某前置后驅(qū)車型C點布置優(yōu)化設(shè)計

程坤 黃曉珍

摘 要：汽車C點處于發(fā)動機艙和駕駛艙之間，它既是造型外飾的重要特征點，也是總布置設(shè)計的關(guān)鍵硬點。在汽車新產(chǎn)品開發(fā)過程中往往會出現(xiàn)造型設(shè)計的C點位置和總布置設(shè)計位置沖突，從而導(dǎo)致設(shè)計方案反復(fù)刺穿項目節(jié)點的問題。本文對C點布置主要影響因素進行了分析研究，并基于某前置后驅(qū)車型整車設(shè)計開發(fā)中出現(xiàn)的C點布置問題，提出了C點優(yōu)化設(shè)計方案，解決了前下視野小、遮陽板及內(nèi)后視鏡操作不便、儀表板觸及困難、發(fā)動機艙零部件售后維修不便等問題，對后續(xù)新車型總布置設(shè)計開發(fā)提供經(jīng)驗教訓(xùn)，避免出現(xiàn)類似問題導(dǎo)致設(shè)計反復(fù)。

關(guān)鍵詞：C點 總布置 造型

Abstract：Car C point is located between the engine compartment and the cockpit， which is not only an important feature of the exterior decoration， but also a key point of the general layout design.In the process of automobile new product development， there will often be a conflict between the position of C point in modeling design and the position of general layout design， which leads to the problem that the design scheme repeatedly pierces the project node.In this paper， the C point layout， this paper analyzes the main influence factors， and based on a front drive model after the C point layout problems in vehicle design and development， put forward the C point optimized design scheme， solved before the small field of vision， visor and inner rear-view mirror operation inconvenience， dashboard is hard to hit and nacelle parts after-sales maintenance， etc.，Provide experience and lessons for the general layout design and development of subsequent new models to avoid repeated design caused by similar problems.

Key words：Point C， general layout， modeling

1 引言

隨著國內(nèi)民眾生活水平的提升，汽車市場競爭日漸激烈，為快速搶占市場先機，汽車新產(chǎn)品的成本和周期是非常關(guān)鍵的因素，而總布置的高效合理設(shè)計可以有效縮短整車開發(fā)周期并降低整車開發(fā)成本。本文闡述了整車總布置設(shè)計中的C點布置及其定義，對C點布置的相關(guān)因素進行了研究，并結(jié)合某前置后驅(qū)新車型的開發(fā)，對C點布置中出現(xiàn)的問題進行了原因分析及優(yōu)化設(shè)計，為后續(xù)整車C點布置設(shè)計提供了經(jīng)驗參考。可以有效避免因布置方案反復(fù)而導(dǎo)致的開發(fā)周期延長問題。

C點是汽車縱向中心面上引擎蓋或其他零件的最高點在前擋玻璃外表面上的水平投影點，定義參考《SAE J1100 NOV 2009 Motor Vehicle Dimensions》中Cowl Point描述[1]，一般乘用車中C點大部分為汽車縱向中心面上發(fā)動機罩蓋后沿點在前擋風玻璃上的投影點，如圖1所示。

2 C點布置影響因素

汽車C點位于發(fā)動機艙及駕駛艙交界處，它既是造型外飾硬點也是整車總布置關(guān)鍵硬點，在汽車設(shè)計開發(fā)中至關(guān)重要。影響C點布置的因素較多，涉及發(fā)動機艙動力總成、底盤零件和儀表模塊總成布置以及造型設(shè)計，汽車新產(chǎn)品開發(fā)時需要綜合考慮所有影響因素，工程和造型需要反復(fù)溝通確認達成一致意見。C點的布置位置主要影響汽車造型以及總布置人機工程設(shè)計。

2.1 對造型外飾比例的影響

C點在外飾造型設(shè)計比例中是一個關(guān)鍵硬點，其在X向影響到發(fā)動機艙和車內(nèi)空間的分配，在Z向定義了窗臺線的高度，劃分了整車的透明區(qū)和非透明區(qū)。外飾造型區(qū)域會基于汽車產(chǎn)品的市場定位及車型分類來設(shè)計創(chuàng)意效果圖，例如SUV車型C點位置一般偏高偏后，使得發(fā)動機罩蓋比例偏大，側(cè)圍離地偏高，給用戶營造一種運動、高通過性的視覺效果，同時為保持車內(nèi)的大空間需求，車窗和車體的比例也會放大，因此SUV車型往往較轎車偏高。通過造型效果圖可以體現(xiàn)出外飾造型設(shè)計師的創(chuàng)作意圖，C點的位置需綜合考慮外飾側(cè)面造型設(shè)計需求來確定。

2.2 對總布置人機工程的影響

C點位于前風擋玻璃縱向截面最前方，其位置直接影響駕駛員前方視野以及側(cè)視野。同時由于C點的位置位于發(fā)動機艙和駕駛艙的交界處，其布置位置也直接影響發(fā)動機艙內(nèi)動力總成以及駕駛艙內(nèi)儀表板、空調(diào)箱的布置。

2.2.1 前下視野

前方下視野反映了駕駛員前方下部的視野范圍，其測量方式為：在駕駛員中心Y截面上測量，抽取UG97版本的95%中間眼橢球中心線，并投影至駕駛員中心Y截面上，從眼橢圓下方作切線至前方下部非透明零件止（如風擋黑邊、發(fā)罩、儀表板、上安裝板等，不包括方向盤和前雨刮），前方下視野為切線與水平面間的夾角，按照設(shè)計要求乘用車下視野角≥5°，家用車及乘用車下視野角要求≥6°，為了提升市場競爭力，設(shè)計時也需要根據(jù)市場定位需求對標主流競品車型，制定合理和富有競爭力的下視野設(shè)計目標。一般乘用車的發(fā)罩或者上安裝板裝飾罩位于前擋風玻璃水平投影最高點，也就是C點，其位置限制著前方下視野線，C點越靠下靠后，下視野角越大視野越好，反之變差。

2.2.2 A柱視野

A柱為駕駛員前方兩側(cè)連接發(fā)動機艙和頂蓋的鈑金支柱，其所處位置會影響駕駛員的側(cè)前方視野，形成A柱盲區(qū)，影響行車安全。根據(jù)GB 11562《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》[2]評估A柱視野好壞的指標為A柱障礙角，A柱障礙角越小越好。根據(jù)A柱障礙角的測量方式，在駕駛員人體姿態(tài)不變的情況下，A柱越靠前越好，而C點位于A柱之前，同理也是越靠前越好。因此C點的布置也會對A柱視野產(chǎn)生影響。

2.2.3 外后視鏡視野

外后視鏡一般布置于A 柱三角窗區(qū)域或前門外板上，駕駛員眼點與外后視鏡形成的夾角越小則駕駛員觀察外后視鏡時頭部旋轉(zhuǎn)幅度越小，對于人機工程越有利。C點的位置確定后，外后視鏡的位置基本也可確定在一定范圍內(nèi)，由此可知C點越靠前，則外后視鏡也越靠前，駕駛員眼點與外后視鏡形成的夾角也越小，駕駛員人體頭部觀察外后視鏡時扭頭的幅度也越小。另外根據(jù)《GB 15084—2013機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》，外后視鏡越靠前，駕駛員通過后視鏡觀察汽車后方的范圍也越廣。

2.3 駕駛艙與發(fā)動機艙的布置

C點處于發(fā)動機機艙與駕駛艙中間位置，發(fā)動機艙內(nèi)主要涉及動力總成、前懸掛系統(tǒng)、主缸助力器、蓄電池等零部件布置，駕駛艙主要涉及儀表板模塊、三踏板、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等零部件的布置。在整車物理構(gòu)架設(shè)計階段需充分考慮C點的位置對發(fā)動機艙內(nèi)動力總成、底盤零部件的布置空間影響，同時也需評估駕駛艙內(nèi)儀表板模塊、空調(diào)系統(tǒng)等的布置空間影響。保證C點的設(shè)計位置既能滿足零部件的布置空間需求，也能符合總布置人機工程設(shè)計目標以及整車動力底盤性能目標。

3 某前置后驅(qū)車型C點布置問題及優(yōu)化設(shè)計

某前置后驅(qū)新車型基于公司現(xiàn)有平臺構(gòu)架開發(fā)，造型重新設(shè)計，其動力總成、底盤構(gòu)架、空調(diào)系統(tǒng)均沿用原平臺現(xiàn)有車型。如此，設(shè)計開發(fā)時則可最大化實現(xiàn)平臺化模塊化需求，降低研發(fā)成本并大幅縮短項目開發(fā)周期。該新車型市場定位為商務(wù)前置后驅(qū)MPV，造型區(qū)域基于市場定位及整車總布置輸入進行了創(chuàng)意以及CAS面設(shè)計。 新車型造型CAS面數(shù)模C點位置與現(xiàn)有平臺內(nèi)對標車型相比，C點位置X向前移369mm，Z向上抬4mm。

為便于直觀評價造型數(shù)據(jù)是否滿足總布置人機工程設(shè)計目標需求，總布置區(qū)域基于新車型造型CAS面搭建了人機臺架模型，示意見圖2，并組織專業(yè)的人機評審團隊對搭建的人機臺架模型進行了主觀評價。經(jīng)評審發(fā)現(xiàn)前下視野偏小，視野盲區(qū)大，遮陽板及內(nèi)后視鏡操作偏遠，儀表板X向偏大等問題，本文針對人機評審出現(xiàn)的人機工程問題以及數(shù)據(jù)評審時出現(xiàn)的布置問題進行了原因分析并提出了改進優(yōu)化設(shè)計。

3.1 前下視野問題及優(yōu)化

駕駛員從擋風玻璃及后視鏡觀察車外情況，通過下視野線設(shè)計控制直接前方視野。經(jīng)過人機臺架模型評審，發(fā)現(xiàn)新開發(fā)車型前下視野偏小。經(jīng)對造型CAS面數(shù)據(jù)進行分析，新開發(fā)車型C點位于總布置輸入的下視野線限制面之前，風擋玻璃與前圍上部搭接結(jié)構(gòu)亦高出下視野線限制面， 增大了前方下視野盲區(qū)。目前造型C點位置對應(yīng)的前下視野角為6.3°，與主要對標車型相比偏小，總布置人機工程要求設(shè)計要求≥7.6°，前下視野對標數(shù)據(jù)見表1示意。為解決前下視野偏小問題可將C點后移或人體H點上抬。

3.2 遮陽板及內(nèi)后視鏡操作問題及優(yōu)化

遮陽板和內(nèi)后視鏡為駕駛艙內(nèi)的重要操縱件，其安裝位置均位于前風擋玻璃上側(cè)。遮陽板主要作用是為駕駛員和副駕乘員遮擋陽光，避免陽光直接照射眼睛，影響駕駛安全，內(nèi)后視鏡主要作用是為駕駛員提供汽車后方的視野信息。遮陽板和內(nèi)后視鏡需滿足駕駛員人機操作便利性需求，經(jīng)采用人機虛擬軟件RAMSSIS進行模擬分析，發(fā)現(xiàn)駕駛員處于正常坐姿時操作遮陽板和內(nèi)后視鏡存在不舒適的情況，后續(xù)經(jīng)過人機臺架模型主觀評價，發(fā)現(xiàn)實際操作遮陽板和內(nèi)后視鏡偏遠，需側(cè)身才能操作，證實了虛擬仿真提出的問題準確性。

經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)的原因主要在于C點位置過于靠前，前風擋玻璃黑邊也隨之靠前，駕駛員人體的H點位置與風擋玻璃偏遠導(dǎo)致，主要對標車型數(shù)據(jù)見表2，為解決前下視野偏小問題可將C點及前擋風玻璃后移或人體H點上抬。

3.3 儀表板布置問題及優(yōu)化

儀表板的布置與人機工程息息相關(guān)，儀表板的前端影響駕駛員前下視野，下端影響人體腳部和膝部空間，儀表板上布置的開關(guān)、旋鈕等操縱件位置影響駕駛員的操作便利性。經(jīng)人機臺架評審發(fā)現(xiàn)新車型儀表板上表面X向?qū)挾冗^大，感知過于寬厚，其上表面臨時放置紙巾盒、毛巾等物品時難以觸及。

經(jīng)對造型數(shù)據(jù)及對標車進行對比分析，發(fā)現(xiàn)目前造型數(shù)據(jù)狀態(tài)的儀表板X向?qū)挾忍幱谕壾囆椭凶顚捤剑鉀Q方案為C點后移，儀表板前端同步后移或者人體及儀表板后端前移。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)受前輪輪胎包絡(luò)限制，離合踏板踩踏行程與前輪罩鈑金間隙僅15mm，前輪罩鈑金與前輪輪胎包絡(luò)間隙僅10mm，人體及三踏板布置已無前移空間，因此儀表板上表面X向?qū)挾冗^大問題只能通過C點和儀表板前端同步后移解決。

3.4 發(fā)動機艙布置問題及優(yōu)化

本文所述新車型為前置后驅(qū)車型，其動力總成為縱向布置，目前造型數(shù)據(jù)相比其他前置后驅(qū)對標車型C點過于靠前，流水槽上安裝板X向已完全覆蓋發(fā)動機點火線圈及前輪罩懸掛安裝點，示意見圖3，售后維修時點火線圈難以拆卸，前懸掛在輪罩上安裝點難以安裝。需要將流水槽上安裝板設(shè)計成總裝件，前懸掛完成裝配后再安裝流水槽上安裝板，點火線圈售后維修時需先拆卸流水槽及上方的雨刮、裝飾蓋等零部件或者直接拆卸發(fā)動機，售后維修工時大大增加。

經(jīng)對前置后驅(qū)車型動力總成布置及C點位置進行對標分析，需將C點與發(fā)動機點火線圈位置相對關(guān)系參考廠內(nèi)前置后驅(qū)對標車型布置。

3.5 人機工程布置優(yōu)化

經(jīng)過對新車型人機臺架評審提出的問題進行初步分析，發(fā)現(xiàn)這些問題都與C點的布置位置相關(guān)，問題的解決方案也是需將C點適當后移，要求既滿足工程設(shè)計需求，也符合造型創(chuàng)意定義。綜合所述制定人機工程及布置優(yōu)化方案。

發(fā)動機點火線圈售后維護問題作為首要解決的問題，經(jīng)對標前置后驅(qū)平臺車型，C點需X向后移180mm，Z向已無下降空間，因此Z向高度不更改。同時針對前下視野小、內(nèi)后視鏡和遮陽板難操作問題，同步對人體姿態(tài)（坐高H30）進行調(diào)整，方案見表3所示。經(jīng)過綜合對比分析，方案二為最優(yōu)更改方案，將優(yōu)化方案輸入人機臺架模型進行調(diào)整，并重新組織人機評審團隊進行主觀評價，評審發(fā)現(xiàn)可滿足人機目標需求并高出行業(yè)主流水平。通過對騾子車進行發(fā)動機點火線圈拆裝驗證，證實售后維護空間滿足要求。

4 結(jié)語

C點的布置設(shè)計影響因素眾多，涉及總布置、人機工程、造型設(shè)計等。因此新產(chǎn)品開發(fā)前期，造型外飾創(chuàng)意設(shè)計時，需同步考慮造型C點布置的工程可行性，避免出現(xiàn)造型導(dǎo)致的工程問題，減少設(shè)計反復(fù)帶來的項目時間成本浪費。

本文對C點的布置影響因素進行了分析，并對某前置后驅(qū)車型C點布置設(shè)計中出現(xiàn)的問題進行了分析，針對C點布置問題進行了布置優(yōu)化設(shè)計。通過實際汽車項目開發(fā)中出現(xiàn)的問題，可以總結(jié)C點布置經(jīng)驗教訓(xùn)，形成設(shè)計規(guī)范，為后續(xù)新項目車型開發(fā)提供設(shè)計參考。

參考文獻：

[1]Society，of，Automotive，Engineers.，SAE，J1100，Revised，SEP2005， （R），Motor，Vehicle，Dimensions[S].，Warrendale：，SAE，International，，2005：，40.

[2]國家標準化管理委員會. GB 15084—2013 機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求[S].北京：中國標準出版社，2014：14.