朗逸轿车总布置设计

朗逸轿车总布置设计

张海亮 牛胜福 吴海波 (上海大众汽车有限公司,上海 201805)

摘要 总结性地介绍了上海大众朗逸轿车在前期开发工作中总布置设计的一系列理论以及相关设计方法和设计经验,主要包括通过性、乘坐舒适性和主动安全性!!!视野3个方面。朗逸轿车的市场成功证明了总布置设计方法和设计原则是满足用户要求的。

Abstract The theory,design m ethod and experience o f genera l layout desi g n i n cl u ding traf fi c ab ility characteristic desi g n,ri d i n g co m fort design and positive desi g n(v i s ion desi g n)for Lav i d a of ShanghaiVo l k s w agen are summ v ida has been very successful i n Ch i n ese m arke.t The fact proves that general layout desi g n m ethod and pri n c i p le duri n g the developm ent of Lavida is accepted by custo m ers.

关键词 汽车设计 总布置 舒适性 安全性

do:i10 3969/j i s sn.1007 4554.2011.03.03

0 引言

朗逸(Lav i d a)轿车是上海大众汽车有限公司自主开发的。在自主开发设计中,前期总布置设计尤为重要。总布置设计与整车定位及乘坐舒适性和驾驶安全性等主要性能密切相关,对于车型的成功与否起着直接影响。自2008年6月朗逸上市至今,目前月均销量都在2万辆以上,应该说市场反应还是非常好的,这与其卓越的总布置设计密不可分。笔者认为,上海朗逸轿车总布置设计主要包括通过性、乘坐舒适性和主动安全性!!!视野设计等3个方面。

1 通过性设计

通过性设计目的是保证车型能通过各种不同的道路,包括标准和非标准道路,而主要功能件没有损坏。

1.1 基本原则

考虑到造型要求和空气动力学要求,一般希望车身高度尽可能低一些,尤其是前后保险杠,希望其离地距离越小越好,但必须满足通过性要求。

前车头通过性是车辆通过性设计的关键。如图1所示,数字∀代表第一部分,要求车辆的接近角A106 1[1]大于16#,所有零件都应处于接近角切线之上,对于不喷漆的零件适当放宽要求,大于14#即可。数字∃代表第二部分的要求,在车轮前部的零件应高于半载[2]地面线150mm,对于重要的功能性零件如发动机和变速器,离地面的高度应超过160mm。第三部分表示减震器处于完全压缩状态时,所有零件都应高于地面50mm以上,对铸造的发动机和变速器的油底壳要求较为严格,应高出地面78mm。上述要求是根据中国道路实际情况,经过长期的实践总结出来的经验值。针对后保险杠及后悬的设计,也有类似的设计

收稿日期:2010-12-28

要求。

图1 通过性基本要求

1.2 发动机舱布置

前部通过性受发动机舱布置的影响。朗逸开发时已经考虑行人保护[3]

,根据模拟计算和开发经验,要求发动机舱里的高硬度零件在发动机盖55mm 以下,这就要求发动机尽可能低。而通过性则要求动力总成布置得高一些。满足行人保护要求和保证前部通过性成了朗逸发动机舱布置的关键。通过多次的反复优化,最后的方案是保证通过性能,为满足行人保护性能,更改发动机舱部分零件,同时,在不影响驾驶员视野的前提下,部分抬高前盖。最终的发动机舱布置简图如图2,前端模块(包括水箱、风扇、冷凝器和水箱框架)、发动机和变速器的位置都布置在半载地面线160mm 以上,最关键的发动机和变速器的油底壳,高出通过性要求的平面,完全满足定义的最严格的通过

性要求。

图2 满足前部通过性要求的发动机舱布置

1.3 轮胎的布置

轮胎的高度(Z 向)位置实际上最大程度地影响着车辆通过性。1.3.1 轮胎的高度(Z 向)位置布置

中国的道路状况为非标准路面占很高比例,要求整车的离地间隙必须大一些,根据经验,最少应该达到115mm 。而原有平台的满载离地间隙只有105mm 。决定在原有平台的基础上将轮胎离车身的距离在高度方向(Z 向)增大15mm ,优化前后悬的弹簧和减震器,使朗逸的最小离地间隙增大到120mm,同时接近角增大到14#,较好地同时满足了前通过性和动感造型的要求。1.3.2 轮胎的Y 向位置布置

轮胎的Y 向位置(指轮胎在车辆横向的位置)决定了车辆的轮距大小和车辆操纵稳定性。朗逸的前轮距领先于同级别车型,操纵稳定性优越。由此带来的问题是前翼子板、侧围外板后部及后保险杠的造型是否能满足法规和轮胎运动要求。

轮胎法规[4]

要求,轮胎静态时在轮心前方30#、0#和后方50#的胎面不超出翼子板和侧围外板及后保险杠;轮胎本身是运动的,车身零件不应与轮胎跳动包络面干涉。为此,采用了在Pro e 基础上开发的专用软件,对轮胎在各个极限运动工况进行了模拟计算,通过动态模拟计算模拟出的轮胎跳动包络面如图3中轮胎外侧一圈,与车身零件不存在干涉(一般要求有5mm 的安全距离)

。

图3 轮胎的Y 向布置要求

2 乘坐舒适性设计

乘坐舒适性设计主要包括内部纵向空间、内部高度空间及上下车方便性的设计,内部纵向空间取决于轴距的大小,而内部高度空间主要与造型和座椅的布置有关。2.1 轴距的确定

轴距的大小决定内部纵向空间的大小,从而影响乘客的纵向活动舒适度。

2.1.1 朗逸主要外部尺寸和内部纵向长度比较

表1是原有平台与同级别车型及桑塔纳的关键外部尺寸和内部空间尺寸对比,相关尺寸示意如图4。

表1 外部主要尺寸与内部纵向长度比较

尺寸(mm )原有平台同级别车型1同级别车型2同级别车型3

桑塔纳L103总长45114526452345134528L101轴距25202609260726005550L 1内部空间16771714173217431755L48后座膝部空间

20

37

29

-5

58

图4 外部主要尺寸与内部纵向长度

衡量整车纵向空间大小的主要尺寸是图4中

的L I ,该尺寸是指从驾驶员的右脚踩油门踏板的大拇指参考点到后座椅设计参考点!!!后R 点

[5]

之间的水平距离。由表1发现:原有平台比最大的同级别车型3小66mm,比桑塔纳小78mm,考虑到桑塔纳轿车的内部空间已能较好满足后座乘坐舒适要求,因此希望能达到与其相当的水平,即在原有平台需加长80mm 左右。从轴距对比来看,原有平台比轴距最大的同级别车型1小89mm 。考虑车身的强度要求和造型比例要求,最终确定朗逸在原有平台上加长90mm 。

2.1.2 加长90mm 后与竞争对手的比较

在原有平台加长90mm 后,再经过前后座椅的优化设计,朗逸的内部空间达到

1771mm,比最大的同级别车型3大28mm 。朗逸轿车的后座膝部空间也有了极大的提升,达到78mm,比最大的同级别车型1大39mm 。2.2 头部空间尺寸

头部空间是开发初期需要确定的最关键的总

布置尺寸,国际通行的是用如图5过R 点的H 61 1和H 61 2来评判头部空间。头部空间越大,乘客在车内的活动空间越大,舒适度更好,但由此带来车辆总高H 100较大,车型的流线将被破坏,空气动力性也变差;头部空间越小,车辆的总高下降、车辆的流线好,空气动力性也会提升,但乘客在车内的自由活动受到约束。开发前期应协调好乘坐舒适性和动感造型之间的矛盾。

经过Ra m sis 软件(采用预测的2015年中国人体尺寸)分析,认为前排头部空间大于965mm 、后排头部空间大于935mm 即可满足A 级车乘坐舒适性的要求,经验数据和主观评价也证实了这个理论分析结果。确定完内部头部空间的底线,结合动感造型和空气动力学要求,最终确定的前座头部空间为971mm 、后座头部空间为939mm,将头部空间舒适性与动感造型完美统一。

图5 头部空间

2.3 上下车方便性设计

上下车是影响舒适性的另一个关键指标。决定上下车方便性的因素有座椅离地高度和车门框高度,座椅离地高度小、车门框高,上下车就非常方便。朗逸轿车的轮心相对原车型抬高过,座椅离地高度也相应增大了,而整车外形的流线型要求门框高度越低越好。所以,确定上下车方便性尺寸成为朗逸总布置开发的另一难题。