摘要
当前大部分针对汽车A 柱障碍角的分析和优化设计是基于国标GB 11562 得出的，并且侧重于A 柱结构断面优化，对造型因素的研究不多。而本文则通过探讨A 柱障碍角的多种评价方法，量化分析造型因素对A 柱障碍角的影响，并找出有利的造型特征，对A 柱障碍角进行优化设计。
关键词：汽车；A 柱障碍角；评价方法；造型；优化设计
作者：程 昌
浙江智马达智能科技有限公司 315000
前言
驾驶员视野设计是影响汽车主动安全性的主要因素之一，而A 柱是整个汽车视野中的重要部分。A柱作为车辆碰撞的一个重要骨架件，通常15%~25%的碰撞路径要通过它传递，因此需要保持其足够的刚度，同时又要减少其对驾驶者的视线遮挡程度，而这对矛盾在现有技术阶段很难达到平衡，所以A柱视野盲区的出现不可避免。根据J.D. Power 的IQS客户抱怨调研结果可知，在所有视野抱怨类别中，A 柱视野抱怨占比最大，为63%（见图1），因此A柱障碍角优化设计是驾驶员视野中非常重要的内容，应引起足够重视。当前国内研究侧重于通过优化A柱结构断面来改善A 柱障碍角。本文则探讨了造型特征对A 柱障碍角的影响，具有创新性的指导意义。
A 柱障碍角主要评价方法
常用的A 柱障碍角评价方法有GB 11562-2014（下称“GB 障碍角”）、ECE R125（和国标方法一致）、GCIE（Global Cars Manufactures Information Exchange Group，下称“GCIE 障碍角”），以及SAEJ1050（Society of Automotive Engineers，下称“SAE 障碍角”）。以下对这4 种主要评价方法进行解释。
GB 障碍角和ECE R125 障碍角评价方法[1]
1）从Pm 点向前作与水平面向上呈2 度的平面，过此平面与A 柱相交的最前点作水平截面S1。2）从Pm 点向前作与水平面向下呈5 度的平面，过此平面与A 柱相交的最前点作水平截面S2。3）将S1、S2 两截面投影在P 点所在的水平面内。4）将E1 和E2 的连接线绕P1 旋转，使E1 点至左A 柱的S2 截面外侧的切线与E1、E2 连线成直角；从E1 向S2 截面外侧作切线，从E2 向S1 截面内测作切线；从E2 点作前一切线平行线，与后切线所成的平面视野角度即为驾驶员侧的GB 障碍角（A 柱双目障碍角）。GCIE 障碍角评价方法
1）驾驶员H 点往上635 毫米高度作GCIE 点，通过GCIE 点作一垂直于Z 轴的平面S。2）通过S 平面作A 柱截面，通过GCIE 点作直线M1 和A 柱内侧前风挡玻璃黑边相连，通过GCIE点作直线M2 和A 柱外侧（包含A 柱、门密封条等）相切。3）直线M1 和M2 之间的夹角（锐角）即为GCIE障碍角。SAE 障碍角评价方法[2]
1）过Pm 点作水平面与A 柱相交，即为S 截面。2）E1 和E2 的连接线绕P1 旋转，使E1 至左A柱的S 截面外侧的切线与E1、E2 连线成120 度；从E1 向左A 柱的S 截面外侧作切线和从E2 向左A 柱S 截面内侧作切线；从E2 点作前一切线平行线，与后一切线所成的平面视野角度即为驾驶员（左）侧A 柱的SAE 障碍角。上述4 种评价方法中，ECE R125 和GB 障碍角方法一致，即测量上2 度和下5 度2 个水平面内双目障碍角。GCIE 障碍角测量某高度水平面上A 柱截面的角度，控制A 柱截面大小。SAE 障碍角测量某高度水平面内双目障碍角。4 种方法各有侧重，其中SAE 障碍角和GB 障碍角、GCIE 障碍角方法略有重叠。本文采用GB 障碍角和GCIE 障碍角2 种评价方法进行分析。
工程对A 柱障碍角的影响分析
由于A 柱受到的影响因素很多，因此在对其进行设计时需要兼顾安全性、线束水管气帘等布置因素以及工程限制和造型的综合影响。其中，安全性需要考虑整车架构的合理性、A 柱内板材料强度和截面大小。在工程因素中，A 柱的截面大小、前风挡饰条位置、窗框宽度和前风挡黑边宽度等都会影响到A 柱障碍角[3]。
项目受制于安全性、结构、成本等因素，因此在优化A 柱结构时，分析造型的影响作用十分必要，这也是本文的研究重点。造型对A 柱障碍角的量化分析
在整车开发流程架构开发阶段的造型主题开发之前，应积极与造型设计师沟通，引导造型特征做出对A 柱障碍角有利的决策，从而可以达到事半功倍的效果。若等到造型单一方案确定后再推动造型特征修改，则其难度无疑会大大增加。造型对A 柱障碍角的影响因素，细分下来可以列出6 大项，分别是A 柱前后位置、前风挡玻璃倾角A130-1、侧玻璃倾角A122、A 柱位置角、发动机盖cowl point（发盖末端点）前后位置、belt line 水切高度和B 柱倾斜角度。此外，驾驶员H 点位置对A 柱障碍角也有一定影响，因此加上这条共7 个因素。以下将分析单个因素对A 柱障碍角的影响（默认其他因素保持不变）。
本文基于某项目中外后视镜布置在支座（下称“patch”）上的形式，重点分析造型对左侧A 柱障碍角的影响，并对左侧A 柱障碍角进行优化。右侧亦相应得到改善。
A 柱前后位置
A 柱GB 障碍角和GCIE 障碍角研究结果如下：A 柱前移10 毫米，GB 障碍角会恶化约0.37 度，GCIE障碍角会优化约0.2 度，两者呈现相反的趋势。GB障碍角的影响约是GCIE 障碍角的1倍。前风挡玻璃倾角A130-1
A 柱GB 障碍角和GCIE 障碍角研究结果如下：前风挡玻璃倾角A130-1 角度减小1 度（注意是前风挡玻璃绕着下端点旋转，而不是绕着上端点旋转），GB 障碍角会恶化约0.4 度，GCIE 障碍角会优化约0.48度，两者呈现相反的趋势。GB 障碍角的影响和GCIE障碍角的影响相当。侧玻璃倾角A122
A 柱GB 障碍角和GCIE 障碍角研究结果如下：侧玻璃倾角A122 减小1 度，GB 障碍角会优化约0.16度，GCIE 障碍角会优化约0.1 度，两者呈现相同的趋势。GB 障碍角的影响约是GCIE 障碍角的1 倍。因此，在其他条件不变的情况下，应尽量使得侧玻璃变立，减小侧玻璃倾角A122。A 柱位置角
A 柱位置角测量如下图2 所示：
A 柱GB 障碍角和GCIE 障碍角研究结果如下：A 柱往Y 轴内侧方向平移10 毫米，A 柱位置角增加0.7 度，GB 障碍角会优化约0.1 度，GCIE 障碍角会恶化0.04 度，几乎无影响。A 柱位置角越大，A 柱距离人眼越远，会弱化A 柱视野盲区。因此应尽量增大A 柱位置角。
驾驶员H点上下移动
A 柱GB 障碍角和GCIE 障碍角研究结果如下：驾驶员H 点上移10 毫米，GB 障碍角会优化约0.64 度，GCIE 障碍角会恶化约0.37 度，两者呈现相反的趋势。GB 障碍角的影响约是GCIE 障碍角的73%。注意：在本分析中，驾驶员H 点上下移动时，GB 障碍角下5 度始终都切到外后视镜patch 上。发动机盖cowl point 前后位置
A 柱GB 障碍角和GCIE 障碍角研究结果如下：cowl point 前移10 毫米，A130-1 增大0.2 度，GB 障碍角会恶化约0.12 度，GCIE 障碍角会优化约0.04 度，两者呈现相反的趋势。GB 障碍角的影响约是GCIE障碍角的3 倍。由于前门分缝位置不动，外后视镜patch 位置不变，cowl point 前移会使得A 柱根部变大，导致A柱视野盲区变大。同时GB 障碍角恶化，GCIE 障碍角优化不明显。因此，在其他条件不变的情况下，应尽量将cowl point 后移，以此来优化A 柱视野。注意：如果造型需要cowl point 前移量很大，比如前移100 毫米以上，导致外后视镜的布置形式由patch 转换为布置在前门或belt line 或者A2 柱上，则增加前三角窗。由于前提条件已改变（外后视镜布置形式改变），因此不能适用本小节的分析结论。Belt line（前门水切）高度和B 柱倾斜角度
Belt line 高度和B 柱倾斜角度具有相关性，可以放在一起研究。二者是很重要的造型元素，同时还涉及前门玻璃升降、门刚度（门玻璃和门板Z 向尺寸比例）、门内扣手布置、前门门锁布置，以及后视镜布置等诸多工程要求，涉及因素较多。通过降低belt line 高度，将后视镜patch 前移1 毫米，能够优化GB 障碍角0.04 度（GB 障碍角仍然切到后视镜patch 上）。为了改善GB 障碍角，应尽可能地降低belt line 高度，B 柱调立，并将belt line 角度向后倾斜（前低后高）来满足前门玻璃全降的要求，目的是将后视镜patch 前移。采取这些措施后，GB 障碍角有可能刚好避让开后视镜patch，切到A 柱上，从而可以极大地改善GB 障碍角。由于涉及因素较多，belt line 高度不一定能够下降，需要具体项目具体分析。总结
将上述造型对A 柱障碍角的影响综合到一起，如图3 所示。
综上，为了获得良好的A 柱障碍角，笔者认为可以采用下列决策方法进行优化设计：
1）A 柱尽量往外移（沿着Y 轴方向外推），以获得更大的A 柱位置角，从而可以获得更好的GB障碍角。同时A 柱在Y 轴方向远离人眼，可以弱化A 柱视野盲区。2）cowl point 尽量后移（在满足雨刮等布置要求的前提下），可以优化GB 障碍角。对于外后视镜布置在patch 上的车型，可以减小A 柱根部大小，从而弱化由于A 柱根部粗大而遮挡视野的抱怨。3）将侧玻璃变立，减小A122 角度，可以同时优化GB 障碍角和GCIE 障碍角。4）降低belt line 高度，B 柱调立，belt line 角度向后倾斜（前低后高），并将后视镜patch 前推，可以优化GB 障碍角。5）由于A 柱的前后位置和A130-1 角度会带来GB 障碍角和GCIE 障碍角相反的变化，因此需要考虑车型的差异，根据具体车型来具体分析。6）驾驶员H 点的上下调整，需要综合考虑与人相关的因素，比如前方视野、头部空间等，不能只单纯考虑A 柱障碍角，应根据具体车型来具体分析。
本结论是基于研究某项目中外后视镜布置在支座上的形式获得的分析结果，具体数值仅供参考，重点是分析的方法和各造型因素对A 柱障碍角的曲线趋势图。
【参考文献】
[1] GB 11562-2014,汽车驾驶员前方视野要求及测量方法[S].
[2] SAEJ1100,Motor Vehicle Dimensions[S].
[3] 阮浩峰,赵毅,张琼,等.基于UG的A柱障碍角量化分析[J].上海汽车,2014(03):45-49.
来源：AUTO内饰行家
