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都说一辆车的底盘很重要 但你真的了解底盘吗?

底盘——汽车之魂

车评网|驭动汽车 编辑:张默涵 类型:技术 2019-09-25 09:45
  乍一看,汽车底盘的构造不过如此:弹簧、阻尼器以及周围的一些金属部件,仅此而已。但事实上,底盘部件对汽车行驶表现的重要性甚至超过了直接与地面接触的轮胎。
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       我们不妨用一个数字来说明:“在对现款福克斯进行开发的过程中,我们对10000种不同的轮胎进行了测试,”福特紧凑级车型开发主管阿尔冯·考夫曼(Alfons Kaufmann)如是说。之所以采用这种做法的原因在于,现代汽车理论已将整辆汽车视作底盘系统本身。


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       汽车制造商会对根据产品的市场定位对车型的每一个型号的驾驶表现进行测试。尽管同品牌紧凑型轿车和豪华车型的测试维度有所不同,但品牌特有的价值标签却不会因此而改变,例如有的品牌更加关注驾驶灵活性,而舒适性和安全性则是另一些品牌一以贯之的核心卖点。


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       以宝马为例:“我们将所有车型分布在一个属性矩阵中,从而能够一目了然地了解每款车所属的的开发维度,”宝马集成应用驱动部门动力学主管约斯·梵阿斯(Jos van As)解释道。在某些情况下,开发人员甚至会从哲学的角度为车型项目命名以明确其定位,例如为宝马为X5赋予“老板”(The Boss)之名,而X6和X7则分别为“猛兽”(The Beast)和“总统”(The President)。


       以品牌特性为核心


       奔驰驾驶与操控部门总监马库斯·利德尔(Markus Riedel)同样是这一观点的支持者:“奔驰的品牌特性深得用户的青睐,无论是外观设计,还是驾驶特性,均是如此。”这正是奔驰品牌舒适、安全和尊贵特性的体现。


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       在车型迭代过程中,来自用户的意见被奔驰视作重要的参考:“我们以特征值的形式对这些意见进行量化,并通过测量值进行呈现,其中包括偏航度、后轴滑移角、转向扭矩曲线等等,”利德尔解释道。不仅如此,福特甚至定义了“专注于驾驶乐趣”的品牌基因:“在各个细分市场中,福特的产品永远是拥有最佳驾驶灵活性和精准度的车型,”考夫曼补充道:“当然,用客观的方式很难表达这种差别。换言之,这是一种全面的主观感受。”


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       正是因为这一原因,汽车制造商通常会同时对底盘和车身进行开发。这种模式包含对局部和整体刚度、弯曲度和扭转强度的匹配,是对开发人员力学分布能力的考验。在福特紧凑级车型驾驶动力学主管盖伊·马绍特(Guy Mathot)看来,车身部分尚有很多可以开发的潜力:“这比昂贵的底盘部件更加重要。我们从中获益不少,但仍有更大的空间等待我们去挖掘。”


       体系化思维


       就这一点而言,计算机模拟工具的优化为仿真工程师带来帮助,使其在搭建原始模型前便可以在心中构思出系统的整体框架以达到项目预期。在此基础上,工程师增加新的硬件模块,并最终建成整体方案。


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       空气悬挂、自适应减震器、侧倾稳定和后轮转向,在众多部件中进行选择和适配是个难题。与此同时,汽车供应商正在构思越来越多创新理念以满足未来消费者对汽车的需求。“尽管我们尚未见到颠覆性的创新概念,但数字化趋势显然能够对既有架构中的一些部件带来优化,”采埃孚汽车底盘技术部主管彼得·霍德曼(Peter Holdmann)如是说。就这一点而言,对传感器及前端网络系统(“正如我们所知,世界上的每辆汽车都在使用传感器”)的拓展将是关键所在。在此前提下,汽车制造商得以通过驾驶测试和道路数据为自适应悬挂系统带来优化。


       这是否意味着,汽车工程师只需要从琳琅满目的可选部件中随机挑选几个并安装到车上就算大功告成?工程师是否能够以全新奔驰GLE为范本,将E-Active车身控制系统——空气悬挂和拥有快速响应的自适应减震器等先进部件配备在正在开发的车辆上?答案是否定的,成本和价格限制是其原因所在。


       就这一观点而言,我们可以从奔驰驾驶与操控部门总监马库斯·利德尔(Markus Riedel)的说法中找到答案:“这些技术确实能够带来优化,但适用范围仅限于高档车型。”其竞争对手同样采用类似的策略,正如宝马集成应用驱动部门动力学主管约斯·梵阿斯(Jos van As)所持的观点。虽然宝马3系在宣传广告中强调其驾驶敏捷性,但为其配备后轮转向系统却是件不可能的事情。“对我们来说,额外的硬件成本和价格的增加是制约其装配比例的因素。因此,我们为3系的减震器进行了优化。”


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       经过升级的减震器能够带来哪些优势?作为主减震器的补充,额外的附减震器可以优化整个减震系统的性能,使整车对路面间距较远的颠簸的响应更加精准。自适应减震器?尽管上一代车型只有不到10%的客户选装了该配置,但宝马依然在全新一代3系中保留了该配置选项。


       新要求


       正如采埃孚汽车底盘技术部主管彼得·霍德曼(Peter Holdmann)提到的那样,“德国豪华车品牌的悬挂系统装配比正在提高”。其一方面原因在于SUV市场的扩大,另一方面在于系统网联程度的提高和自动驾驶辅助系统的升级。如果将双手从方向盘拿开,驾驶者对力的感知将发生变化。“我们尝试以一种科学的角度对这种晕动症状进行分析,”霍德曼解释道。为了抵消这种不适症状,后轮转向系统或是一种有效的方案——其有效性是以差异化调整作为前提,例如将后轮转向角度和整车转向程度进行匹配。此外,鉴于车辆自身轴距更长,电动汽车将是另一个广泛适用于后轮转向系统的领域。“我们的一位客户品牌计划未来在所有电动车型中标配后轮转向系统,”霍德曼说道。


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       鉴于电动汽车搭载的电池系统导致汽车轻量化的难度越来越大,采埃孚致力于提升锻造铝质底盘部件的生产能力。得益于此,传统汽车的重量也将得到降低,进而提升整体效率。但无论采用哪种驱动方案,轻量化的实施应以确保出色的驾驶体验为前提。


       为了确保驾驶体验,被形容得天花乱坠的仿真软件是个不错的辅助工具。“我们可以在仿真环境中测试和优化包括转向系统在内的各个组件。以虚拟车辆为基础,开发工程师在短时间内对车重、前后轮载荷、轴承硬度、弹簧和减震器检测等因素进行调整,”奔驰驾驶与操控部门总监马库斯·利德尔说道。在他看来,这套工具类似于一个拥有各种虚拟原型车的车库。


       毋庸置疑的是,这种工具确实能够为开发人员带来帮助。然而,用仿真工具取代动态驾驶测试却是一件不可能的事。谈到这一点时,利德尔甚至提到了“黄金法则”的理念,即科技无法实现对人类感知的模拟。“驾驶表现仿真、台架测试和道路测试以及基于主观对实际产品进行调整,这三个环节必不可少。”


       简约而精致


       在约斯·梵阿斯看来,鉴于车辆搭载不同系统,基于主观对实际产品进行调整的模式能够“激发宝马决策层的浓厚兴趣”。正是基于这一理念,机械限滑差速装置得以重新进入选装配置清单。福特紧凑级车型开发主管考夫曼对此持相同观点:“我们的优势在于对细节的苛求,我们致力于将潜力发挥至极致。”在福特看来,对配置品质的要求不应仅局限在顶级车型上。


       这正是福特根据发动机的不同,为福克斯提供多种后轴设计的原因所在。福特为扭力梁后轴配以额外的减震器作为辅助——其特性在于,当处于压缩状态时,该弹簧在纵向和横向均不会产生力,从而使整车的稳定性得以提高。高配车型的多连杆后悬挂则可搭配自适应减震器以提升性能。


       对奔驰E级来说,用户无需选装空气悬挂便可享受到舒适的驾乘体验。“这是我们使用选择性减震器的原因所在,”利德尔提到的这一配置与宝马的液压减震器采用相似的原理。其驾驶动态性如何?“这正是我们(奔驰)希望保持领先的领域。”这一句判断在约斯·梵阿斯的答复中得到了验证:“竞争对手正在迎头赶上,我们必须要保持优势”——宝马通过第3代G20证明了慕尼黑厂商的决心和实力。


       值得一提的是,引领悬挂系统发展至全新领域的动力不只局限于乘用车本身。如今,大尺寸皮卡制造商对后轮转向系统提出了更高要求。其原因在于,在特定温度条件下,当后轮与前轮的方向处于一致时,驾驶稳定性和载重能力将得以增强——这对商用车来说至关重要。

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