自行式C型旅居车的设计探讨

雷君 葛瑞康 刘宇 石正鹏

LEI Jun et al

奇瑞商用车（安徽）有限公司 安徽芜湖 241006

自行式C型旅居车的设计探讨

雷君 葛瑞康 刘宇 石正鹏

LEI Jun et al

奇瑞商用车（安徽）有限公司 安徽芜湖 241006

重点介绍了自行式C型旅居车设计时轴距、承载能力等底盘选型要素，以及副车架、厢体、内部布置等的设计要点，总结出旅居车设计开发的关键设计要点及经验数据，为同类型旅居车的设计提供了参考。

旅居车设计 底盘选型 副车架设计 厢体设计 内部布置

1 前言

随着人民生活水平的提高以及国家倡导旅游消费等各种利好消息的发布，自行式旅居车越来越受到众多消费者的青睐。自行式旅居车根据底盘的形式可分为A、B、C三种，目前在市场上占主流的自行式C型旅居车，一般由皮卡底盘、轻卡底盘或在轻客底盘基础上，对车身进行切割后保留驾驶室，增加旅居舱厢体改制而成。旅居舱主要配置有卧具、炉具、橱柜、沙发、餐桌椅、盥洗设施、空调、冰箱、电视、音响等家具和电器。该车的典型特点是驾驶室后旅居舱厢体采用保温复合材料制作并落装在底盘车架上；大多数驾驶室顶部有前伸舱体部分，用以提供大的顶置床或储物空间。

自行式C型旅居车的设计主要涉及到底盘选型、厢体设计和家具布置等。下面以皮卡旅居车为例，重点对该车的底盘选型、副车架设计、厢体设计及内部布置进行介绍。

2 底盘选型

皮卡旅居车正朝着四驱、自动挡、宽胎方向发展，后期有向后轮双胎发展的趋势。根据第五阶段机动车排放标准公告要求，现阶段考虑到开发周期及公告申报周期，所选底盘车型应符合国Ⅴ排放要求，并可提前做好国Ⅵ底盘车型的选型工作。底盘选型主要考虑底盘的轴距及承载能力。

2.1 轴距

根据《GB 7258-2012 机动车运行安全技术条件》规定，车辆后悬的长度最大占轴距的55%。自行式C型旅居车的总长一般不超过6 m，适合国内“蓝牌、C照”的驾驶需求。轴距的长短会影响到乘客门的布置方式和家具电器布局，如长轴距底盘可选择右后轮前侧开门方式，短轴距底盘选择右后轮后侧开门方式或厢体后开门方式；家具电器布局也应考虑避让后轮罩区域，尽量将轮罩区域做成座椅或柜体。轴距的长短还会影响旅居车厢体的长度，轴距越短，改装后的旅居车后悬长度越短，旅居舱厢体越小。如某品牌皮卡旅居车所选底盘整车长度为5 310 mm、轴距为3 105 mm、前悬为925 mm、后悬为1 600 mm，按照法规要求后悬最大可做到1 707 mm，后悬加长了107 mm，旅居车整车长度最大可为5 737 mm，实际公告长度为5 630 mm，比常见的整车长度为5 990 mm的皮卡旅居车短了360 mm，内部空间更为狭小紧凑。轴距的长短也会影响厢体和副车架的质量，进而影响整车自重。如底盘承载力足够，选型时可尽量选择大轴距的底盘，如果选择轴距为3 380～3 500 mm，以增加旅居舱厢体空间，提升乘坐的舒适性。某企业为此专门开发了一款轴距为3 850 mm 的旅居车专用底盘。通过中国汽车网查询部分代表性皮卡旅居车信息汇总如表1所示。

表1 皮卡旅居车基本参数（与表3对应）

2.2 承载能力

皮卡旅居车各模块质量如表2所示。近年来因客户多样化的需求，车辆内装设备逐步增多，可考虑选择底盘额定载质量大于900 kg的。从表3可以看出，皮卡旅居车常见底盘的额定质量、总质量越来越大，较大的总质量超过3 000 kg。

表2 皮卡旅居车各模块质量参考值

由表1～3可知，自行式C 型旅居车底盘选型时，需综合考虑轴距长度导致的旅居舱厢体及副车架等的质量影响及整车承载能力之间的平衡：轴距长，厢体也可相对加长，厢体质量、副车架质量、内部家具家电质量也相应增加，设计时，需提前分析考虑底盘车承载力是否可以满足使用要求。

表3 皮卡旅居车常见底盘基本参数（与表1对应）

3 副车架设计

副车架主要为两个纵梁及若干横梁组成，可选用40 mm×60 mm×3 mm 矩形方管作为纵梁，30 mm×30 mm×2.5 mm 方管为横梁；也可用16Mn 材料折弯制成槽型钢作副车架，既能保证副车架强度足够，又可进一步降低整车自重。为了减轻自重，副车架前后端梁及其他附件，如工具箱、行李箱、乘客门踏步骨架等均可采用折弯件代替型材，轮罩、挡泥板则采用轻质材料如铝板等制成，如图1所示。

副车架纵梁与底盘大梁相齐平布置，横梁的布置需考虑工具箱、行李箱、乘客门、底盘轮罩、挡泥板、水箱、附加电瓶及纵梁剪式支腿等底盘以下零部件的安装位置。

副车架组焊成型后需进行除油、除锈、刷漆或磷化、电泳等防腐处理；若采用镀锌型材还需对焊缝进行防锈处理。

车架纵梁上焊接的6～8个吊耳与底盘大梁支架通过U型螺栓连接，副车架纵梁与底盘纵梁之间垫橡胶块或枕木，起到厢体与大梁间的缓冲减震作用。

图1 副车架结构示例

4 厢体设计

4.1 厢体的结构形式

目前国内旅居车旅居舱厢体分为一体成型式和分片拼装式。

4.1.1 一体成型式

一体成型式厢体根据设计造型制作阴模，采用玻璃钢胶衣、树脂、玻璃钢纤维等材料，通过抽真空的方式制作整体厢体。一体成型式厢体特点：a. 外型模具过大，模具成本较高，产品运输不便，但造型美观，流线型强；b. 厢体上车拼装较简单；c. 由于是整体成型，厢体顶部无分块拼装接缝，无需考虑顶板防水结构。

4.1.2 分片拼装式

分片拼装式厢板通常为玻璃钢板（或铝板）+骨架+玻璃钢板（或铝板），中间填充保温层（如：聚氨酯、XPS等）组成“三明治”结构的拼板材料，通过拼装形成旅居舱厢体。“三明治”结构具有“三明治效应”，通过国内外大量的研究和试验表明，如果单一材质结构在横断面处一分为二，并在中间加入轻质量中间层的话，其抗弯刚度会显著增加，如：单位厚度为t的两层玻璃钢板，在中间填加轻质聚氨酯泡沫板后，使其厚度变为4t并保持相对质量不变时，相对抗弯刚度为原先的37倍[1]。

分片拼装式厢体的特点：

a. 模具成本低，涉及到特殊造型需开发模具（如顶板、额头、尾部及厢体裙边）；

b. 厢板拼装工艺较简单，零部件运输方便；

c. 顶板与周边侧板需考虑防水结构。

分片拼装式厢体的厢板与厢板之间采用结构胶、L型材及螺钉连接。外装饰件除局部采用螺钉定位外，主要通过结构胶与厢体完全粘接。各厢板之间搭接缝，一般采用玻璃钢压边条或L型金属型材压边处理。

厢体的拼板结构及外装饰件结构示例如图2～5所示。

图2 厢体拼装结构

4.2 厢体厢板的设计

由于皮卡底盘承载力有限，皮卡旅居车厢体轻量化尤为重要，在设计厢体厢板时，注意考虑强度与自重的平衡。

图3 厢体装饰件分块

图4 顶板与侧板搭接防水结构

图5 厢体与装饰件拼装总成

4.2.1 厢板骨架

厢板骨架一般采用25 mm×35 mm方木梁，窗、门、行李舱洞口等骨架可考虑采用25 mm×25 mm的方木，方木需烘干、矫形、防水处理。如承载力允许厢板骨架可采用30 mm×30 mm×2 mm的铝型材，型腔中间可填充木料（增加厢板连接螺钉吃紧力）。

4.2.2 厢板内外层

厢板外层玻璃钢板厚度可控制在1.8～2.0 mm，内层玻璃钢板厚度可控制在1.2～1.5 mm。玻璃钢板拉伸强度要求大于80 MP，且环保、无异味；厢体额头部位因受力较小，内外层单板厚度可适当降低；厢体的主要受力为底板，因而在复合“三明治”厢板底板时可增加9 mm厚度的木板，以提高底板的整体强度，如图6所示。

图6 厢体底板结构

4.2.3 厢板预埋件

如图7所示，厢板夹层可填充聚氨酯板（密度可选用35～40 kg/m3，导热系数≤0.024 W/(m2K)，遮阳棚固定点需预埋木方；所有电路、水路通向厢体外部的孔、洞及窗框、门框需预埋木方；内部家具安装点靠近厢体内层需预埋9 mm木板，家具固定点可分段预埋，应在减轻厢体质量的同时考虑家具安装螺钉的位置准确；电器件布线需要预埋PVC穿线管。在保证强度的情况下，以上预埋通过合理的设计，可减轻厢体的质量。若旅居车为二类轻卡底盘改制，则可采用条框式预埋方式，简化预埋工艺。

图7 骨架及预埋件

4.2.4 厢板复合

复合时在平台或模具上按外板、骨架、聚氨酯板、预埋件、内板先后分层顺序，采取真空负压粘接复合制成厢板。

4.2.5 厢板后处理

厢板成型后，根据设计图纸进行门、窗、部分预埋件过口等开孔。所有外露断面需涂胶或密封防水处理。

4.3 厢体尺寸确定

底盘轴距长度影响旅居舱厢体长度已经在前面叙述。根据《GB 1589-2016 汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》要求，旅居车整车总宽度（含遮阳棚厚度）不超过2 550 mm，旅居舱厢体总宽度（含遮阳棚厚度约150 mm）考虑到与驾驶室宽度及后轮轮距协调性，一般不超过2 100 mm。从人体工程学考虑，国内使用旅居车厢体内高应不低于1 850 mm，考虑到城市道路限高要求，建议整车高度低于3 200 mm。

4.4 厢体外观形式

厢体外形设计时还需考虑造型对风阻的影响，车厢与驾驶室顶部连接处、车厢与驾驶室侧面连接处及车厢尾部三个区域是风阻的主要来源，在设计时可选择合适的弧度过渡或设置扰流板，可适当收缩尾部面积，从而使气流流动时更加顺畅，达到减少阻力的目的[2]。

厢体表面处理一般为整体喷漆和玻璃钢免漆胶衣面两种方式。外观装饰可喷绘或粘接彩条。

4.5 厢体扩展方案

常见的旅居车厢体扩展方案一般有侧面扩展、尾部扩展和车顶扩展三种[3]。

4.5.1 侧面和尾部扩展

侧面和尾部扩展是在旅居车驻车休息时，将靠近侧壁或尾部的沙发展开成床，使之成为卧室空间：先把沙发桌降至与沙发同一平面，利用沙发靠垫填补小桌所缺部分，完成床的平面，然后将“扩展面”拉出，完成扩展。侧面扩展和尾部扩展一般靠电机驱动，齿轮啮合或链条传动，采用下部两根或上下各两根导轨方式，为了增加扩展面强度，在扩展面底部安装折叠杆，作为底面的支撑。

4.5.2 车顶扩展

车顶扩展方式是将车顶向上扩展，为旅居车创造新的睡眠空间，优化了室内的采光，增加的车顶空间也减少室内狭小带来的压抑感。车顶扩展一般可为电动升杆整体升顶扩展或帐篷上掀顶方式。

4.6 厢体与副车架连接方式

厢体底板骨架与副车架横梁用螺栓对穿连接，副车架前后端梁位置每间隔150～200 mm选用钻尾螺钉与厢体地板骨架紧固。厢体整体安装完成后，厢体底板外表需进行底盘装甲防护。

5 内部布置

5.1 旅居舱家具布置

旅居舱家具材料以轻质、环保为选用原则，选用密度为0.41～0.6 g/cm³的E0级免漆板，并符合《GB/T 3324-2008木家具通用技术条件》要求。考虑到皮卡底盘承载质量局限，将不同结构方式、不同部位的家具选用不同板材厚度：如门板选用15 mm免漆板，背板及支撑板选用8 mm免漆板，桌面、台面宜采用轻质、美观和具有防水功能的新型复合材料。

室内家具布置时需最大化利用存储空间，同时兼顾内部视觉感受、采光及轴荷分配。室内配置一般有：额头双（单）人床，卫生间、衣柜、橱柜、对座双人沙发（可兼单、双人床）、餐桌、吊柜等。

室内家具常用的几种布置形式如图8所示。

厨卫集中在中部，大床与小床分开在厢体的两端，人员休息时互不干扰。卫生间与灶台在轮罩区域，可为背驮式旅居车所用，如图8(a)所示；卫生间及厨房集中在后部，卧室集中在旅居舱的前部。活动与休息时可分开不受干扰。大小床可有窗帘隔开，如图8(b)所示。

上述两种布置可设计前后舱贯穿通道，方便驾驶室与旅居舱人员来往及传递物品。两种布置沙发展开只可作为单人床（小床）使用。

沙发床亦可设计为双人床宽度，但此时前后舱不宜贯穿做人员通道。可设置前后舱观察窗，如图8(c)所示。乘客门位于厢体后侧，旅居舱内部拼床空间较大，厢体的右侧及后侧均可布置遮阳棚。后侧开门不宜安装自行车架，如图8(d)所示。

图8 皮卡旅居车几种典型的内部布置

5.2 旅居舱主要设施的布置

根据《GB 7258-2012 机动车运行安全技术条件》中4.4.2条款，车辆在空载状态及满载状态下，整备质量和总质量应在各轴之间合理分配，轴荷应该在左右两轮之间均衡分配。因而对于较重的零部件如净水箱、车顶空调、逆变器、附加电瓶尽量布置在后轴中心线的前部以便合理分配轴荷，结合家具布置方式尽量做到左右承载均衡。逆变器、电瓶布置需预留较大的空间，便于客户后期扩展。

5.3 旅居舱各功能空间的人机关系

国内自行式C型旅居车整车长度在6 m以下，充分利用旅居舱内空间并满足日常起居生活需求是旅居车人机设计的关键[1,4]。

5.3.1 卧室

在旅居车中，卧室可以由其他功能区域（如沙发、卡座等）转换而来，也可以临时组装而成。当作为一个睡眠区域时，要保证其空间可以容纳至少一个人正常使用，按旅居车国标《GB/T 22551-2008旅居车辆旅居挂车居住要求》规定：床铺的宽度最小应不小于500 mm，下铺床铺上表面到上铺底面最小净高为500 mm，成人用床床面净长度应不小于1 920 mm。

5.3.2 卫生间

旅居车卫生间主要满足人们洗漱、淋浴及如厕为一体的整体需求。常见的卫生间集洗漱和淋浴、如厕为一体，淋浴部分最小尺寸为800 mm×800 mm，坐便器的占地面积最小为370 mm×600 mm，洗漱面盆的占地面积为400 mm×600 mm，卫生间整体最小尺寸为1 200 mm×900 mm，面积宽裕的卫生间，可将如厕和洗漱、淋浴分开。

5.3.3 厨房

厨房需要有洗涤槽、灶台和存储空间。厨房工作台台面长度不得小于900 mm，宽度不得小于460 mm。按旅居车国标《GB/T 22551-2008旅居车辆旅居挂车居住要求》规定，洗涤槽最小内部尺寸为 120 mm×200 mm×250 mm，若截面为圆形，则直径不小于200 mm。

5.3.4 餐厅及起居室

旅居车的餐室和起居室常作为一体使用，最简易的餐厅要包括一个餐桌和餐椅。按国标《GB/T 13059 客车乘客座椅尺寸规格》中的规定，双人座椅宽度不小于900 mm，单人座椅宽度不小于 440 mm，进深不小于530 mm。餐桌的尺寸最小为人均占桌周边长度550 mm，因此通常情况下餐厅最小尺寸为550 mm×1 080 mm，最大尺寸以不超过国家旅居车标准规定的车宽限值为准。

6 结语

近几年国内旅居车发展前景看好，发展较为迅速。本文以皮卡底盘的旅居车设计过程为例介绍了自行式C型旅居车底盘选型、副车架设计、厢体设计及内部布置，对其设计特点进行了探讨，希望能对相关企业、研发人员有所帮助，共同推进旅居车的发展。

[1] 鲁岩平.中国旅居车行业分析及对策研究[A].

[2] 李聪,朱正刚,彭泽.基于CFD技术的某房车外流场分析[J].农业装备与车辆工程, 2015.53(10):46-50.

[3] 俞源杰,李睿,倪子.关于C类自行式旅居车空间环境设计研究[J].科技创新导报, 2015(28):153-154.

[4] 沙强,陈逸珉.房车内部设计中的居住行为需求研究[J].艺术教育,2016(2):206-207.

Discussion on Design of Type C Motorhome

Chassis selection factors are introduced emphatically including wheelbase and load capacity and etc..When Type C motorhome being designed, some key design points, such as sub-frame, body and internal arrangement, the empirical values and key points about design and development of motorhome are summarized here, which will bring us some references for similar motorhome design in future.

motorhome design; chassis selection ; sub-frame design; body design; interior layout

U469.6.02

A

1004-0226(2017)05-0090-05

雷君，男，1984年生，高级工程师，现从事专用车产品开发和项目管理工作。

2017-01-07