如何極速過彎?——俯仰角的優化

balancemotorsport譯文

如何極速過彎?——俯仰角的優化

​​要是有幸開過配備Hydragas油氣懸掛的MG F,會驚訝於它在各種車速和路況下都遊刃有餘。這是因為前後懸的液壓缸相互連通,前懸的變化會帶動後懸協同工作。

多數車型在遭遇顛簸時,前後懸各自為陣,車身就會做俯仰運動,很不舒服。

下圖即為MG F的油氣懸掛:


如何極速過彎?——俯仰角的優化

1.MGF HYDRAGAS,完美的俯仰角優化

可以看到,儘管前後橋起伏不定,車身卻依然保持平穩。

如今通過彈簧和避震器聯動也能勝任這項工作。主流車企們在底盤的優化上耗費心力,就是為了確保自家的汽車在特定應用場景下足夠舒適。有些車在慢行時非常宜人,開快一點就很狼狽,原因就在這裡,它就是為慢行而設計的,反之亦然。不過重點在於,這樣的調整隻能保證底盤俯仰運動在特定車速下是最優的,除此之外都無效。

懸掛的固有頻率

只討論彈簧剛度,卻不考慮槓桿比(motion ratio:單位彈簧行程變化量與相應懸掛行程變化量的比值),是毫無意義的,兩者都會影響懸掛剛度。舉個例子,一個300磅的彈簧,能為麥弗遜懸掛提升270磅的剛度,換到雙叉臂上,就只有120磅。

此外還要考慮簧上和簧下重量。

知道了懸掛的固有頻率,對比兩車懸掛剛度就簡單多了。因此也能算出在給定車速下,多大的後懸固有頻率才能優化底盤的俯仰角。固有頻率有一個簡便的算法——假定簧上重量為500磅,懸掛剛度為200磅,那麼固有頻率就是500/200=1.98Hz,這樣的頻率通常應用於運動車型。

0.5-1.0Hz 原廠家用車

1.0-1.5Hz 改裝家用車

1.5-2.0Hz 拉力賽車

1.5-2.5Hz 適度下壓力的方程式賽車

2.5-3.5Hz 下壓力達到車重50%的賽車

3.5-5.0+Hz 下壓力超過50%的賽車

為什麼過減速帶會讓人難受?人體能夠很好地適應高頻振動,但受不了前後俯仰的運動。這也正是需要做俯仰角優化的原因。不是為了越過減速帶,而是為了保證日常通勤的平順。

如何對底盤進行俯仰角優化?下面的公式可以幫到你:

如何極速過彎?——俯仰角的優化

L代表軸距,單位是米,f 代表懸掛的固有頻率。

為了算出懸掛剛度,先要算出正確的槓桿比,通過反覆測量彈簧和懸掛的行程變化,得到一個範圍值之後,取其平均值,就能算出懸掛剛度了。

槓桿比=彈簧行程變化量/懸掛行程變化量

懸掛剛度=彈簧剛度×槓桿比²

如何極速過彎?——俯仰角的優化

從上圖可以看出,這輛車的懸掛剛度是彈簧剛度的71%。

因此,一旦知道了槓桿比,簧下重量和輪上載荷分佈,就能算出所需後懸的固有頻率,從而優化特定車速下的底盤俯仰角。

舉個例子:

軸距 2.54 (m)

前懸固有頻率 2 (Hz)

後懸固有頻率 2.5 (Hz)

最佳車速 91.44 KMH

最佳車速 56.8 MPH

這輛車需要後懸固有頻率達到2.5 Hz,才能優化56.8邁車速下的俯仰運動。實際車速越慢,所需的後懸頻率越高,因此,低速行駛的乘坐舒適性最難調整。

如上所述,同一輛車的最佳車速設定為30邁時,所需的後懸頻率為3.2 Hz,考慮到前懸只有2 Hz,這個頻率實在太高了。

對此也有一些爭議,有人說賽車無需做優化,因為有避震做緩衝。但一輛車完全不做俯仰角優化,開它出門會很苦逼的。想象一下,大家都跟風這些意見領袖,為了所謂的“牽引力”,採用更低的後懸頻率,會是個什麼場面。

軸距 2.54 (m)

前懸頻率 2 (hz)

後懸頻率 1.9 (hz)

最佳車速 -347.47 KMH

最佳車速 -215.82 MPH

如果後懸頻率設定為1.9 Hz,汽車的最佳車速是負的215邁!這當然用不著費勁去“優化”了。

在許多影視和圖片中,會看到後驅車前腳在空中抓刨,後腳緊貼路面地全力衝刺,這是錯誤的示範。有人會跟你說,後懸彈簧越硬越好。可一旦導致甩尾,阻尼率就需要重新設定。更何況,前後懸的頻率相匹配時,防傾杆就能完美抑制車身側傾,車輛也就可以更快地過彎。​​​​


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