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      • 話說這樣的例子在汽車上比比皆是,大部分我們覺得不起眼的東西,都有它背后的設計哲學。比如斯巴魯產品上藏在視線下方的雨刮器設計,將雨水導流出視線外的車身導流槽設計等等。汽車作為一款高度復雜的工業集合產品,它身上的每一處零部件都凝結著大量的科學智慧。



        比如,車頭就很不簡單。


        車頭空間需要給發動機、變速箱、轉向機、離合器、懸架等一眾零部件提供安裝空間。既要保證把這些東西都安裝進去,與此同時還得讓這些零部件互相之間給對方留出充分的活動空間。否則,產品的可維護性便會大打折扣。



        除此之外,還要給車頭的這些零部件提供基本的性能支持。發動機的安裝位置、懸架的安裝位置、轉向機的安裝位置等,都將直接影響到相關系統的性能發揮。比如車輛的軸荷分布,發動機過于靠前,將直接導致重心前移,而這極有可能對車輛操控性產生重大影響。比如小編曾經試駕過的某款前置前驅車型,它的發動機位于車輛前軸還要稍稍靠前一些。這樣布置所能帶來的效果就是:前置前驅車也能開出后驅甩尾的感覺。


        因為當我們入彎前剎車的一瞬間,重心前移,這讓載荷本來就很大的前輪又額外增加了一些抓地力,前輪抓地力遠遠強于后輪,配合車輛轉彎時所產生的側向力,車尾的滑動就再正常不過了。對于大眾消費者而言,這樣的車輛動態性能表現顯然是不理想的,因為這會增加事故的風險,但對于駕駛愛好者而言,這可能未必算是壞事。


        再舉個H點的例子。


        關于H點這個參數,在斯巴魯森林人研發故事中有過這樣的一段描述,上圖。



        可能大部分非專業讀者會有些懵圈,H點到底是個什么鬼?這跟森林人的雙重優勢又有啥關系?森林人之所以強大不是因為水平對置發動機和左右對稱全時四輪驅動系統么?


        H點是怎么回事呢?簡單來說,它其實就是駕駛者開車時候屁股的位置點。它對于整車開發而言具有十分重要的影響。很明顯,因為車內的一切附件都是以屁股位置作為基準的。只要定下駕駛者坐姿的位置,我們才可以繼續向下推進腳的位置、手的位置、頭的位置,進而確定出方向盤、油門/剎車踏板、換擋桿、儀表盤等諸多零部件的最佳位置。



        PS1:眼橢圓
        車內的方向盤高低位置、儀表盤尺寸大小、儀表臺功能按鍵分布、腳踏板位置設計這些都是基于駕駛員坐姿(H點)衍生而來的。
        為了保證大多數駕駛者可以擁有良好的視野性能,我們會在H點基礎上進行眼橢圓研究。根據不同身材的乘員以正常姿勢在車內時眼睛位置的統計分布圖形,我們可以進行車輛視野的確定。駕駛員前方視野的校核、車身ABC柱盲區的計算、儀表板上可視區的確定、雨刮器的布置和刮掃區校核都是以此為基準。
        PS2:駕駛員手伸及界面。
        在駕駛者操作汽車行駛時,為了保證駕駛人可以全神貫注駕駛,在汽車設計中,需要將“駕駛者身體軀干部分在變動不大情況下,可以便捷操縱轉向盤、變速桿、踏板、以及駕駛室內的各個控制按鈕和控制桿布置,并且操作方便”作為第一設計準則。
        正是基于這個準則,車輛的方向盤直徑、方向盤傾角等等車內功能,都是在駕駛員手伸及界面原則下設計出來的。比如儀表盤刻度最優的視角尺寸應該在2.5~5°范圍、500mm是儀表盤最佳觀察距離等也都是精心設計而來。
        PS3:儀表盤字體高度
        儀表盤顯示字體也不是想當然設計出來的。顯示字體要易于分辨,同時尺寸與觀察距離、對比度、照明以及顯示時間等因素也要進行綜合考量。一個比較流行的字體高度公式為:
        H=0.0022D+K1+K2
        其中:
        H:字體高度;D:視距;
        K1:照明和閱讀條件校正系數,閱讀條件良好時取1.5mm,閱讀條件一般時取4mm,閱讀條件差時取6.5mm;
        K2:重要性校正系數,一般情況下取0,對于重要項目取1.9mm。
        那為什么斯巴魯的工程師會因為600mm的H點高潮呢?因為200mm離地間隙,600mmH點數據其實很難得。通常來說,為了更好地強化車輛的操控性,H點是應該越低越好的,正所謂貼地飛行。H點低,人體可以與車輛的重心更接近,人體在彎道中擺動的力矩也會越低,但是視野條件就會受到局限。
        反過來呢,H點越高,駕駛者的位置其實也就越高,眼睛的位置自然也會變高,這樣駕駛者的視野條件就會更好一些。但是劣勢也就很明顯了,車晃人更晃,這樣的駕駛操控感覺會大打折扣。
        我們為什么敢在森林人上這么大膽去嘗試,主要還是因為水平對置發動機和左右對稱全時四驅給了底氣。車的極限打下堅實的基礎,讓我們有機會在更多功能性方面進行嘗試和突破。
        最后,我們要著重講一講車身結構。因為在我們看來,車身結構是一切車輛性能的關鍵所在。
        車身結構能對性能產生影響的根基在于剛度。剛度,在廣義上,指的就是結構抵抗變形的能力。剛度強,抵抗變形的能力也強,在受力時,它就可以更好地維持最初的形態;反之,抵抗變形的能力弱,在受力時,就會產生較大的變形量。而這種結構的特性會對車輛的多方面性能產生影響。
        比如安全性能。在車輛受到大力撞擊時,車身結構剛度可以防止車身變形,從而為車內爭取生存空間。
        比如車輛的NVH(噪聲、振動、聲震粗糙感)。車身剛度不足極易導致共振的發生,從而產生噪聲。從另一方面來說,剛度不足還會導致零部件之間因變形而干涉撞擊,從而產生噪音。
        比如操控性能。當車輛變向時,車身結構會受到極大的扭轉力,此時車身結構的變形將直接導致轉向機、懸架系統(關于懸架性能影響,見后文)關鍵點發生移位,操控性能降低。
        雖然車身看起來就是一個鐵盒子,好像沒啥技術含量,但實際上,通過對車身剛性的提升,也可以使懸架效率得到充分提升(這也是這樣一臺十多年車齡的森林人依然具備伶俐操控性能的基礎所在)。
        從第一代森林人車型開始,我們對車身結構就十分重視,在車身上進行了環狀結構設計(當然,這也得益于多年賽車經驗,高強度的賽事讓我們對結構剛性有著極強的敬畏心理)。車輛在經過諸如交叉軸的路面環境,以及強力進行彎道變向時,車身結構都會發生扭轉變形。而這個變形對于車身的壽命、車輛的操控性能都十分不利。所以車身內部設計封閉環形結構,可以加強車身對運動受力的支撐性,減小車輛變形量。這也正是賽車里要加那么多鐵杠子的原因,因為需要通過內部結構的力量來對車身進行支撐。
        比如我們用白紙卷一個紙盒子,假設這個就是車身。
        由于缺乏內部結構支撐,在橫向受力狀態下,車身截面很容易就變形了。
        假如我們在內部增加一個支撐結構,再試試,強度爆表。斯巴魯的高強度環形車身大致就是這么個意思。通過內部結構對車身進行支撐,提高車身強度。
        第二代森林人車型在一代的基礎上繼續突破,有了環狀結構的設計。我們在二代車型上通過高強度鋼材和結構的使用,將一代的環狀結構進行了連接覆蓋,這樣車輛在縱向也具有了剛度基礎。
        這樣所帶來的直觀感受就是:車輛直線行駛更穩定,轉彎時更伶俐。
        車身剛度的提升,直接帶來的變化,就是車身變形量降低。
        以懸架系統為例。
        當車輛在直線行駛狀態下,路面的沖擊會通過車輪傳遞給懸架結構,而懸架結構通過減震器將振動能量消耗,剩余的能量會傳導到車身上。路面的力學傳導,會使得車身結構產生彎曲趨勢,這將對車輛的行駛產生多余車身振動,同時也在一定程度上對減震器產生影響。因為它除了要處理路面的沖擊,還要對車身的多余振動進行衰減。
        而在彎道行駛狀態下,車身剛度的影響就更強烈。懸架結構通過懸臂的運動,限制著輪胎與地面的接觸條件,通過減震器的作用輔助輪胎與地面達成接觸條件。所以我們在轉彎的時候,車身側傾,懸架系統就可以通過自身的運動,隨著車身的扭轉來調整輪胎的幾何關系,讓胎面接觸地面。
        但這有一個大前提,那就是車身結構不能變形太大。懸架系統完全固定在車身結構上,當車輛轉彎時,假設車輛在50km/h的速度下,懸架拉伸量應該為5mm,而車身因為扭轉變形,導致懸架鉸接點發生移位,懸架實際拉伸量可能到達了8mm,而這個移位將直接導致懸架運動與車輛速度出現不匹配現象,車輛操控性能也因此而降低。這也是賽車都要在動力強化之前先強化車身的原因所在。
        隨著車型的逐漸更新迭代,最新一代斯巴魯森林人已經使用了斯巴魯全球化平臺技術(SGP),它所帶來的效果可以說:立竿見影。
        提到了超高剛度的車身結構,這里還要提一下發動機罩行人保護設計。出于對車內乘員的保護,車輛結構越發堅硬結實,而這對于其它交通參與者而言則意味著危險。所以行人保護設計已經成為車輛安全性能的研究重點,而發動機罩的設計對于行人頭部保護也具有重要意義。
        當不同高度的行人與車頭發生碰撞,頭部最先接觸的區域一定是發動機罩。所以作為汽車生產者,要盡可能降低發動機罩的車體剛度,以對行人進行保護。一方面,我們需要將發動機罩的剛性外表板設計取消,另外,發動機與發動機罩之間的距離也要進行隔離,防止行人在撞擊過程中引發過度傷害(頭部撞上發動機罩后由于變形壓縮可能撞到發動機)。所以為啥發動機罩都那么軟趴趴,不是不結實,而是必須降低剛度。
        (第五代森林人發動機與發動機罩之間的距離就被設計很大,以為行人提供充分緩沖保護)
        只是簡單的幾個例子,但是足以說明汽車的神奇。這么一堆單拎出來都不怎么起眼的結構,組合在一起居然可以產生如此神奇的反應,amazing。
        在寫這篇回答的時候小編突然發現,之所以斯巴魯不算大眾品牌,是因為它的技術理念實在過于內核。從品宣的角度來說,有些品牌通過0-100加速就可以將賣點直觀地展示給用戶,用戶可以很簡單粗暴的就get到。但是斯巴魯就不同了,它的很多技術特點都十分隱秘,當研究過結構力學、汽車動力學、底盤動力學等一系列專業知識后,你才會發現斯巴魯的真正能量所在。這也解釋了為什么斯巴魯粉絲中,硬核玩家會那么多「破涕為笑.jpg」。
        我們總喜歡使用“硬實力”這三個字來對實力表現進行衡量。但它其實只是一種表象的存在,真正決定著硬實力的都是其背后的這些細枝末節的軟實力。始終秉持“以人為本”的造車理念,不停探索駕駛的精湛表現,將駕馭的硬實力注入到每一部斯巴魯座駕之中,這就是我們的硬實力所在。


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