轿车改SUV方法及风险分析

郝之凯 郭朋新

摘要：在对传统车型产生视觉疲劳的今天，交叉车型引领的越界新风已悄然兴起，A级车通过增高悬架、改变姿态改型成小型SUV的技术实现成为了我们一个新的发展方向。本文以A级车大众Fox改型成小型SUV-Cross Fox为例，阐述了A级车改型成小型SUV的技术过程与方法，并从理论出发，总结出轿车改型成SUV的具体方法及对应风险，仅供设计人员参考。

关键词：SUV;改型;姿态;悬架

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销量为350015辆，增速高达72%。今年增势更猛，直接拉动SUV市场整体呈现爆发态势。从昂科拉的一枝独秀到翼搏的分庭抗争，再到多款车型扎堆上市、遍地开花，小型SUV的崛起已经吸引众多企业将目光瞄准了这一细分市场，以寻求新的销量增长点。事实上，今年上半年已有东风标致2008与上海通用雪佛兰创酷陆续面市，下半年则有北京现代ix25和广本缤智陆续入市，再加上原有的昂科拉和翼搏，合资品牌在小型SUV市场的产品从4款增至6款。而自主品牌也不甘落后，据不完全统计，今年自主品牌中包括长城哈弗H2、长安CS35、上汽MGCS、广汽GS3、比亚迪S1在内的超过10款小型SUV产品都将陆续投放。有分析指出，结合当前中国的路况，SUV的高通过性仍然被很多消费者所看重。同时，市场消费更趋个性化与时尚化，促使部分只开过轿车的消费者购买SUV以体验不同的驾乘乐趣。因此未来几年，SUV仍然会成为消费者换购、增购甚至是首次购车的对象。【1】

在这样的市场环境下，各个公司分别快速推出小型SUV，这些小型SUV大多都是在该公司现有A级轿车平台上改型而来的，例如昂克拉以爱唯欧为平台、翼搏以嘉年华为平台、广本缤智以飞度为平台、长安CS35以逸动为平台、瑞风S3以和悦A30为平台等等，当然也不缺乏全新平台小型SUV，如哈弗H2。全新平台投入的人力、物力大，周期长;在原轿车平台上改型则周期短，只需进行造型、姿态改变、增高悬架、增加最小离地间隙就可以实现SUV的特性。通过研究市场车型，我们发现大众的跨界车Cross Fox就是在大众Fox的基础上改型而来，为此，我们对两个车型进行了简单的测量对比，解读了该车的改型方案。

2.大众Fox改型成小型SUV-Cross Fox分析

Fox通过增大轮胎直径，抬高悬架及改变悬架姿态来达到增大最小离地间隙的效果，使其改型成为Cross Fox，具体分析如下：

2.1 前悬抬高分析

通过对Fox和Cross Fox整车姿态及悬架系统测试，发现Cross Fox比Fox车身前部抬高44mm，具体改变方式如下：

（1）通过更改减振器（调高螺旋弹簧下支承座位置30mm及螺旋簧参数），使车身抬高32mm;发动机、副车架与车身连接处加20mm垫块，发动机、副车架只抬高12mm;

（2）更换大轮，增加12mm;由195/55 R15更换为205/60 R15。

2.2  后悬抬高分析

通过测量发现Cross Fox比Fox车身后部抬高65mm，具体改变方式如下：

（1）增加螺旋簧长度：53mm，后扭转梁向下旋转;

（2）更换大轮，增加12mm。

以上就是大众Fox改型成Cross Fox的主要变动方案，当然在这基础上还要进行造型的变化，来满足SUV的造型特征。我们下面将以此为基础，进行理论总结，分析轿车改SUV的底盘设计方案。

3.轿车改SUV具体方案

3.1 车身前部姿态抬高的底盘变动方案

（1）与车身连接部件（动力总成、副车架等）随车身一起抬高;

?优点：制动踏板力-主缸压力曲线存在差异;

?缺点：制动踏板力-制动踏板行程曲线存在差异。

（2）底盘零部件（动力总成、副车架等）相对轮心位置不变，在车身连接处增加垫块;

优点：动力输出点、转向梯形、轮距等均不变，整车性能与基础车型基本一致;

缺点：离地间隙没有增加，难以满足客户需求。

（3）同时采用以上两种方案;

优点：取长补短，可以满足较高的离地间隙，保证通过性，同时通过调校，使操稳性影响降至最低;

缺点：需要大量的校核和试验验证来达到设计平衡点，且周期较长。

3.2 車身后部姿态抬高的底盘变动方案

（1）通过调整螺旋簧参数，向下调整后扭转梁角度 ;

优点：更易于达到离地间隙的要求，通过性好且改动件较少;

缺点：、后螺旋簧稳定性较差，增大后簧脱出风险，同时运动的轴距变化较大。

（2）直接降低后扭转梁车身安装位置;

?优点：轴距不变、整车性能与基础车型基本一致;

?缺点：离地间隙没有增加，难以满足客户需求。

（3）向下调整后扭转梁角度，向上旋转减振器下支架与后螺旋簧安装托板;

优点：更易于达到离地间隙的要求，通过性好，同时减小后簧脱出风险;

缺点：运动的轴距变化变大。

4.轿车改SUV后各种关键参数变化及分析

4.1 前悬主销的变化及影响

4.1.1主销后倾角

主销后倾角是指从车辆侧面看，转向主销轴线与铅垂线之间的夹角。车身抬高h，主销后倾角ɑ减小，后倾拖距也跟着减小，（后倾拖距是指在转向轮上，轮胎接地点中心和转向主销轴与地面交点之间的距离）高速下回正性（稍差），如图一【2】

4.1.2主销内倾角

主销内倾角指从车辆前方看去，穿过上下摆臂球销的直线与垂直的轮胎中心线的夹角。在实际设计中，主销内倾角及偏距大小主要受到结构的限制，大致的范围为：转向主销内倾角为7～13度，希望取较小的数值，主销偏距在-10～30mm，希望取较小的数值。

车身抬高h，主销内倾角?减小，主销的内移量D减小，低速下回正性（较差），如图二：【2】

4.2 前轮前束的变化及影响

前束的设计，主要为了平衡外倾角，抑制轮胎磨损，在前轴过大的前束将影响转向运动学，碰坏中立感;在后轴，正的前束有利于保持推力感。轿车改SUV后，需要进行运动校核，此项校核主要是判断转向器位置变化后对前束值的影响，前束动态的变化量较大时易吃胎、跑偏。

4.3 前悬侧倾中心高度的变化及影响

针对车身前部姿态抬高的三个底盘变动方案，前悬侧倾中心有不同的变化，分别是：

（1）侧倾中心高度增大;

（2）侧倾中心高度略降;

（3）根据细化方案对比。

侧倾中心增大和减小的风险及应对措施见下表：

侧倾中心高度

风险

措施

增大

缺少侧翻感觉

通过横向稳定杆进行适当调节

减小

易侧翻

通过横向稳定杆进行适当调节

4.4 后悬侧倾中心高度的变化及影响

对应车身后部姿态抬高的底盘变动方案，除第2种方案侧倾中心不变之外，其它两种方案，侧倾中心的位置与纵臂的具体尺寸相关。

4.5 悬架纵倾中心高度的变化及影响

三种方案纵倾中心高度均升高，只是程度不同，第一种方案升高最大，但是由于整车质心的变化不确定，对于制动时的点头及加速的后仰一般通过试验进行主观评价。

4.6 转向梯形的变化及影响

转向器抬高后需要重新进行运动校核，通过内外车轮转角差、理论阿克曼转角和实际转角曲线对比分析进行评价。

5.轿车改SUV后易出问题分析

5.1 跑偏的主要原因

（1）主销后倾、主销内倾的降低导致回正性能下降;在车辆以一定速度行驶时，当轮胎受到不等的侧向力时，由于回正性较弱，导致发生跑偏。

（2）动力总成抬高后驱动轴角度变化较大，因为在发动机横置时，左右不等长驱动轴，将会产生大小不同的绕主销轴线的力矩，引起单侧转向系统受拉。

5.2 易吃胎的主要原因

（1）四轮定位参数动态时的变化量过大;

（2）转向梯形不正确導致转向时内外转角不符合阿克曼曲线。（轮距、轴距、转向器位置的变化都要重新校核）

5.3 操纵稳定性下降的主要原因

（1）侧倾中心、纵倾中心的变化;

（2）转向梯形不正确导致转向时内外转角不符合阿克曼曲线;

（3）根据不同抬高方案，质心的变化不同，在转向、悬架、制动方面需要进行重新匹配验证。

5.4 回正性差的主要原因

主销后倾及内倾角减小是回正性变差的主要原因。

5.5 舒适性差的主要原因

（1）改型后，纵倾中心会有不同程度的抬高，影响加速和制动时的舒适性;

（2）质心的变化，会引起前后悬架匹配、车身侧倾角、前后制动力分配等一系列性能变化，最终造成整车舒适性变差。

（3）前后悬架刚度阻尼匹配不合适。对发动机排量在1.6L以下的乘用车，前悬架偏频要求在1.00～1.45Hz，后悬架要求在1.17～1.58Hz。原则上，乘用车排量越大，悬架的偏频应越小，要求满载前悬架偏频在0.8～1.15Hz，后悬架则要求在0.98～1.30Hz。选定偏频后，再利用公式计算出悬架的静挠度。悬架的动挠度是指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2工业基础2/3）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。对乘用车，动挠度取70～90mm。

6.轿车改SUV需要重新进行的校核

轿车改为SUV，最根本的整车姿态发生了变化，这样会使部分整车硬点发生改变，为了保证改后的整车性能满足SUV需求，进行前期预防，需要进行大量的校核计算，并且进行全方面的变化点CAE分析，具体项目如下：

①轮跳动间隙校核;②前悬架主销变化;③前轮前束-轮跳曲线变化;④车轮外倾角变化校核;⑤转向梯形校核;⑥侧倾中心高度校核;⑦侧倾角刚度校核;⑧最小转弯直径校核;⑨后悬架跳动校核;⑩前后悬架摆臂衬套风险;?前后视野校核;?最小离地间隙校核;?前后悬架设计匹配计算;?转向系统设计匹配计算;?制动系统设计匹配计算;?CAE分析。

7.轿车改SUV需要进行的试验

轿车改为SUV，除了进行大量的前期校核，在实车装配出来后，还要进行大量的性能及耐久试验，具体项目如下表，这样才能保证最终的实车性能。

序号

验证项目

1

操纵稳定性

蛇行试验

转向盘阶跃输入

转向盘脉冲输入

转向回正试验

转向轻便性试验

稳态回转试验

2

底盘耐久性

（具体里程根

据底盘变化情

况确定）

山路

综合路

强化坏路

一般公路

8.结束语

本文以简述大众Fox改型成小型SUV-Cross Fox的技术方案为基础，分别从整车的前后姿态变化及底盘抬高进行分析，总结出轿车改SUV的具体实现方案及改后各种关键参数变化情况和影响，分析了轿车改SUV后易出问题和原因，最后归纳出轿车改SUV后应该进行个各种校核以及重点实车试验项目。希望能够为汽车总布置设计的同仁在轿车改SUV方案方面提供一些思路，为各汽车设计公司提供参考。

参考文献：

[1]网易汽车，2014.10.14

[2]汽车工程手册·基础篇.《汽车工程手册》编辑委员会，2001