接部件（動力總成、副車架等）隨車身一起抬高;

?優點：制動踏板力-主缸壓力曲線存在差異;

?缺點：制動踏板力-制動踏板行程曲線存在差異。

（2）底盤零部件（動力總成、副車架等）相對輪心位置不變，在車身連接處增加墊塊;

優點：動力輸出點、轉向梯形、輪距等均不變，整車性能與基礎車型基本一致;

缺點：離地間隙沒有增加，難以滿足客戶需求。

（3）同時采用以上兩種方案;

優點：取長補短，可以滿足較高的離地間隙，保證通過性，同時通過調校，使操穩性影響降至最低;

缺點：需要大量的校核和試驗驗證來達到設計平衡點，且周期較長。

3.2?車身后部姿態抬高的底盤變動方案

（1）通過調整螺旋簧參數，向下調整后扭轉梁角度?;

優點：更易于達到離地間隙的要求，通過性好且改動件較少;

缺點：、后螺旋簧穩定性較差，增大后簧脫出風險，同時運動的軸距變化較大。

（2）直接降低后扭轉梁車身安裝位置;

?優點：軸距不變、整車性能與基礎車型基本一致;

?缺點：離地間隙沒有增加，難以滿足客戶需求。

（3）向下調整后扭轉梁角度，向上旋轉減振器下支架與后螺旋簧安裝托板;

優點：更易于達到離地間隙的要求，通過性好，同時減小后簧脫出風險;

缺點：運動的軸距變化變大。

4.轎車改SUV后各種關鍵參數變化及分析

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

4.1.2主銷內傾角

主銷內傾角指從車輛前方看去，穿過上下擺臂球銷的直線與垂直的輪胎中心線的夾角。在實際設計中，主銷內傾角及偏距大小主要受到結構的限制，大致的范圍為：轉向主銷內傾角為7～13度，希望取較小的數值，主銷偏距在-10～30mm，希望取較小的數值。

車身抬高h，主銷內傾角?減小，主銷的內移量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

前束的設計，主要為了平衡外傾角，抑制輪胎磨損，在前軸過大的前束將影響轉向運動學，碰壞中立感;在后軸，正的前束有利于保持推力感。轎車改SUV后，需要進行運動校核，此項校核主要是判斷轉向器位置變化后對前束值的影響，前束動態的變化量較大時易吃胎、跑偏。

4.3?前懸側傾中心高度的變化及影響

針對車身前部姿態抬高的三個底盤變動方案，前懸側傾中心有不同的變化，分別是：

（1）側傾中心高度增大;

（2）側傾中心高度略降;

（3）根據細化方案對比。

側傾中心增大和減小的風險及應對措施見下表：

側傾中心高度

風險

措施

增大

缺少側翻感覺

通過橫向穩定桿進行適當調節

減小

易側翻

通過橫向穩定桿進行適當調節

4.4?后懸側傾中心高度的變化及影響

對應車身后部姿態抬高的底盤變動方案，除第2種方案側傾中心不變之外，其它兩種方案，側傾中心的位置與縱臂的具體尺寸相關。

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，但是由于整車質心的變化不確定，對于制動時的點頭及加速的后仰一般通過試驗進行主觀評價。

4.6?轉向梯形的變化及影響

轉向器抬高后需要重新進行運動校核，通過內外車輪轉角差、理論阿克曼轉角和實際轉角曲線對比分析進行評價。

5.轎車改SUV后易出問題分析

5.1?跑偏的主要原因

（1）主銷后傾、主銷內傾的降低導致回正性能下降;在車輛以一定速度行駛時，當輪胎受到不等的側向力時，由于回正性較弱，導致發生跑偏。

（2）動力總成抬高后驅動軸角度變化較大，因為在發動機橫置時，左右不等長驅動軸，將會產生大小不同的繞主銷軸線的力矩，引起單側轉向系統受拉。

5.2?易吃胎的主要原因

（1）四輪定位參數動態時的變化量過大;

（2）轉向梯形不正確導致轉向時內外轉角不符合阿克曼曲線。（輪距、軸距、轉向器位置的變化都要重新校核）

5.3?操縱穩定性下降的主要原因

（1）側傾中心、縱傾中心的變化;

（2）轉向梯形不正確導致轉向時內外轉角不符合阿克曼曲線;

（3）根據不同抬高方案，質心的變化不同，在轉向、懸架、制動方面需要進行重新匹配驗證。

5.4?回正性差的主要原因

主銷后傾及內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，縱傾中心會有不同程度的抬高，影響加速和制動時的舒適性;

（2）質心的變化，會引起前后懸架匹配、車身側傾角、前后制動力分配等一系列性能變化，最終造成整車舒適性變差。

（3）前后懸架剛度阻尼匹配不合適。對發動機排量在1.6L以下的乘用車，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，乘用車排量越大，懸架的偏頻應越小，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，再利用公式計算出懸架的靜撓度。懸架的動撓度是指從滿載靜平衡位置開始懸架壓縮到結構允許的最大變形（通常指緩沖塊壓縮到其自由高度的1/2工業基礎2/3）時，車輪中心相對車架（或車身）的垂直位移。對乘用車，動撓度取70～90mm。

6.轎車改SUV需要重新進行的校核

轎車改為SUV，最根本的整車姿態發生了變化，這樣會使部分整車硬點發生改變，為了保證改后的整車性能滿足SUV需求，進行前期預防，需要進行大量的校核計算，并且進行全方面的變化點CAE分析，具體項目如下：

①輪跳動間隙校核;②前懸架主銷變化;③前輪前束-輪跳曲線變化;④車輪外傾角變化校核;⑤轉向梯形校核;⑥側傾中心高度校核;⑦側傾角剛度校核;⑧最小轉彎直徑校核;⑨后懸架跳動校核;⑩前后懸架擺臂襯套風險;?前后視野校核;?最小離地間隙校核;?前后懸架設計匹配計算;?轉向系統設計匹配計算;?制動系統設計匹配計算;?CAE分析。

7.轎車改SUV需要進行的試驗

轎車改為SUV，除了進行大量的前期校核，在實車裝配出來后，還要進行大量的性能及耐久試驗，具體項目如下表，這樣才能保證最終的實車性能。

序號

驗證項目

1

操縱穩定性

蛇行試驗

轉向盤階躍輸入

轉向盤脈沖輸入

轉向回正試驗

轉向輕便性試驗

穩態回轉試驗

2

底盤耐久性

（具體里程根

據底盤變化情

況確定）

山路

綜合路

強化壞路

一般公路

8.結束語

本文以簡述大眾Fox改型成小型SUV-Cross?Fox的技術方案為基礎，分別從整車的前后姿態變化及底盤抬高進行分析，總結出轎車改SUV的具體實現方案及改后各種關鍵參數變化情況和影響，分析了轎車改SUV后易出問題和原因，最后歸納出轎車改SUV后應該進行個各種校核以及重點實車試驗項目。希望能夠為汽車總布置設計的同仁在轎車改SUV方案方面提供一些思路，為各汽車設計公司提供參考。

參考文獻：

[1]網易汽車，2014.10.14

[2]汽車工程手冊·基礎篇.《汽車工程手冊》編輯委員會，2001