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5.3 重量与轴荷

没有空载或负载工况下的重量信息以及载荷在两轴上的分布情况，乘用车上的弹性元件便无法配置与评估。根据德标DIN 70 020第2页相关信息，重量和载荷的变量与车辆乘员,车辆运输的物品或货物以及车辆本身的质量（千克或吨）有关。具体内容见参考书目3和参考书目8的1.1节。

以下讨论的问题只适用于与欧盟71／320／EEC指令所规定的M1类车辆。这些车辆只能用于搭载乘客，并且除了驾驶员的座位以外最多有八个座位。要求这些车辆至少有四个（或三个）车轮并且在满载时最大总质量不超过1 t（吨）。

5.3.1 整备质量与汽车质量

实际测量的汽车整备质量基本由下列条件决定：

·带有内饰的车身与油箱的重量；

·发动机和变速箱及其所有必要的配件如起动电机，发电机，排气系统等等的重量；

·底盘的重量；

·附加设备如自动变速箱、空调系统、天窗等等（见式5.8a）；

根据德标DIN 70 020，整备质量还包括：

·蓄电池

·润滑油、冷却液、制动液

·一套标准工具

·至少九成满的油箱。

但是，德国道路交通法规（StVZO，Straszlig;en verkehrs-Zulassungsordnung）第42章要求油箱装满。

也有一些零散的设备，如千斤顶、备胎等是车辆必须携带的。并且在大多数国家，三角形安全警示牌和急救包也是必须携带的设备。国际推荐标准 ISO/R 1170论述了更多这方面的细节。

5.3.1.1 基于出厂数据的整备质量

根据法规要求，汽车整备质量数值信息允许有的公差量——这对于汽车意味着=100kg的重量变化范围，=1100kg。汽车制造商希望让填写在车辆信息卡片上的整备质量尽可能的低（这决定了配重等级，对于汽车的油耗与排放等级有重要意义），同时为了降低技术费用尽可能多的包含模型版本（例如为了某型号产品的批准）。这导致了附加设备与辅助设备有时候被忽略了。在这种情况下，车辆的持有者很难计算出实际允许携带的行李质量，顶盖负载和拖车的允许载荷，并且需要在车辆总质量超过最大允许量时负责。

5.3.1.2 行驶车辆的质量

所有从1996年1月1日新产模型的类车辆和从1998年1月1日新登记的车辆都必须接受欧盟92/21/EEC和95/48/EC指令的检测。

这些指令明确指出，在行驶工况下各汽车制造商必须引用质量，即必须包括=68kg的车辆驾驶员的质量和=7kg的行李的质量。直到现在，这个审批条件在德国也只适用于货车和商用车（欧盟71/ 320/EEC指令规定的N类车；见5.3.6.3节）。

5.3.1.3 牵引拖车时行驶车辆的质量

当车辆是用于牵引拖车时，牵引装置的重量和静止状况下所允许的扣环重量必须添加到质量中去（见5.3.3.4节）。这种情况下，后桥的许用载荷往往需要增加。

5.3.2 许用车辆总重量/质量

许用车辆总质量/重量是根据座位数的多少，由汽车制造商综合考虑法规规定的最小载荷确定的。其中，最小载荷与ISO 2416规定的额定载荷一致（见式5.7c）。

5.3.3 许用载荷

乘用车的许用载荷是行驶车辆在不超过许用车辆总质量情况下所能携带的载荷。因此，它是由许用总质量与整备质量的差值决定的：

（5.7a）

汽车制造商指定的载荷通常高于法规要求。这一点反映在较大的车辆许用总质量。这种计算方法考虑的部件与材料能承受的应力，轮胎和车轮的承载能力，制动能力的衰减以及行驶时经常出现高载荷的情况。运输货物的布置与弹性元件的运动极限也会导致车辆失控（见5.3.6和5.5.3节以及参考书目9）。

当行李箱装满后，汽车后轴许用载荷也存在超标的危险，并且有可能导致前轴悬空。这必定会导致汽车操纵性降低。对于前驱汽车而言，动力性和爬坡能力都会有所降低（见1.1.7和6.4节）。因此，欧盟92/21/EEC指令规定前轴载荷不得少于车辆总载荷的30%，即

（5.7b）

5.3.3.1 ISO 2416的相关规定

该规定定义了乘用车的最小载荷，即额定载荷。额定载荷取决于汽车制造商设计的座位数n和乘客行李量，或者取决于实际入座的人数和运在物品的行李质量。

确定了座位数n，每个人（包括衣服）按=68kg计算，加上每个人=7kg的行李，则额定载荷满足

（5.7c）

则实际可携带行李质量的最大值为

或

（5.8）

实验表明，实际或测量的整备质量比汽车制造商规定的整备质量多出了车辆上装备的一些附加设备的质量

（5.8a）

例如，一个许用载荷=400kg的五座乘用车，装备了20kg的附加设备，则

（5.8b）

因此，携带的行李质量超过了最小值：

5.3.3.2 额定载荷

制造商在确定汽车载荷与许用汽车总重量时，要考虑车辆的用途（轿车，旅行车，跑车等），并且符合法规规定的基于车辆提供的座位数n的额定载荷。根据式5.7c，为

2人：136 kg 14 kg的行李 = 150 kg

3人：204 kg 21 kg的行李 = 225 kg

4人：272 kg 28 kg的行李 = 300 kg

5人：340 kg 35 kg的行李 = 375 kg

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这意味着，对于一个额定载荷 = 375kg的轿车仍将被依法批准为五座式汽车。前提是其他的指标是符合要求的，比如安全带的固定。

如果五个重75 kg的人坐在一个许用载荷为375 kg的五座乘用车内，那么这辆车就已经至少装载了375 kg的载荷了。如果这辆车还配有没包括在质量计算内的改装设备或者超过正常配置的附加设备，那么这辆车就已经超载，更不能携带任何的行李了。如果驾驶员忽略这种情况，仍然要把行李等物品放到后备箱内，那么汽车就会超过他的许用总质量，甚至导致后轴的载荷也超过许用值。在德国，如果由此导致的汽车失控或者胎压不足引发了事故，驾驶员便依法被认定要对超载负责。这种认定是受法律支持的。

5.3.3.3 欧盟 92/21/EEC和95/48/EEC指令的相关规定

与5.3.1.2节相反，整备质量（车辆净重，即没有装载）是一个假设量而不是满足行驶条件的实际重量。

5.3.3.4 当牵引拖车时

当车辆牵引拖车时，欧盟 92/21/EEC和95/48/EEC指令规定，牵引装置的重量和制造商允许的最大牵引载荷必须纳入额定载荷的计算（第5.3.1.3节）。则一个五座的乘用车所允许的额定载荷可按下式计算（参考文献[3]第1.1.6节）：

五个人重量的最小值

包括牵引设备（估计值）在内的附加设备的重量

牵引拖车时的牵引载荷

所需的额定载荷

如果载荷是420 kg，那么关系式便变化为：

额定载荷

附加设备

牵引设备

牵引载荷

最小值

根据式5.7c，这辆车只能设计成四座，因此车辆证件上的许用座位数需要更改。

一般最大静转矩= 50~75 kg；然而，92/21/EEC指令规定的最大许用载荷不得小于25 kg。

5.3.4 设计质量

设计质量决定了前后轴荷和以及车辆的设计位置，也叫起始或零位置。从空载开始加载到一个指定的载荷，车身压缩前后轴最后导致一个相对于地面的特定位置。根据ISO/IS 2985“道路车辆：乘用车的外部保护”，国际规定的设计位置根据座位数（指定/允许的乘客数量）确定，具体情况如下：

座位数 分布

2和3 两个68 kg的人坐在前排座椅

4和5 两个人坐在前排座椅，一个人坐在后排座椅

6和7 两个人坐在前排座椅，两个人坐在后排座椅

忽略行李。在设计图纸上，应该表示出车辆中有相应数量的乘员。

当汽车制造商更改车辆尺寸时，总是用设计质量来确定设计位置。德国VDA 239-01指令（VDA, Verband der Automobilindustrie,德国汽车工业协会）和参考文献[ 11 ]含有关于这个领域的详细内容。

5.3.5 许用轴荷

5.3.5.1 德国道路交通法规（StVOZ）第34节的相关规定

车辆的许用前轴和后轴载荷有汽车制造商确定。轴荷直接产生影响的几个点：

·车身、车轮悬架和车轴的相关零部件的强度；

·汽车的承载能力以及轮胎的最小尺寸；

·制动系的结构与制动力的分配（参考文件6）；

·弹性元件与阻尼元件

许用轴荷要包含在德国ABE(Allgemeine betriebs-erlaubnis,通用操作许可)的车型实验中，或者StVZO第21章要求的个人车辆审批时的官方许可证明的报告中。许用载荷值需要标明在车型牌上。

到目前为止，对于乘用车，该规范并没有被任何法律法规明确规定，导致只有按照允许的座位数目确定的额定载荷（式5.7c）必须被考虑在内，所以许用前轴载荷和许用后轴载荷的总和要大于(至少等于)许用车辆总重量（又见式5.1）：

（5.9）

为了能够更好地将负载与车辆的装载室匹配，通常使车辆的总重量大于许用的总值（见图5.11）.

在行驶测试和车辆性能模拟（见6.3和6.4节）中，最差的负载条件下的后轴许用载荷必须被考虑在内。产生的前轴载荷一般低于许用值（式5.1）。

汽车制造商可以选择轮毂剩余的跳动量，即没有法规规定了满载车轴对弹簧的压缩量。如果这个值小于=50 mm，那么所需弹簧的弹性作用便得不到保证。此外，汽车转弯时车身几乎不能向外便宜一点距离，因此汽车的重心上升，转向特性向过度转向改变，从而出现超出司机操控能力的情况（图2.42，5.15和5.16）。

5.3.5.2 欧盟92/21/EEC指令的相关规定

92/91/EEC（见5.3.1.2节）规定了车辆的载荷，因此轴荷也受到了严格的规定。通过许用车辆总重量与实际整备质量的差值计算得到的许用载荷（见式5.7a和5.8b）必须按一定比率进行质量分配：

91%（精确数值为90.7%）分配到座椅上，剩下的9%（或9.3%）均匀的分布到行李箱中（5.3.6节）。

汽车制造商必须证明产生的轴荷在许用值范围内。随后发布的65/48/EEC指令撤销了这一计算方法，再次要求与ISO 2316（见5.3.3.1节）规定的值一致。

5.3.5.3 当牵引拖车时

如果车辆有牵引装置，相关部件缺失的重量必须计算在内，此外拖车拖杆最大的静态载荷也必须包括在内（见5.3.1.3节和参考文件[3]的1.1.7节）。然后把剩余的负载设为100%并分配到座椅与后备箱内。

许用后桥载荷随之变大。有两个解决办法可供选择：

·制造商提高所有车辆的轴载能力。这意味着，在设计与上述相关的汽车零部件时都必须考虑提高轴载能力，导致使用更硬的弹簧而使舒适性降低的缺陷。在特定情况下，高负载能力的轮胎，轴类零件以及车轮轴承也会成为必要的部件。

·制造商给牵引和不牵引拖车的轴分开设计两个不同的许用轴荷；同时，制造商必须确保汽车满足5.3.5.1节所罗列的要求。

具有可变阻尼（见5.9节）或自动控制系统（见参考文献5第9章）或辅助弹簧（图5.20和5.49）的减震器可以平衡弹性元件。

5.3.6 ISO 2416规定的载荷分配

无论是乘用车，商用车还是拖车，只有提前计算或确定了轴荷的重量分配，才能够开始设计汽车的弹性

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