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新车展示

      • 话说这样的例子在汽车上比比皆是,大部分我们觉得不起眼的东西,都有它背后的设计哲学。比如斯巴鲁产品上藏在视线下方的雨刮器设计,将雨水导流出视线外的车身导流槽设计等等。汽车作为一款高度复杂的工业集合产品,它身上的每一处零部件都凝结着大量的科学智慧。



        比如,车头就很不简单。


        车头空间需要给发动机、变速箱、转向机、离合器、悬架等一众零部件提供安装空间。既要保证把这些东西都安装进去,与此同时还得让这些零部件互相之间给对方留出充分的活动空间。否则,产品的可维护性便会大打折扣。



        除此之外,还要给车头的这些零部件提供基本的性能支持。发动机的安装位置、悬架的安装位置、转向机的安装位置等,都将直接影响到相关系统的性能发挥。比如车辆的轴荷分布,发动机过于靠前,将直接导致重心前移,而这极有可能对车辆操控性产生重大影响。比如小编曾经试驾过的某款前置前驱车型,它的发动机位于车辆前轴还要稍稍靠前一些。这样布置所能带来的效果就是:前置前驱车也能开出后驱甩尾的感觉。


        因为当我们入弯前刹车的一瞬间,重心前移,这让载荷本来就很大的前轮又额外增加了一些抓地力,前轮抓地力远远强于后轮,配合车辆转弯时所产生的侧向力,车尾的滑动就再正常不过了。对于大众消费者而言,这样的车辆动态性能表现显然是不理想的,因为这会增加事故的风险,但对于驾驶爱好者而言,这可能未必算是坏事。


        再举个H点的例子。


        关于H点这个参数,在斯巴鲁森林人研发故事中有过这样的一段描述,上图。



        可能大部分非专业读者会有些懵圈,H点到底是个什么鬼?这跟森林人的双重优势又有啥关系?森林人之所以强大不是因为水平对置发动机和左右对称全时四轮驱动系统么?


        H点是怎么回事呢?简单来说,它其实就是驾驶者开车时候屁股的位置点。它对于整车开发而言具有十分重要的影响。很明显,因为车内的一切附件都是以屁股位置作为基准的。只要定下驾驶者坐姿的位置,我们才可以继续向下推进脚的位置、手的位置、头的位置,进而确定出方向盘、油门/刹车踏板、换挡杆、仪表盘等诸多零部件的最佳位置。



        PS1:眼椭圆
        车内的方向盘高低位置、仪表盘尺寸大小、仪表台功能按键分布、脚踏板位置设计这些都是基于驾驶员坐姿(H点)衍生而来的。
        为了保证大多数驾驶者可以拥有良好的视野性能,我们会在H点基础上进行眼椭圆研究。根据不同身材的乘员以正常姿势在车内时眼睛位置的统计分布图形,我们可以进行车辆视野的确定。驾驶员前方视野的校核、车身ABC柱盲区的计算、仪表板上可视区的确定、雨刮器的布置和刮扫区校核都是以此为基准。
        PS2:驾驶员手伸及界面。
        在驾驶者操作汽车行驶时,为了保证驾驶人可以全神贯注驾驶,在汽车设计中,需要将“驾驶者身体躯干部分在变动不大情况下,可以便捷操纵转向盘、变速杆、踏板、以及驾驶室内的各个控制按钮和控制杆布置,并且操作方便”作为第一设计准则。
        正是基于这个准则,车辆的方向盘直径、方向盘倾角等等车内功能,都是在驾驶员手伸及界面原则下设计出来的。比如仪表盘刻度最优的视角尺寸应该在2.5~5°范围、500mm是仪表盘最佳观察距离等也都是精心设计而来。
        PS3:仪表盘字体高度
        仪表盘显示字体也不是想当然设计出来的。显示字体要易于分辨,同时尺寸与观察距离、对比度、照明以及显示时间等因素也要进行综合考量。一个比较流行的字体高度公式为:
        H=0.0022D+K1+K2
        其中:
        H:字体高度;D:视距;
        K1:照明和阅读条件校正系数,阅读条件良好时取1.5mm,阅读条件一般时取4mm,阅读条件差时取6.5mm;
        K2:重要性校正系数,一般情况下取0,对于重要项目取1.9mm。
        那为什么斯巴鲁的工程师会因为600mm的H点高潮呢?因为200mm离地间隙,600mmH点数据其实很难得。通常来说,为了更好地强化车辆的操控性,H点是应该越低越好的,正所谓贴地飞行。H点低,人体可以与车辆的重心更接近,人体在弯道中摆动的力矩也会越低,但是视野条件就会受到局限。
        反过来呢,H点越高,驾驶者的位置其实也就越高,眼睛的位置自然也会变高,这样驾驶者的视野条件就会更好一些。但是劣势也就很明显了,车晃人更晃,这样的驾驶操控感觉会大打折扣。
        我们为什么敢在森林人上这么大胆去尝试,主要还是因为水平对置发动机和左右对称全时四驱给了底气。车的极限打下坚实的基础,让我们有机会在更多功能性方面进行尝试和突破。
        最后,我们要着重讲一讲车身结构。因为在我们看来,车身结构是一切车辆性能的关键所在。
        车身结构能对性能产生影响的根基在于刚度。刚度,在广义上,指的就是结构抵抗变形的能力。刚度强,抵抗变形的能力也强,在受力时,它就可以更好地维持最初的形态;反之,抵抗变形的能力弱,在受力时,就会产生较大的变形量。而这种结构的特性会对车辆的多方面性能产生影响。
        比如安全性能。在车辆受到大力撞击时,车身结构刚度可以防止车身变形,从而为车内争取生存空间。
        比如车辆的NVH(噪声、振动、声震粗糙感)。车身刚度不足极易导致共振的发生,从而产生噪声。从另一方面来说,刚度不足还会导致零部件之间因变形而干涉撞击,从而产生噪音。
        比如操控性能。当车辆变向时,车身结构会受到极大的扭转力,此时车身结构的变形将直接导致转向机、悬架系统(关于悬架性能影响,见后文)关键点发生移位,操控性能降低。
        虽然车身看起来就是一个铁盒子,好像没啥技术含量,但实际上,通过对车身刚性的提升,也可以使悬架效率得到充分提升(这也是这样一台十多年车龄的森林人依然具备伶俐操控性能的基础所在)。
        从第一代森林人车型开始,我们对车身结构就十分重视,在车身上进行了环状结构设计(当然,这也得益于多年赛车经验,高强度的赛事让我们对结构刚性有着极强的敬畏心理)。车辆在经过诸如交叉轴的路面环境,以及强力进行弯道变向时,车身结构都会发生扭转变形。而这个变形对于车身的寿命、车辆的操控性能都十分不利。所以车身内部设计封闭环形结构,可以加强车身对运动受力的支撑性,减小车辆变形量。这也正是赛车里要加那么多铁杠子的原因,因为需要通过内部结构的力量来对车身进行支撑。
        比如我们用白纸卷一个纸盒子,假设这个就是车身。
        由于缺乏内部结构支撑,在横向受力状态下,车身截面很容易就变形了。
        假如我们在内部增加一个支撑结构,再试试,强度爆表。斯巴鲁的高强度环形车身大致就是这么个意思。通过内部结构对车身进行支撑,提高车身强度。
        第二代森林人车型在一代的基础上继续突破,有了环状结构的设计。我们在二代车型上通过高强度钢材和结构的使用,将一代的环状结构进行了连接覆盖,这样车辆在纵向也具有了刚度基础。
        这样所带来的直观感受就是:车辆直线行驶更稳定,转弯时更伶俐。
        车身刚度的提升,直接带来的变化,就是车身变形量降低。
        以悬架系统为例。
        当车辆在直线行驶状态下,路面的冲击会通过车轮传递给悬架结构,而悬架结构通过减震器将振动能量消耗,剩余的能量会传导到车身上。路面的力学传导,会使得车身结构产生弯曲趋势,这将对车辆的行驶产生多余车身振动,同时也在一定程度上对减震器产生影响。因为它除了要处理路面的冲击,还要对车身的多余振动进行衰减。
        而在弯道行驶状态下,车身刚度的影响就更强烈。悬架结构通过悬臂的运动,限制着轮胎与地面的接触条件,通过减震器的作用辅助轮胎与地面达成接触条件。所以我们在转弯的时候,车身侧倾,悬架系统就可以通过自身的运动,随着车身的扭转来调整轮胎的几何关系,让胎面接触地面。
        但这有一个大前提,那就是车身结构不能变形太大。悬架系统完全固定在车身结构上,当车辆转弯时,假设车辆在50km/h的速度下,悬架拉伸量应该为5mm,而车身因为扭转变形,导致悬架铰接点发生移位,悬架实际拉伸量可能到达了8mm,而这个移位将直接导致悬架运动与车辆速度出现不匹配现象,车辆操控性能也因此而降低。这也是赛车都要在动力强化之前先强化车身的原因所在。
        随着车型的逐渐更新迭代,最新一代斯巴鲁森林人已经使用了斯巴鲁全球化平台技术(SGP),它所带来的效果可以说:立竿见影。
        提到了超高刚度的车身结构,这里还要提一下发动机罩行人保护设计。出于对车内乘员的保护,车辆结构越发坚硬结实,而这对于其它交通参与者而言则意味着危险。所以行人保护设计已经成为车辆安全性能的研究重点,而发动机罩的设计对于行人头部保护也具有重要意义。
        当不同高度的行人与车头发生碰撞,头部最先接触的区域一定是发动机罩。所以作为汽车生产者,要尽可能降低发动机罩的车体刚度,以对行人进行保护。一方面,我们需要将发动机罩的刚性外表板设计取消,另外,发动机与发动机罩之间的距离也要进行隔离,防止行人在撞击过程中引发过度伤害(头部撞上发动机罩后由于变形压缩可能撞到发动机)。所以为啥发动机罩都那么软趴趴,不是不结实,而是必须降低刚度。
        (第五代森林人发动机与发动机罩之间的距离就被设计很大,以为行人提供充分缓冲保护)
        只是简单的几个例子,但是足以说明汽车的神奇。这么一堆单拎出来都不怎么起眼的结构,组合在一起居然可以产生如此神奇的反应,amazing。
        在写这篇回答的时候小编突然发现,之所以斯巴鲁不算大众品牌,是因为它的技术理念实在过于内核。从品宣的角度来说,有些品牌通过0-100加速就可以将卖点直观地展示给用户,用户可以很简单粗暴的就get到。但是斯巴鲁就不同了,它的很多技术特点都十分隐秘,当研究过结构力学、汽车动力学、底盘动力学等一系列专业知识后,你才会发现斯巴鲁的真正能量所在。这也解释了为什么斯巴鲁粉丝中,硬核玩家会那么多「破涕为笑.jpg」。
        我们总喜欢使用“硬实力”这三个字来对实力表现进行衡量。但它其实只是一种表象的存在,真正决定着硬实力的都是其背后的这些细枝末节的软实力。始终秉持“以人为本”的造车理念,不停探索驾驶的精湛表现,将驾驭的硬实力注入到每一部斯巴鲁座驾之中,这就是我们的硬实力所在。


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