AMG的一千匹超跑Project One上的懸架是什麼原理?

最近媒體曝光了project one的底盤結構,這種懸架的原理是什麼?為什麼民用車沒有使用的?


在推桿懸架的基礎之上,通過幾何設定的小技巧,將懸架的側傾和壓縮運動de-couple(解耦),從而能夠更好地應對hypercars前後軸大幅變化的垂直負載。

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1. 是什麼

2. 為什麼

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1. 是什麼

假設你了解懸架的一些基本結構,那我們知道,在車輛轉向的時候,懸架外側被壓縮,內側被拉伸。在車輛經過減速帶的時候,同時被壓縮。

傳統懸架,如果給定彈簧和阻尼的值,懸架的側傾和壓縮運動是硬性相關的。比如側傾剛度更高,那麼過比如減速帶時候的舒適性就更差。

如果換一種幾何設定,問題就解決了。

懸架是五連桿這沒什麼好說的,主要是彈簧和減震幾何關係的設定需要解釋。

下圖中紅色的節點是推桿機構和車身固定的點(兩個紅色節點高度相同),藍色節點是懸架內連桿連接的點,和紅色節點在同一剛體上,(註:節點的定義是,可以傳遞力但不能(或者很有限地)傳遞力矩)

並且,相同顏色實線的長度是一樣的,(照片角度問題看起來不同,實際相同)

如此一來,轉向時候的側傾就變成了下圖,此時只有斜置的彈簧減震起作用。

過減速帶時候的壓縮就變成了下圖,此時只有橫置的彈簧減震起作用。

如此一來就是解開了懸架側傾和壓縮相互之間綁死的關聯,不像以前一樣被束縛在一起了,並且能夠(非常準確地)各司其職。任何讓兩側車輪同時壓縮或者拉伸(過減速帶或者由於某些原因增加的前/後軸負載)的運動都由橫置彈簧減震負責,任何導致兩側車輪反方向對稱(轉彎)的運動都由斜置彈簧減震負責。

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2. 為什麼

顯然如果這個系統出現在任何形式的車上,可以在實現更高舒適性的情況下還獲得更好的操控。(側傾小,同時過減震帶軟)

但是這種懸架在Project one這樣的hypercars上出現,則並不是為了更好的舒適性,而是為了更好地應對前後軸上大幅變化的車身負載。

為什麼呢?這要看hypercars和普通車有什麼區別,很簡單,就是馬力大唄。馬力大會導致所謂的翹頭扭矩和重心轉移大。(這兩者不是一回事)

重心轉移顯而易見。所謂的翹頭扭矩是在加速的一瞬間由於驅動輪扭矩的輸出,車身必須發展一個大小相同方向相反的扭矩,具體的後果和重心轉移一樣,減輕前輪的負載,增加後輪的負載。(見下圖)

顯然,如果動力足夠大的話,這個轉移的幅度還是非常可觀的,此時如果前後軸垂直方向的剛度或者阻尼比例如果不夠的話,就會導致,

1. 懸架壓縮/拉伸幅度過大

2. 負載變化在前後軸之間震蕩

(註:普通車加速,後軸也是會下沉的,但是這主要是重心轉移的結果(動力太小,翹頭扭矩小)。唯一可觀的後軸下沉是前驅車拉手剎踩油門的情況(為什麼起步的時候沒有鬆手剎就踩油門車尾會下沉? - 知乎),主要是懸架幾何設定的原因。雖然這裡也有翹頭扭矩的因素但是同樣由於動力太小可以忽略不計)

同樣類似的,還有hypercars上的主動空氣動力設施。顯然,中高速時,主動尾翼能夠施加上百公斤的下壓力,對於重量只有一噸出頭的車來說,這個下壓力的後果是很可觀的,同樣會造成類似的問題和困擾。

所以考慮到以上兩個車身縱向負載的大幅變化,Hypercars需要(或者說要在必要的時候需要)傳統意義上特別硬的懸架,來更好地應對大幅度的車身載荷變化。

問題的關鍵在於,傳統沒有解耦的推桿懸架如果能滿足這個要求的話,那麼車身過彎時候的側傾剛性就過高了,這時候有人會問,側傾剛度高不是好事兒么?過彎不就側傾更小車身更穩了么?

也不盡然,看在什麼程度和範圍內

對於多數人接觸的轎車/普通跑車而言,因為舒適性實用性的妥協,對於過彎操控而言,你接觸得到的懸架,再硬都是過軟的(GT-R那麼硬的懸架下了賽道也是軟的)。這個時候換更硬的懸架肯定是能增加彎道性能的。

但是對於賽車/hypercars級別而言,懸架的問題是過硬,因為再軟的懸架,對於過路肩/單側輪過障礙/過顛簸路面,再軟都是偏硬的

為什麼偏硬不好呢?因為車輪/懸架需要一定的柔性(compliance),使得他們能夠作為車身和路面之間的緩衝,起到一個連接層的作用,過硬會造成車輪接地性和機械抓地力的降低。(本質因為現實中地面不是平的,如果硬是好的話,賽車直接取消懸架就可以了)

所以就懸架的軟硬程度,在賽車/hypercars範疇的理想設定原則應該是,as soft as possible,as hard as necessary。

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所以綜上所述,如果有了Project one這種懸架,顯然轉向的側傾剛度可以被設定在一個傳統賽車意義上偏抓地且柔和的調教(斜置彈簧減震相對較軟),同時還可以控制大扭矩和高空力導致的大幅縱向載荷變化的影響(橫置彈簧減震相對較硬)。再考慮到幾個減震器肯定都是可調的,這個系統的自由度確實是比較大的。

當然這種懸架理論上也可以用在民用車上,但是考慮到普通轎車/跑車的定位和工況,良好調教的普通懸架已經完全可以提供足夠的(運動型和舒適性的)平衡,這一切是沒什麼太大意義的。

PS:

其實印象中最早用anti-squat的hypercars是14年的One:One,1360馬力比Project One還大了不少。

不過他這個控制側傾和heave的自由度應該沒有Project One這麼高(不是徹底解耦),只不過在普通push-rod懸架上加了個anti-squat的damper,但是作用還是類似的。


推桿,Roll和heave 獨立兩個彈簧。roll的時候斜著那個分別是壓縮和拉伸。獨立解偶heave意味著車下壓力很大需要單獨提高heave的剛度


天才的設計,兩套簧減組合實現了常規架構四根簧兩根減震器的功能,而且給防傾桿和z-bar也加上了液壓阻尼效果。

以前研究過MP4-12C的液壓主動懸掛,它的後橋取消了相當於扭桿彈簧的防傾桿,由主動液壓系統來實現抑制側傾的效果。但仍然有一根橫置扭桿彈簧來實現高下壓力時的防下蹲,是一根不對稱連接於左右側懸掛連桿的「防傾桿」。民車傳統架構獨立懸掛同時布置防傾桿和Z-bar容易產生干涉。

賓士這個簡潔而天才的設計不但實現了防傾和防蹲的效果,同時也避免了防傾桿影響懸掛獨立性的「非獨立懸掛干涉效應」。保證了直線行駛時一側車輪遇到顛簸震動不傳遞給另外一側,使傳遞給車體的震動和垂直位移最小化。而在普通車輛上是需要電控可斷開的主動防傾桿才能實現如此高級的功能。

push-rod懸掛把簧減系統用連桿和軸承的組合把力傳遞出來,讓設計師更加從容的利用槓桿效應和大量的空間,實現更多的功能創意和調校靈活性,是今後民用跑車,GT車甚至高端轎車的一個進化方向。以前傳統hyper-car上的pushrod基本沒有像賓士P1這樣把左右完全整體聯繫設計。賓士這次算是個大突破,現有的產品體制已經成型了幾十年了,可謂一潭死水。


路特斯 KTM X-BOW 帕格尼 柯尼塞格全系都這懸架

法拉利恩佐 拉法是這種懸架

水平懸架系統

通常彈簧和減震器是屬於簧下質量的範疇,但是通過巧妙的機械結構可以將它納入到車身結構上,這就是源於賽車的水平懸架系統。

從圖中可以看到採用了推桿式水平懸架系統的蘭博基尼LP700,其中每個車輪只依靠一根推桿匹配較硬的彈簧設定來支撐車身重量。這種設計的巧妙在於將原本屬於簧下質量的彈簧和減震器劃歸到簧上質量的範疇里,減輕的簧下質量為車輛提供了更廣闊的調校空間,使車輛擁有更好的操控性。

http://m.autohome.com.cn/tech/201210/411651-3.html


推桿懸掛加第三彈簧,挺常見的組合有啥可說的?


理論上,要比較理想地實現懸架的全部功能,只需要第三彈簧,arb和阻尼。但有些人覺得這樣還不夠緊湊,於是就把arb用一根斜置螺旋彈簧代替,然後把一根阻尼整合進第三彈簧,另一根放進那根斜置的彈簧,就得到了圖中那種極其緊湊的布置。個人認為project one這種設計還不是最簡單的,因為仔細看你會發現,斜置的彈簧其實有兩根


heave推桿,roll推拉杆結合


民用車不用是因為幾何設定複雜,佔用空間大


Pushrod dssv,你沒見過因為太窮了或太不專業了


弱弱問一句:這是F1上類似的水平推桿減震系統嗎?


第一次買賓士

看到旁邊一個人付款買的C

切也比我貴了不多多少錢

後面那個AMG什麼意思?


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