商用车前轮防飞溅系统设计

石小明

（华菱星马汽车（集团）股份有限公司技术工艺研究所，安徽马鞍山 243000）

0 引言

近年来，我国的汽车行业得到了较快的发展，而市场对车辆的设计要求也随之提升。与此同时，商用车的概念随着我国汽车工业的发展逐渐为人所熟知。针对商用车概念的区分，国内与国际存在不同的标准。商用车在设计以及技术特征上存在显著的特点，包括所有的装载汽车以及9座以上的客车，大致可以分为货车、客车、半挂牵引车、货车非完整车辆以及客车非完整车辆五类。与轿车市场相反，在我国的商用车市场中，自主品牌占据统治地位。在商用车的设计中，由于底盘系统复杂、整车体型较大、车型变化多、使用工况差等因素的存在，整体设计存在较大难度。以商用车前轮的防飞溅系统设计为例，前轮的防飞溅系统位于前轮周边，布置空间相对较为紧凑，制造误差累及较大，要达到车辆溅射抑制系统的相关要求，设计工作面临很大困难。鉴于此，结合自身的工作经验，对商用车前轮防飞溅系统的设计流程以及设计方法等进行阐述。

1 防飞溅系统的重要性

在行驶过程中，商用车遇到积水路面可溅起飞溅物，进而对道路上的其他人员以及驾驶员造成影响。一般而言，飞溅物可以分为溅起物以及水雾，溅起物并不会对驾驶员以及靠近该车辆的其他驾驶人员的视觉造成太大影响，但水雾可在空气中停留较长时间，遮挡驾驶员的视线甚至导致驾驶员产生紧张等情绪。

飞溅物可对道路上的驾驶人员以及行人造成影响，其中驾驶人员受到的影响最大，包括视觉影响以及心理影响。视觉影响方面，飞溅物的产生可使得驾驶人员的视线受到短期影响，飞溅物残留于挡风玻璃或者后视镜等表面，可影响驾驶人员的判断。心理影响方面，突然遇到飞溅物，驾驶员可出现惊恐情绪，进而影响到其对车辆的操控。此外，飞溅物的产生，还可对车辆的重要零件的运行状况产生影响，增加故障的发生机率。基于飞溅物存在的上述隐患，防飞溅装置的设计逐渐受到重视。防飞溅系统的搭载能够有效减少飞溅物的产生，尤其是商用车的防飞溅系统，具有重要意义。

2 商用车前轮的防飞溅系统

在防飞溅装置的实际应用中，该装置需要固定于挡泥板上，与轮胎周围的零件形成一个整体，即防飞溅系统，最终发挥防飞溅的作用。就防飞溅系统的组成来看，包括轮胎周边的多个零件，如挡泥板、轮罩、雨帘、防飞溅装置等。防飞溅系统的各个部分合理布置，相互配合，进而实现抑制泥水飞溅的目的。目前商用车上装备的防飞溅装置，一般由轮罩、侧帘以及挡泥板组成，同时装备新型的能量吸收型材料或者水气分离型材料。挡泥板方面，最为常见的设计思路是在传统挡泥板的表面增加凹槽状、草皮状、多孔状装置，草皮状装置能够吸收、分散水雾的能量，确保水雾在落向地面之前，大部分被该结构吸收；凹槽装置能够收集水雾，并实现导流。此外，也有一种装置采用底部安装管路实现水雾导流（图1）。

侧帘是一种安装于车轮上方、车身侧面的辅助防飞溅部件，能够进一步阻挡车轮在行驶过程中发散的水雾。一般情况下，侧帘是一种向下顺着的穗状材料或者内表面安装有草皮状物质的平板。除了挡泥板的改进以及侧帘的安装，为每个车轮安装独立轮罩也是一种常用的防飞溅设计，在一个相对封闭的空间内，实现溅起物以及水雾的阻挡。

图1 底部安装管路的挡泥板设计

3 商用车前轮防飞溅系统设计

在商用车前轮防飞溅系统设计中，受到环境、空间、法规等因素的影响，整个系统的设计工作相对较为复杂，需要根据不同车型的具体情况，选择相应的设计标准、设计方法。以下笔者结合自身的经验，对商用车前轮防飞溅系统的设计进行分析。

3.1 设计流程

结合商用车防飞溅设计的具体需求来看，前轮防飞溅系统的设计，需要参考整车的布置以及相关的法规。一般而言，商用车前轮防飞溅系统的设计需要经过一个复杂的开发流程，即A面设计→装配空间以及部件校核→3D数模设计尖头结构评审以及总布置校核→快件制作→装配检验→开模→实物评审。由于商用车前轮的防飞溅系统位于前轮周边，紧凑的布置空间以及使用环境的限制，给防飞溅系统的设计带来了较大的困难。针对同一系列不同车型的开发，需要考虑到各个零部件之间的通用性，确保零部件能够满足设计的具体需要。一旦出现不满足借用条件的情况，需要考虑对该种车型进行重新开发，确保整个防飞溅系统的功能可得到充分发挥。

3.2 设计要点

就商用车前轮防飞溅系统的零件组成来看，包括安装支架、前后挡泥板、轮罩以及发动机挡泥板等（图2）。在设计过程中，需要确保整个防飞溅系统能够将轮胎周边进行遮蔽，以减少飞溅物对重要零件的影响。另一方面，遮挡底盘处凌乱的零件，提高外观的整洁度也是防飞溅系统设计的要点。

图2 前轮防飞溅系统组成示意

在布置设计时，需要考虑到相关法规的要求、防飞溅装置的安装空间以及结构分块等因素，确保防飞溅系统达到防护要求，避免可视缺口、运动干扰等情况的出现。在轮罩与前后挡泥板的交接处不应当有穿透的空缺，避免飞溅物的溅射。此外，布置空间时，需要考虑到制造过程存在的公差积累，零件的热胀冷缩特性，车辆抖动产生的零件运动等，避免防飞溅装置与其他零件之间产生干涉。

3.3 设计方法

在商用车前轮防飞溅系统的设计中，大致可以分为布置设计以及结构设计2部分。

（1）进行布置设计时，需要符合防飞溅装置的法规要求。一般情况下前挡泥板内侧与车轮之间距离的标准值为≤300 mm，建议设计值为（200±30）mm；防飞溅装置离地面的高度的标准值为≤200 mm，建议的设计值为（180±5）mm。为了确保防护的完整性，设计过程中需要避免轮胎径向缺口的发生。就实际情况来看，零件之间需要保持一定的安全间隙，无法实现完全封闭，针对这一情况，将缺口的方向设置为上下方向，并采取前后错位的重合覆盖，能够有效避免径向存在缺口。挡泥板系统的宽度设计上，外侧应当至少比轮胎宽出50 mm，内侧应当至少比轮胎宽出70 mm，但同时需要注意的时，外侧的宽度应小于整车宽度限定值。布置空间上，不同零件之间需要留下足够的空间，具体标准见表1。

（2）结构设计中，标准件的装配方式大多使用螺钉、膨胀扣、子母扣等配件。如果是在选用螺纹连接标准件时，就必须要选用加大垫圈或是弹平垫圈组件，这种方式的选用是为了避免直接使用法兰面类型。由于装配面是塑料件其自身硬度相对较弱，在一定程度上是不能起到放松作用的，在装配面为钣金材料时其配件在加固期间的法兰面会转动这样是会破坏到装配表面涂层的。装配的材料标准是不能过大的，这样是防止在配件安全过程中出现涂层被破坏的现象，还要注意的是在使用塑料配件中空心圆柱的打螺钉形式是安装的结构形式，若是长期使用还会让其根部出现断裂的现象。在装配中挡泥板是会伴随着车身震动而出现变化的，尤其是固定在底盘上的零部件，所以在实际设计过程中必须要充分考虑到其安装点的位置是否合理，以免出现应力集中而导致的断裂。同时，受外界环境的高温、低温影响，车身底部零件是很容易出现变形现象，所以在设计过程中必须要保证车身底部零件质量的刚度。

表1 布置空间时的空间距离要求

在设计完毕后，为了确保防飞溅系统设计的质量，还应当对防飞溅装置进行试验。试验过程如下：在空气静止的封闭空间中试验，将环境温度与样件温度控制在（21±3）℃；将试件垂直固定在试验台架上，检查样件与上曲面板之间是否存在间距，并在喷雾器罐中注入去离子水；开始喷雾，直到不再有水雾从喷嘴喷出为止，记下所用时间；让水从样件流入集水器，持续60 s，并测量集水器中收集水量和喷雾器罐中剩余的水量，计算集水率。

4 结语

在商用车前轮防飞溅系统中，其设计质量的好坏，将直接影响到该系统对发动机等重要零件的保护作用，以及道路其他通行单位的安全。面对复杂的应用环境以及紧凑的安装空间，整个系统的设计存在较大的难度。在实践过程中，应当结合车型的具体情况以及相关的设计要求、规范等进行设计，对设计过程中的一些要点、难点进行反复探索，最终设计出符合相应车型的前轮防飞溅系统。