一、何謂布局
這里所講的布局,是指如何安排一部汽車的各個組成部分在整車中所處的相對位置,即全車的整體布局。布局方案一般是由總工程師決定的,但對于車身造型設(shè)計師,很好地理解甚至具備確定總體布局的能力也十分重要,這是因為與其他工業(yè)產(chǎn)品相比,汽車構(gòu)造的復(fù)雜多變性要大得多。以電視機為例,所有電視機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大多相差無幾,大致上都為立方體,造型(即外殼)所要提供的功能也不多,因而電視機外殼的設(shè)計就不需要具備什么“布局”觀念。
但是汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比電視機復(fù)雜得多,使用功能的要求很嚴格(如乘員/載貨的空間、人體工程學(xué)的要求等),這些構(gòu)成了很多在造型設(shè)計過程中必須遵循的條件。因此,汽車造型設(shè)計師必須具備很清晰明確的布局觀念,才能設(shè)計出具有優(yōu)秀功能性的汽車外型。事實上很多突破性的布局方案都是由造型設(shè)計師在概念設(shè)計的階段構(gòu)想出來的。
二、布局元素
一部汽車的布局元素包括
發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、座艙、行李艙、排氣系統(tǒng)、
懸掛系統(tǒng)、
油箱、備胎等,其中前三者:發(fā)動機、傳動系統(tǒng)和座艙是決定布局的三要素,按這“三要素”可將布局方式分為前置引擎前驅(qū)(FF)、前置引擎后驅(qū)(FR)、中置引擎(MR)及后置引擎(RR)四大類型,確定布局類型后,其它部件可采用見縫插針的原則。一個優(yōu)秀的布局方案應(yīng)該在使各部件工作良好的基礎(chǔ)上滿足應(yīng)有的使用功能(如載人、運貨、越野等)。
下面對各種布局方案作簡單介紹:
1.前置引擎后輪驅(qū)動(FR)
如圖A,引擎縱置于車頭,縱向與變速箱相連,經(jīng)過
傳動軸驅(qū)動后輪。最早期的汽車絕大部分采用FR布局,現(xiàn)在則主要應(yīng)用在中、高級轎車。它的優(yōu)點是軸荷分配均勻,即整車的前后重量比較平衡,因此操控穩(wěn)定性比較好。據(jù)物理原理的計算,后輪作驅(qū)動輪時,
輪胎的附著利用率要優(yōu)于前輪驅(qū)動,這是中、大型轎車(馬力、扭力較大)都采用后輪驅(qū)動的主要原因。
FR的缺點是傳動部件多、傳動系統(tǒng)質(zhì)量大,貫穿坐艙的傳動軸占據(jù)了坐艙的地臺空間。為了容納傳動軸,凡是采用FR的房車,其后座中間座椅的地臺都是隆起來的,大大影響了腳部空間和乘坐舒適性,這可以說是FR的最大缺點。
2.前置引擎前輪驅(qū)動(FF)
將引擎橫置在車頭,經(jīng)過變速箱直接驅(qū)動前輪,就可以免去傳動軸,從而解決了FR布局的車廂地臺問題。這種方案稱為FF布局(圖B)。FF是目前絕大部分微、小、中型轎車采用的布局方式。
除了車廂地臺降低外,F(xiàn)F在操控性方面也具有優(yōu)勢:由于重心偏前且由前輪產(chǎn)生驅(qū)動力,F(xiàn)F的汽車在操控性方面具有明顯的轉(zhuǎn)向不足特性,這在汽車操控性評價中屬于一種安全的穩(wěn)態(tài)傾向,是民用車的理想特性?箓(cè)滑的能力也比FR強。但之前也提到FF的驅(qū)動輪附著利用率較小,上坡時驅(qū)動輪的附著力會減。磺拜喌尿(qū)動兼轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,引擎和傳動系統(tǒng)(變速箱、
離合器等)集中在引擎艙內(nèi),布局擁擠,局限了采用大型引擎的可能性。這是大型轎車不采用FF的主要原因。
針對這個問題,近年來出現(xiàn)了縱置引擎的FF布局(以前FF的引擎都是橫置的),從而可以采用較大型的引擎。例如配3.5升V6引擎的
本田Legend和2.8升V6的
奧迪A6,都屬于為數(shù)不多的中大型FF轎車。
3.后置引擎后輪驅(qū)動(RR)
早期廣泛應(yīng)用在
微型車上,因為其結(jié)構(gòu)緊湊,既沒有沉重的傳動軸,又沒有復(fù)雜的前輪轉(zhuǎn)向兼驅(qū)動結(jié)構(gòu)。它的缺點是后軸荷較大,在操控性方面會產(chǎn)生與FF相反的轉(zhuǎn)向過度傾向,即高速過彎的穩(wěn)定性差,容易側(cè)滑,F(xiàn)在仍采用RR布局的轎車已經(jīng)很少。
保時捷911是其一,而它極易甩尾的操控特性也是出了名的。
4.中置引擎后輪驅(qū)動(MR)
即引擎放置在前、后軸之間的布局方式。最大的優(yōu)點顯然是軸荷均勻,具有很中性的操控特性。缺點是引擎占去了坐艙的空間,降低了空間利用率和實用性。因此采用MR的大都是追求操控表現(xiàn)的
跑車。
一般的MR布局,引擎是置于座椅之后、后軸之前的,這樣的布局在情理之中;近年出現(xiàn)了一種被稱作“前中置引擎”的布局方式,即引擎置于前軸之后、乘員之前,驅(qū)動后輪。從形式上這種布局應(yīng)屬于FR類型,但能達到與MR一樣的理想軸荷分配,從而提高操控性。
寶馬3系列、
本田S2000都屬于這種類型。
5.四輪驅(qū)動
無論是前置、中置還是后置引擎,都可以采用四輪驅(qū)動。由于四個車輪均有動力,附著利用率最高,但重量大、占空間是它的顯著缺點。此外動力流失率比單軸驅(qū)動大。四輪驅(qū)動過去只用于越野車,近年來隨著
限滑差速器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,四驅(qū)系統(tǒng)已經(jīng)能夠精確的調(diào)配
扭矩在各車輪之間分配,所以出于提高操控性的考慮,采用四輪驅(qū)動的高性能跑車也越來越多。