技术解析

宝马的看家技术!所谓的操控和扎实的底盘到底啥意思

字号+ 来源:宝马汇 2017-01-11 09:02 我要评论( )

  • 所谓的操控是什么意思?

讲到操控,一般有两个方面:
一是在路面有不同程度颠簸情况下驾驶的稳定性。影响的最主要因素之一就是悬架的硬度,或者说悬架弹簧的弹性系数。F=kx ,系数k越高,则悬架越硬。
 
悬架系统过滤路面的起伏颠簸只是其作用之一,而另一个同样重要的作用则是提供向下的压力保证轮胎和地面的接触。在发生颠簸时,舒适性和稳定性往往是两个对立需要平衡的变量。不只是宝马,运动车型悬架偏硬的原因就是保证在大小颠簸路面向下的压力以及随之而来的轮胎抓地力,最终反映为驾驶员对车辆的控制。相对立的就是舒适的家庭用车柔和的悬挂。
 
有过乘坐某些SUV像飘在云上的感觉么?没有太多路感。Top Gear里有一期大猩猩测试了斯柯达Yeti,在越野环境下有人在车上完成了一个纹身作品,就是这个感觉。
 
相对来说,宝马M Performance的悬架,号称比标准悬架硬了48%,也比运动悬架硬了34%。详情可参考宝马官网。
 
为什么悬架越硬舒适感越低?因为悬架的硬度,或者说弹簧弹性系数直接决定了车身的自然频率。而车身自然频率比人体本身的共振自然频率低得越多则越舒适。比如人体内脏一般对5Hz - 7Hz的垂直振动敏感,而大脑和颈部则对18-20Hz频率的垂直振动敏感。
 
一般舒适悬架的车身自然频率在1Hz左右,而运动悬架可以达到2-2.5Hz的范围。
 
另一个说到操控不得不说的就是过弯的响应速度和稳定性,尤其是在高速过弯以及过急弯时的稳定性。具体表现在不会转向过度,即甩尾;或者另一个极端转向不足。
 
有下面几个主要影响因素,然后不止宝马,大部分运动车也都是这么做的:
1、车辆离地间隙和悬架高度。车辆重心越低,则向心力而导致车身滚动的趋势越小,那么前后悬架Anti Roll Bar(防倾杆)对内外侧车轮的平衡作用就更小,可以保证被平衡的过弯内侧轮胎和地面更好的贴合和更高的极限转向力。
具体Anti Roll Bar的举例结构如下图:
 
SUV正因为重心很高,则在过弯时防倾杆对内外侧轮的平衡左右更大,导致极限转向力降低。
记忆中宝马的运动选配M Sport中的运动悬挂比标准悬挂要低大概10-20mm,进一步改善了过弯的操控。
2、车身配重的前后分布对惯性扭矩效应的影响。一个简单的例子就是平常见到的哑铃,两端配重50:50平衡,一端相对较小的转向力都可以导致旋转(因为重心落在两端的中心)。对于家用的运动车型来说,一般最平衡的选择就是保证前后50:50的配重,以保证转向的灵敏响应,同时平衡过度转向和转向不足的风险。
3、对悬架的细节调教,主要是对防倾杆硬度的调教。例如宝马12年开始发布的欧版三系F30,前后都有防倾杆结构。那么对前悬挂防倾杆的硬度调教可以改变过弯时的前轮极限转向力,以避免转向过度(甩尾);而对后悬挂防倾杆的硬度调教则可以改变后轮的极限转向力,以避免转向不足。积累深厚的欧洲车厂对悬架结构确定后的调教才是决定其和低端厂商区别的关键。这个和传动系的发动机,变速箱标定同理,大多是靠标定经验来决定最终驾驶性的区别。
4、其他因素还包括例如轮毂和轮胎的选型以及转向助力的调教,大轮毂宽胎一般可以保证更大的极限转向力。
 
  • 扎实的底盘是什么意思?
 
"扎实的底盘“应该理解为平稳而偏硬的悬架系统。关于偏硬的悬架,上面已经解释过了。宝马在设计运动悬架的同时,也尽量平衡了平稳舒适性的需求。例如使用轻量的铝制材料在悬架系统的“簧下质量”,而使用强度更高的钢制材料在悬架的“簧上质量”。
具体的“簧上质量(Sprung weight)”和“簧下质量(Unsprung weight)”的定义如下面这个简图:
 
依靠悬架结构支撑和缓冲的质量被称为“簧上质量”,例如前后轴的支撑结构。而直接和车轮连接的结构被称为“簧下质量”, 例如Wishbone(横臂)和悬架弹簧支撑结构。
簧上使用钢制结构对比铝制结构,可以保证较低的重心==稳定性。簧下质量因为不通过悬架直接传递路面颠簸,使用铝制结构越轻的簧下质量意味着越小的簧下惯量。在同样的路面颠簸情况下,传递到车身的纵向加速度也会越小==舒适性越高。
 
偏重的精准的转向助力系统。宝马和奔驰的转向助力都偏重,这样可以保证更好的转向力反馈,也更有利于驾驶员对于转向做精确的角度控制。
 
良好的NVH(噪音的振动控制)。对于NVH的控制,悬架只是其中一部分,NVH作为整车的话题,不仅需要考虑通过悬架传递的路面颠簸,也要考虑整车内部由发动机和变速箱系统引入的扭矩波动。综合考虑保证噪音在设计需求内,以及车身和主要传动系统的固有振动频率避开常见的这些振动源频率以避免共振。同时也要考虑人体的固有频率和舒适振动频率范围,这个在前面已经大致讨论过。
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