【马自达技报】新款Roadster的布局设计

2016-10-140阅读0

  摘要

  Roadster是一款以人与车心灵相通、随心驾乘的“人车合一”的轻型FR敞篷跑车,25年来始终追求与车共度充实时光所带来的各种乐趣,即“Lots of Fun”。

  在设计第4代新款Roadster的布局时,我们以旨在提升驾乘乐趣的“尽在掌握、随心驾乘”、“轻快灵动”、“开放畅快”这三个“感觉”为主题,精心打造出了三大特色:以人为本的驾驶舱、通过缩小车辆尺寸减轻重量并提升运动性能、畅快的敞篷驾乘。而且,为了让消费者始终感受到Roadster的乐趣,我们还着眼于日常使用的实用性,实现了强大的收纳空间,能够装载需求较高的物品,而且具有良好的易用性。

  Summary

  The new Mazda Roadster is a lightweight open-top FR sports car, through the development of which Mazda has pursued “Lots of Fun” that comes from quality time spent with a car over the last quarter century, with the focus placed on “Jinba-Ittai”, oneness between the driver and the car, and faithful response to the driver’s will.

  In developing the package of the fourth model of Mazda Roadster, we put a great effort into achieving the three evolved forms of “sensations” for driving pleasure: faithful response to driver’s will, crispy and lively motion, and a sense of openness. By so doing we realized a human-centric cockpit, reduced weight and advanced kinematic performance through downsizing, and craftsmanship that offers pleasant open driving. To continue to deliver fun-to-drive moments to the users, we also focused attention on practicality for daily use to provide ease of use along with a large luggage storage capacity with high market needs.

  1. 前言

  1989年问世后,Roadster勇于追求理想,不断向制造“谁都能享受驾乘乐趣”的汽车发起挑战,25年来在全世界培养了许多热情的车迷。其“人车合一”的核心理念,如今已经成为马自达所有汽车的共同思路。

  第4代的新款Roadster重新回到Roadster的原点,为了使人们更纯粹地感受到驾乘的乐趣,将追求极致的“感觉”作为开发目标,制定了以下3个主题。

  ① 从上车的一瞬间开始,就期盼尽情操控汽车、自由自在驾驶的“尽在掌握、随心驾乘”

  ② 快乐、愉悦的心情相辅相成,连心情也变得明朗的“轻快灵动”

  ③ 通过五感由内而外释放心情的“开放畅快”

  为了实现这些“感觉”的进化,我们不仅要让汽车的性能进化,更要让以人为中心进行思考的车辆布局实现进化。本文将介绍新款Roadster布局设计方面的进化。

  2. 布局设计的重点

  为了实现“感觉”进化的三个主题:“尽在掌握、随心驾乘”、“轻快灵动”和“开放畅快”,新款Roadster在布局设计中贯彻了3项措施,以实现舒适的敞篷行驶。这3项措施就是:以人为本的驾驶舱,衬托驾驶员身姿的优美比例的全面轻量化,可实现恰当的运动性能的车辆尺寸小型化。

  3. “感觉”的进化

  3.1 体现“尽在掌握、随心驾乘”的驾驶舱

  驾驶舱是体现随心驾乘的首要因素,新款Roadster从以人为本的思路出发,实现了可与车融为一体的乘员位置、操作系统配置和视野。

  (1)乘员配置

  乘员配置是确定布局框架的起点,在这方面,为了强化“让汽车按照自己的意志行动”,也就是人车合一的感觉,驾驶员的位置更靠近汽车中央和路面,比上代款式向内移动了15mm,向下移动了20mm。

  具体来说,以优化动力组件框架(Power Plant Frame)的形状为中心,提高了前方地板通道内布局的效率,并尽量加大前方地板通道的冲压深度,从而实现了这一调整(Fig.1)。

  

Fig.1 Seating Position of Driver

  (2)理想的操作系统配置

  ① 踏板

  踏板除了控制加减速,还是与安全相关的重要操作装置,踏板配置方面的目标是能让驾驶员以自然的姿势,笔直地踩下踏板。

  作为在地板通道中配置驱动系统的FR车型,在乘员位置靠内的情况下,使踏板正对乘员,是一个很难实现的命题。为了解决这个问题,新款Roadster采用的方法是使前轮中心与发动机前移。通过将沉重的发动机相对于前轮中心的前移量控制在最小,同时还降低了惯性横摆力矩,这也是跑车运动性能的关键因素。

  而且,油门踏板与前几代一样采用风琴式踏板,可以通过自然的脚部动作进行操作,其形状便于完成运动行驶中特有的跟趾动作(heel-and-toe)。

  ② 转向、换挡

  方向盘作为控制汽车的接口,采用直径为366mm的小型外径,实现了具有跑车特色的快捷操作。

  换档握柄采用直径48mm的球形握柄,在运动行驶时也能用手掌稳定操作,与上代车型一样,配置在手可以在握柄与方向盘之间自如切换的最佳位置。

  上代车型在后控制台BOX内设置了杯架,当杯架中有饮料时,会妨碍换挡操作,新款Roadster将杯架后移,保证了足够的空间,任何时候都不会妨碍换挡(Fig.2,3)。

  

Fig.2 Ideal Layout of Operation Unit

  

Fig.3 Design of Steering and Shift Knob

  (3)车内空间

  新款Roadster在确保车内空间与上代相当的同时,座椅倾斜角度增加了2度,使头顶空间增加了9mm,以便身材魁梧的用户以正常姿势驾驶(Fig.4)。

  

Fig.4 Expansion of Seat Reclining Angle

  而且,对于跑车这样落座位置较低的汽车,方向盘下面的腿部空间对于操作方向盘和上下车都非常重要。新款Roadster通过缩小向盘直径、扩大方向盘倾斜量,使腿部空间最大增加了12mm(Fig.5)。

  

Fig.5 Expansion of Leg Space

  (4)视野

  为了实现“尽在掌握、随心驾乘”,轻松掌握本车周围情况、车辆感觉以及车辆行为是非常重要的因素,其关键在于视野。为了实现既能在市区的狭窄道路,也能在郊外蜿蜒的山路上自由驰骋的视野,新款Roadster重点扩大了前方视野。

  ① 扩大前方视野的上下张角

  相比上一代,新款将乘员位置下调20mm,通过使发动机罩高度降低28mm,扩大了前下方视野,并且实现了体感速度容易与实际速度达成一致的前方最短明视距离。

  前窗眉也后移了77mm,并且缩小了截面,从而扩大了前上方视野,前方视野的上下张角增加了5.5度。

  另外,出于轻量化的考虑,新款没有为女性等小个子乘员准备座椅升降器,而是将座椅的滑动角扩大了4度,实现了与上代车型的座椅升到顶点时相当的前下方视野(Fig.6,7,8)。

  

Fig.6 Improvement of Front Down Vision

  

Fig.7 Least Distance of Front Down Vision

  

Fig.8 Expansion of Front Vision Field

  ② 扩大前方视野的左右张角

  配合乘员位置内移,A柱也较上代后移了57mm,使前方视野的左右张角扩大了4.7度。

  这样,在蜿蜒的公路上行驶时,比较容易观察到前方弯道的情况(Fig.8)。

  

Fig.8 Expansion of Front Vision Field

  ③ 精致的前翼子板形状

  在设计师的协助下,为前翼子板融入分明的脊线,更便于驾驶员在进行操作时,观察车辆的滚动、偏航、俯仰等行为(Fig.9)。

  

Fig.9 Fender Forming to Recognize Vehicle Motion

  3.2 小型化使“轻快灵动”成为现实

  作为轻型跑车所独有的轻盈的驾驶感受,实现“轻快灵动”的关键在于减轻汽车的重量。新款Roadster与上一代相比,达成了减重100kg以上的目标。为了实现这个目标,车辆布局方面也努力缩小车辆尺寸,为减轻重量作出贡献,同时还增强了各项运动性能。

  (1)车辆尺寸的小型化

  在车辆尺寸的小型化方面,新款在确保车内空间与上一代款式相同的情况下,通过采取以下措施,使长度缩短了105mm,创造了历代最短纪录(Fig.10,Table 1)。

  

Fig.10 Change of Exterior Dimension

Table 1 Exterior Dimension of All Roadster in History

  New Model

  3rd.Model

  2nd.Model

  1st. Model

  Over All Length

  (mm)

  3,915

  4,020

  3,955

  3,955

  Over All Width

  (mm)

  1,735

  1,720

  1,680

  1,675

  Over Oll Height

  (mm)

  1,235

  1,245

  1,235

  1,235

  Wheel Base

  (mm)

  2,310

  2,330

  2,265

  2,265

  ① 缩短悬挂

  新款的前悬采用多重负载路径,能够向上下两个方向分散受力,上部路径是前车身,下部路径是前悬横梁,前悬横梁上设置了延长部件用来吸收冲击。由此提高了正面冲撞时的能量吸收效率,从而使前悬比上一代缩短了45mm。

  后悬也采用通过后车身与后悬横梁,向上部路径和下部路径两个方向分散受力的多重负载路径结构。通过将后方受到的冲击分散到后车架和后悬,提高了追尾时的能量吸收效率,最终使后悬比上一代缩短了40mm(Fig.11)。

  

Fig.11 Front and Rear Multi Frame Structure

  ② 缩短轴距

  为了确保前面提到的踏板空间,新款在上一代款式的基础上,通过将前轮中心前移35mm,后轮中心前移55mm,使轴距缩短了20mm。为了使后轮中心前移,新款采用了有助于轻量化,而且对轮胎侧向力具有良好刚性的后悬横梁的V字形左右部件,并且提高了油箱后部空间的利用率,以确保足够的容量(Fig.12)。

  

Fig.12 Forward Rear Wheel Center by 55mm

  (2)各项运动性能的进化

  配合车辆尺寸的小型化,为了追求得心应手的驾乘乐趣,就要提高各项运动性能,重点放在了降低惯性横摆力矩和降低重心上(Fig.13)。

  

Fig.13 Package for Evolution of Dynamic Characteristic

  ① 降低惯性横摆力矩

  在降低惯性横摆力矩方面,新款Roadster除了采用铝合金保险杠等,为车辆端部采用轻量材料,还尽量使沉重的发动机靠近车辆重心,使惯性横摆力矩比上一代降低了11%。

  既要确保以乘员为本的踏板空间、确保SKYACTIV-G重要的进排气空间,并且以轻量化的核心——高位脊梁式车架为中心,毫不妥协地实现理想的车身结构,还要让发动机靠近车辆重心,这是一个非常困难的命题,但新款通过在SKYACTIV-G的基础上调整安装发动机的倾斜角,确保了发动机的进排气空间,通过改变发动机后部真空泵单元的位置,在前轮中心前移35mm的情况下,使发动机的前移量控制在了20mm,并且通过缩短发动机长度,采用以前轮中心为基准,发动机位置比上一代后移的前中置布局,为降低惯性横摆力矩作出了贡献。其中,配备1.5L发动机的车辆后移幅度为43mm,配备2.0L发动机的车辆后移幅度为22mm(Fig.14,15,16)。

  

Fig.14 Front Midship Layout of SKYACTIV-G

  

Fig.15 Change Slant-Angle of Engine Installing

  

Fig.16 Change of Engine Rear Unit

  ② 降低重心高度

  对于降低重心高度,新款Roadster在下调乘员位置的同时,也将目光锁定在了沉重的发动机上。在SKYACTIV-G的基础上减薄油底壳,使发动机较上一代下移了13mm,重心降低了5mm(Fig.17)。

  

Fig.17 Lower Oilpan Height of SKYACTIV-G

  3.3 能切实感受到“开放畅快”的气流控制

  在实现“开放畅快”方面,新款为了营造现畅快的敞篷行驶,对行驶中的气流控制进行了调整。

  之前的调查和研究显示,在敞篷行驶时,气流直吹头部和面部会令乘员感到不适,但吹到胸部和肩部则十分宜人,考虑到这一点,新款通过前面的“视野”一节所介绍的前窗眉与A柱后移,使气流从乘员的头顶上方吹过,减少了对头部和面部的直吹和湍流,在侧窗打开时主动制造舒适的气流,并缩小了车门的三角窗、变更了门饰板的高度和形状,进行了精心设计(Fig.18)。

  

Fig.18 Wind Control for Open Feeling

  4. 注重实用的收纳空间

  后备箱、车内储物空间都从实用性出发,将重点放在了装载市场需求较高的物品和日常使用的便利性上。

  (1)后备箱

  新款Roadster虽然缩短了后悬,但与上一代相比,后备箱底部的前后长度扩大了35mm,深度扩大了36mm,能放下两个最大号的登机包,而上一代只能放下1个。这样就能满足两位成年人短途旅行的需要(Fig.19)。

  

  (2)车内储物空间

  新款Roadster不仅追求轻量化和简约的内饰设计,还实现了方便易用的车内储物空间。换档握柄的前方设置了USB等外部接口和放置智能手机等随身物品的开放空间。后控制台上设有可以收纳太阳镜的杂物箱,座椅之间设有可以放置贵重物品的带锁杂物箱,保证了敞篷停车时的安全性。而且,杯架为可拆卸式,能够根据乘坐人数的不同,改变设置的位置(Fig. 19,20)。

  

Fig. 19 Interior Storages

  

Fig.20 Cup Holder Location

  5. 结语

  新款Roadster更深入地发展了自第一代开始就一直追求的“人车合一”的境界,在汽车制造上以人为本,通过最大限度发掘驾乘的乐趣,实现了飞跃式的进化。

  为了回报25年来始终热爱并支持、培育Roadster的车迷,我们在推出新款Roadster的同时,今后还将继续推进汽车制造,力争实现更大的进步。(作者:中村幸雄 望月政德 甲原靖裕 十龟克维 大野晃史 松山宽尚)

  (全文完)