商用車前輪防飛濺系統(tǒng)設計

石小明

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

0 引言

近年來，我國的汽車行業(yè)得到了較快的發(fā)展，而市場對車輛的設計要求也隨之提升。與此同時，商用車的概念隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展逐漸為人所熟知。針對商用車概念的區(qū)分，國內與國際存在不同的標準。商用車在設計以及技術特征上存在顯著的特點，包括所有的裝載汽車以及9座以上的客車，大致可以分為貨車、客車、半掛牽引車、貨車非完整車輛以及客車非完整車輛五類。與轎車市場相反，在我國的商用車市場中，自主品牌占據統(tǒng)治地位。在商用車的設計中，由于底盤系統(tǒng)復雜、整車體型較大、車型變化多、使用工況差等因素的存在，整體設計存在較大難度。以商用車前輪的防飛濺系統(tǒng)設計為例，前輪的防飛濺系統(tǒng)位于前輪周邊，布置空間相對較為緊湊，制造誤差累及較大，要達到車輛濺射抑制系統(tǒng)的相關要求，設計工作面臨很大困難。鑒于此，結合自身的工作經驗，對商用車前輪防飛濺系統(tǒng)的設計流程以及設計方法等進行闡述。

1 防飛濺系統(tǒng)的重要性

在行駛過程中，商用車遇到積水路面可濺起飛濺物，進而對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，濺起物并不會對駕駛員以及靠近該車輛的其他駕駛人員的視覺造成太大影響，但水霧可在空氣中停留較長時間，遮擋駕駛員的視線甚至導致駕駛員產生緊張等情緒。

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

2 商用車前輪的防飛濺系統(tǒng)

在防飛濺裝置的實際應用中，該裝置需要固定于擋泥板上，與輪胎周圍的零件形成一個整體，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)的組成來看，包括輪胎周邊的多個零件，如擋泥板、輪罩、雨簾、防飛濺裝置等。防飛濺系統(tǒng)的各個部分合理布置，相互配合，進而實現(xiàn)抑制泥水飛濺的目的。目前商用車上裝備的防飛濺裝置，一般由輪罩、側簾以及擋泥板組成，同時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，最為常見的設計思路是在傳統(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，大部分被該結構吸收；凹槽裝置能夠收集水霧，并實現(xiàn)導流。此外，也有一種裝置采用底部安裝管路實現(xiàn)水霧導流（圖1）。

側簾是一種安裝于車輪上方、車身側面的輔助防飛濺部件，能夠進一步阻擋車輪在行駛過程中發(fā)散的水霧。一般情況下，側簾是一種向下順著的穗狀材料或者內表面安裝有草皮狀物質的平板。除了擋泥板的改進以及側簾的安裝，為每個車輪安裝獨立輪罩也是一種常用的防飛濺設計，在一個相對封閉的空間內，實現(xiàn)濺起物以及水霧的阻擋。

圖1 底部安裝管路的擋泥板設計

3 商用車前輪防飛濺系統(tǒng)設計

在商用車前輪防飛濺系統(tǒng)設計中，受到環(huán)境、空間、法規(guī)等因素的影響，整個系統(tǒng)的設計工作相對較為復雜，需要根據不同車型的具體情況，選擇相應的設計標準、設計方法。以下筆者結合自身的經驗，對商用車前輪防飛濺系統(tǒng)的設計進行分析。

3.1 設計流程

結合商用車防飛濺設計的具體需求來看，前輪防飛濺系統(tǒng)的設計，需要參考整車的布置以及相關的法規(guī)。一般而言，商用車前輪防飛濺系統(tǒng)的設計需要經過一個復雜的開發(fā)流程，即A面設計→裝配空間以及部件校核→3D數模設計尖頭結構評審以及總布置校核→快件制作→裝配檢驗→開?！鷮嵨镌u審。由于商用車前輪的防飛濺系統(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)的設計帶來了較大的困難。針對同一系列不同車型的開發(fā)，需要考慮到各個零部件之間的通用性，確保零部件能夠滿足設計的具體需要。一旦出現(xiàn)不滿足借用條件的情況，需要考慮對該種車型進行重新開發(fā)，確保整個防飛濺系統(tǒng)的功能可得到充分發(fā)揮。

3.2 設計要點

就商用車前輪防飛濺系統(tǒng)的零件組成來看，包括安裝支架、前后擋泥板、輪罩以及發(fā)動機擋泥板等（圖2）。在設計過程中，需要確保整個防飛濺系統(tǒng)能夠將輪胎周邊進行遮蔽，以減少飛濺物對重要零件的影響。另一方面，遮擋底盤處凌亂的零件，提高外觀的整潔度也是防飛濺系統(tǒng)設計的要點。

圖2 前輪防飛濺系統(tǒng)組成示意

在布置設計時，需要考慮到相關法規(guī)的要求、防飛濺裝置的安裝空間以及結構分塊等因素，確保防飛濺系統(tǒng)達到防護要求，避免可視缺口、運動干擾等情況的出現(xiàn)。在輪罩與前后擋泥板的交接處不應當有穿透的空缺，避免飛濺物的濺射。此外，布置空間時，需要考慮到制造過程存在的公差積累，零件的熱脹冷縮特性，車輛抖動產生的零件運動等，避免防飛濺裝置與其他零件之間產生干涉。

3.3 設計方法

在商用車前輪防飛濺系統(tǒng)的設計中，大致可以分為布置設計以及結構設計2部分。

（1）進行布置設計時，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側與車輪之間距離的標準值為≤300 mm，建議設計值為（200±30）mm；防飛濺裝置離地面的高度的標準值為≤200 mm，建議的設計值為（180±5）mm。為了確保防護的完整性，設計過程中需要避免輪胎徑向缺口的發(fā)生。就實際情況來看，零件之間需要保持一定的安全間隙，無法實現(xiàn)完全封閉，針對這一情況，將缺口的方向設置為上下方向，并采取前后錯位的重合覆蓋，能夠有效避免徑向存在缺口。擋泥板系統(tǒng)的寬度設計上，外側應當至少比輪胎寬出50 mm，內側應當至少比輪胎寬出70 mm，但同時需要注意的時，外側的寬度應小于整車寬度限定值。布置空間上，不同零件之間需要留下足夠的空間，具體標準見表1。

（2）結構設計中，標準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準件時，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其配件在加固期間的法蘭面會轉動這樣是會破壞到裝配表面涂層的。裝配的材料標準是不能過大的，這樣是防止在配件安全過程中出現(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構形式，若是長期使用還會讓其根部出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。在裝配中擋泥板是會伴隨著車身震動而出現(xiàn)變化的，尤其是固定在底盤上的零部件，所以在實際設計過程中必須要充分考慮到其安裝點的位置是否合理，以免出現(xiàn)應力集中而導致的斷裂。同時，受外界環(huán)境的高溫、低溫影響，車身底部零件是很容易出現(xiàn)變形現(xiàn)象，所以在設計過程中必須要保證車身底部零件質量的剛度。

表1 布置空間時的空間距離要求

在設計完畢后，為了確保防飛濺系統(tǒng)設計的質量，還應當對防飛濺裝置進行試驗。試驗過程如下：在空氣靜止的封閉空間中試驗，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臺架上，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；開始噴霧，直到不再有水霧從噴嘴噴出為止，記下所用時間；讓水從樣件流入集水器，持續(xù)60 s，并測量集水器中收集水量和噴霧器罐中剩余的水量，計算集水率。

4 結語

在商用車前輪防飛濺系統(tǒng)中，其設計質量的好壞，將直接影響到該系統(tǒng)對發(fā)動機等重要零件的保護作用，以及道路其他通行單位的安全。面對復雜的應用環(huán)境以及緊湊的安裝空間，整個系統(tǒng)的設計存在較大的難度。在實踐過程中，應當結合車型的具體情況以及相關的設計要求、規(guī)范等進行設計，對設計過程中的一些要點、難點進行反復探索，最終設計出符合相應車型的前輪防飛濺系統(tǒng)。