汽车整车设计与产品开发
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2.3.2 底盘系统方案选择与产品衍生策略

2.3.2.1 底盘系统方案选择

底盘系统涵盖悬架系统、制动系统、转向系统及传动系统四大系统。

底盘系统方案选择主要满足以下原则:①满足平台未来规划车型的性能要求,尤其是操控性、舒适性、制动性能的要求;②满足平台布置及延展的要求,比如悬架结构须能实现轮距、轴距、车高的调整和一定幅度的性能带宽扩展;③须满足未来3~5年对自动驾驶等新技术的兼容。

悬架系统是底盘四大系统内与平台产品衍生策略关联紧密性最高的系统,下面以悬架系统方案选择和衍生策略为例详细说明。

悬架系统按所在部位又分为前悬架系统和后悬架系统。前悬架系统主要有麦弗逊式和双叉臂式架构;后悬架系统有半独立式和独立式架构,每个相同的系统架构又有不同的结构形式。平台悬架系统选择就是依据平台属性需求确定系统架构和结构形式。

首先,利用市场对标大数据方法确定平台悬架系统架构选择。通过平台规划车型对应的市场主流车型的悬架系统架构归类分析。目前,横置前驱乘用车的前悬架系统主流结构形式以麦弗逊式为主,后悬架系统主流结构形式包含扭力梁和多连杆两种。

构成相同系统架构的结构又有多种多样的形式。如何选择相同的系统架构不同的结构形式呢?以多连杆独立后悬架结构选择为例,多连杆后悬架系统按副车架的结构形式,可以分成井字形框架和I字形框架,如图2-12所示。井字形框架有刚度高、兼容四驱布置的特点,I字形框架有布置紧凑、重量轻、成本低的优势。因此,平台后悬架系统结构方案选择需要平衡成本、性能、重量、扩展性、四驱通用性等维度,以达成平台产品属性目标,统筹确定结构形式及策略,如图2-12c所示。

图2-12 底盘后悬架系统方案选择示意图

2.3.2.2 底盘系统衍生策略

以悬架系统为例,悬架系统衍生策略是围绕平台属性目标展开的,重点是需要匹配平台规划车型的车格尺寸衍生。通过固化接口、局部零部件调整,满足整车产品对长、宽、高等车格尺寸变化的要求。

1.长度方向

悬架系统匹配车长主要体现在轴距衍变,轴距扩展相对简单,通过将前轴固定、后轴沿X向移动的方式实现轴距变化。但在轴距变化的同时,须关注轴距变化特别是轴距加长引起的整车前后俯仰特性变化对悬架系统的要求。

2.宽度方向

悬架系统匹配车宽主要体现在轮距衍变,有两个调整方案。

(1)调整悬架杆系长度匹配轮距衍变方案 首先,需要固化统一前后悬架系统各自内部接口,如图2-13所示。然后,基于车宽带宽需求、规划的轮胎尺寸,通过保持副车架内侧硬点(硬点详见6.3.1.3节)不动,对外侧1/4硬点Y向移动,前支柱同步Y向移动,调整驱动轴、稳定杆、转向拉杆和前摆臂球头尺寸,实现轮距变化。这种悬架调整方案在整车尺寸上需要加宽,既保证车身前纵梁接口,又可给前悬架调整车轮转角以更大空间,满足更大尺寸轮胎需求且整车转弯直径满足设计要求。

图2-13 悬架系统轮距调整示意图

(2)调整转向节轮毂轴承安装面或轮辋偏距,实现轮距衍变调整方案 首先,通过调整转向节轮毂轴承安装面与各杆系外点的距离,来实现轮距小范围的调整。转向节的结构和尺寸需要调整,相较下面提到的修改轮辋偏距方案,可保证车轮中心与轴承中心的相对位置不变,从而保证轴承的设计寿命。再者,整车开发时的轮距变化需求较小时,可考虑修改轮辋偏距,此方法可最大限度地保证悬架及周边零部件共用。但需要调整车轮中心与轴承中心的相对位置关系,车轮中心与轴承中心的偏距一般不宜过大,过大的轮毂轴承偏距会对轴承的寿命造成影响。

3.高度方向

悬架系统匹配车高衍变。首先,基于整车离地高度目标,通过调整轮胎规格来增大轮胎外径,使轮心跳动满足整车离地高度要求。然后,通过前悬架与下车体安装点间转接支架调整,实现悬架整体Z向平移,匹配整车车高向上拓展,如图2-14所示。最终,实现整车车格从轿车、CROSS到SUV的车高衍变。

图2-14 平台前后悬架匹配车高衍变策略示意图

悬架系统在匹配平台规划车型车格衍生时,通过固化统一内部接口和尺寸,保证不同状态零部件之间的互换,在满足不同整车车格尺寸要求的同时,实现平台零部件最大通用性。