有着“公路之王”之称的斯堪尼亚,一直都是中国商用车行业的技术标杆,但是真正能理解斯堪尼亚重卡技术精髓的人并不多。商车邦结合对斯堪尼亚众多车型的研究,通过以下鲜为人知的技术特点,希望能为大家找到斯堪尼亚产品成功的关键。
前桥标配驻车刹车
在我们以往的设计当中,2轴的4×2重卡,驻车刹车在后桥;3轴的6×4重卡,驻车刹车在二桥和三桥;4轴的8×4重卡,驻车刹车在三桥和四桥。总之驻车刹车一定是在驱动桥上,这是因为驱动桥的轴荷大。但是我们没有充分考虑到重心转移的极端工况。例如一辆8×4重卡停在一个20度的斜坡上,车头朝下,货物装载位置靠前,此时三桥和四桥(驱动桥)的轴荷必将下降,随之转移到前桥。再加上路面有雪或雨水,轮胎附着力下降,此时三桥和四桥的摩擦力大幅下降,车辆就会缓慢下滑。
斯堪尼亚停在斜坡上重心转移的示意图
为了应对这些极端工况,斯堪尼亚重卡的前桥都标配驻车刹车,因此车辆无论怎么停在坡道上都是安全的,这就是斯堪尼亚的安全冗余设计,其考虑的工况更加全面。另外,如果后桥匹配空气悬架,斯堪尼亚会采用两气囊的结构,前端是厚板簧直接固定在推力支座上,而气囊在上下运动时,后桥相对于推力支座做旋转运动,因此前桥和后桥之间的轴距必然会有微量变化(小于10mm,很难观察出来),如果前桥车轮是处于驻车刹车状态,则前桥和后桥会出现憋劲。因此在调整后桥气囊高度时,则前桥的驻车刹车会自动解除。由此可见,斯堪尼亚卡车在设计的时候考虑得非常周全。
发动机前置进气
传统平头重卡的高位进气管通常都是背在驾驶室后面,由于高速进气时会产生“吹哨”一样的噪音,国五排放之前的技术潮流是安装在驾驶室后围右边,可降低驾驶员的耳旁噪音;由于国六排放的后处理温度增高,为了将“冷热”分离,又安装在驾驶室后围左边。而载货车对车身的要求是车身后围与高位进气管保持同一平面,因此所有平头重卡驾驶室的后围都会凹进去一块,专门给高位进气管腾让安装空间。甚至有的重卡驾驶室要同时兼顾左侧安装和右侧安装,只能两侧都凹进去。这凹进去的空间实际上就侵占了卧铺的空间。
再看斯堪尼亚重卡的驾驶室后围,是完全平整的;看卧铺,是方方正正的,虽然其卧铺中间宽度比最新的自主品牌重卡要窄,但是由于整个卧铺是等宽,因此其舒适性大幅提升。那么斯堪尼亚重卡的进气口和空滤器在哪里呢?
斯堪尼亚前置进气的进气口位于驾驶室前部右侧
打开前面板就可以发现,其进气口在驾驶室的前端右侧,前面板右侧最上端的小窗口直接对应前置进气口,由于高度大约有2米,可防止地面粉尘吸入。空滤器隐藏在副驾驶正下方,空气经过空滤器后直接进入发动机的涡轮增压器。前置进气最大的优点是管路短、进气效率高,布置紧凑并增加卧铺的空间。目前很多国内重卡企业都在研究前置进气,但是到还没有看到量产车型推出,其最大的难点在于总布置水平和空滤器小型化。
斯堪尼亚前置进气的空滤器位置
车架一体化横梁
传统车架的横梁都是由多块钢板拼接而成,连接方式有铆钉连接和高强度螺栓连接两种。从可靠性设计理论来讲:越简单的东西越可靠。评价一款车架技术水平最简单的方式就是全部拆散,计算所有零部件的总数量,包括所有的螺栓、螺母。
再看斯堪尼亚的车架非常简洁,横梁只有两种,一种为冲压成型的钢板横梁,另一种为铸造的横梁。这两种横梁的结构强度、刚度远高于多块钢板拼接的横梁。其唯一的不足就是成本高、重量大。斯堪尼亚重卡作为高端重卡,其设计思路就是牺牲轻量化而提升整车可靠性。当然在零部件轻量化方面,斯堪尼亚重卡也大量应用了铝合金,例如车身悬置安装支座等,都是长度超过0.5米的大型铝合金铸件。
斯堪尼亚重卡的两种横梁:钢板冲压横梁,铸造横梁
在横梁和纵梁连接方面,斯堪尼亚采用模块化标准孔规划设计,所有的标准孔都是提前规划好的,只是根据车型不同而在数控冲床上按需冲孔,大幅节约冲孔的成本,这也体现了斯堪尼亚的平台化、模块化、数字化水平。
斯堪尼亚重卡车架根据连接力需求采用不同螺栓
车架纵梁上规划了四排孔,横梁和纵梁连接时由于最上孔和最下孔发挥了75%以上的承载力(相当于顶天立地的作用),因此这两个孔采用超高强度预应力螺栓;而中间两个孔则只使用普通的超高强度螺栓。由此可见,斯堪尼亚重卡车架每个孔的连接力都是经过计算后,再选择对应的连接方式。从车架设计水平,我们就能直观看出与斯堪尼亚重卡的差距。
驱动桥的油滤
在斯堪尼亚重卡驱动桥的桥壳后部安装有一个凸起装置,这是驱动桥的油滤。驱动桥的主减齿轮在传动时有齿形表面的相对运动,必然会产生一些铁屑。目前传统方法是在桥壳底部安装两块吸铁石,通过磁力来吸住铁屑,但是无法实现对润滑油的过滤,当润滑油清洁度变差之后会对主减齿轮造成过度磨损。斯堪尼亚重卡的后桥则是安装了一个油滤,通过内部结构和流体力学设计来确保润滑油的清洁度,提高了驱动桥的可靠性和耐久性。
斯堪尼亚重卡驱动桥的油滤
后承载桥主动转向
对于超过4轴的单体卡车而言,通常是在原有8×4重卡的基础上增加后承载桥。国内的后承载桥通常为随动桥,其工作原理是中间有一个复位弹簧,车辆在急转弯时轮胎能够跟随整车转弯半径进行随动转向,但是随动转向毕竟是被动转向,存在严重的滞后现象,会导致随动桥的轮胎横向过度磨损,行业称为“吃胎”。另外,随动桥是前进方向随动,在倒退方向则是随机乱动,因此车辆在倒车时必须对车轮进行锁止,转弯半径要比前进时增大,倒车灵活性下降。
斯堪尼亚5轴的10×4重卡底盘
斯堪尼亚的10×4重卡,后承载桥采用主动转向技术,安装了一套独立的电液助力转向系统,其原理是用一个电机驱动的液压泵来驱动油缸,理论上很简单,但是要实现精准的线性控制则难度很高,并且需要根据整车行驶速度和转弯半径进行标定。其最大的优点就是可以防止“吃胎”现象,在倒车时依然可以精准控制,提升车辆行驶的灵活性。
斯堪尼亚5轴底盘后承载桥的主动转向系统
没有谁能随随便便成功。此次我们介绍的这些技术只是斯堪尼亚先进卡车技术的冰山一角。正是通过百年的技术积累和沉淀,才成就了今天斯堪尼亚品牌“公路之王”的美誉。
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