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超跑的秘密(一) 润滑秘籍:干式油底壳

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发表于 2012-10-20 11:44 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
超人也会有七情六欲,而当我们为你揭开超跑的面纱时你会发现,它们与“凡人”一样六根不净,这帮所谓的“凡夫俗子”流露出的贪欲使得这个世界感到畏惧。                                 
一提到“干式”二字,立刻能从我们脑海中浮现出来的或许是用于传递或切断动力的离合器装置,能有这样的意识并不意味着你的知识面就一定是狭窄的,毕竟,在汽车类新闻中,采用湿式或干式离合器的变速箱已经被某些厂家鼓吹的神乎其神,若隐若现的技术缺陷也进一步增加了人们对它的关注度。不过,在此篇文章中,我们可没有篇幅去讨论这些营销的话题点。
“我们的这款车采用的是干式油底壳。”如果你喜欢去一些超级跑车展厅穷逛,你一定从销售顾问那得意的口吻中听到过有关干式油底壳的描述,的确,它完全可以被视为高性能车的代名词。
装配干式油底壳的发动机真的像我们一贯所理解的那样不需要或者减轻对机油的依赖吗?答案恰恰是相反的,此“干式”非彼“干式”,正是因为对润滑系统的苛刻要求,才有了这样的一个润滑理念,它的过人之处在哪里?或者,说得更天真一点,机油都在哪存着呢?
采用“干式油底壳”靠谱吗?
答案是肯定的,但你肯定会对采用干式油底壳的发动机产生一些质疑。当然,质疑过后就会产生好奇。对于机油的藏匿处以及如何达到充分的润滑、散热效果,这一系列问题在普通发动机(采用湿式油底壳)身上,虽称不上一目了然但其中的原理也没有超出我们所理解的逻辑思维范畴。

首先要澄清的是,即便“油底壳”里是干的,发动机也能够得到充足的机油供给,只不过机油的储存装置不再想你所想的那样。从图中你可以清楚地看到,在机油加注口的下方有一个储油罐,储油罐的大小可根据不同的发动机结构来做出相应的调整,以满足机油存储量对润滑系统的充足供给,整个润滑系统依旧是个可循环的回路,而储油罐则更像是个多功能中转站,身兼数职的它摆明了与你从宜家买来的酱油瓶子不是一回事。  

就拿简单的机油及机油蒸汽的分离来说,在储油罐内部机油蒸汽通过相关管路的引导进入到分离器进行解体,分离出的机油重新滴入气门室内再次参与润滑,而机油蒸汽则被送到汽缸内燃烧(对于机油蒸汽的处理,不同的厂家或许会采用不同的方式,在此提到的仅为最常见的一种);此外,曲轴箱通风装置负责维持整个系统内的压力平衡。听上去有些复杂,但在这里,也仅能算是个后勤类的工作。
经过一番磨难后,循环至此的机油经过层层沉淀回到了那个相对安逸的空间内,其实那里并没有想象中的平静,还有强大的离心力需要被克服。为了避免车辆在行驶时产生的离心力导致储油罐中的机油向一侧涌动进而出现机油泵抽不上油的情况,于是,设置了层层“关卡”(湿式油底壳内也有类似的挡板),将机油牢牢地“压”在下面。
当然,机油存储量也会被密切监控起来。我们所熟悉的机油尺或许会被机油油位传感器所替代,这样的小把戏并非是超跑的专利,一般类别的豪华车也具备了这样的功能。不知道为什么,只要一提到它,我总是能想到上学时那些以打小报告为荣的“好朋友们”,细想,对于那些悲催的车主来说,它不就是扮演着这个角色吗?一旦机油存储量因各种原因而低于时,它就会通过仪表盘上的那个警示灯来给某些厂家扎上一针,哎~真拿你没办法。

机油泵是整个润滑系统的心脏,负责维系整个系统的运转。它不是永动机,却扬言要消耗掉一部分发动机的动力输出。随着绿色动力技术的不断升级,类似的一些“狠角色”已经被踢出了这个体系,空调压缩机就是个“出头鸟”,但眼下,机油泵采用电力进行驱动似乎还不太现实,所以,它还是要通过曲轴的旋转来助其大展神威,为了催生出更大的供油压力以满足润滑系统点对点的精确打击,就需要机油泵的尺寸更大些,就好像铁扇公主手中的那把芭蕉扇一样,消暑纳凉和对付孙大圣自然要有所不同。但问题来了,它到底要吞噬多少动力才肯罢休,又转念一想,在动辄4、5百匹马力的发动机面前,你还会像我一样锱铢必较吗?
不仅仅是润滑作用,“穿肠而过”的机油还会带走一定的热量,于是乎,机油温度就会随之逐渐升高(机油温度过高会致使其出现氧化的现象,从而润滑能力下降),有效地给机油降温就变得迫在眉睫,所以,在机油返回到储油罐前,要通过机油冷却器(尺寸也会比普通轿车更大些)的“洗礼”,常见的机油冷却器有两种,一种是像水箱一样依靠流经的空气进行散热,另一种则是通过温度相对低些的冷却液(冷却液的沸点在110℃左右,而在大多数情况下,水温表都会徘徊于90℃~100℃之间)和机油进行冷热交换,将机油温度维持在内。
你觉得采用干式油底壳的发动机靠谱吗?从身居高位的储油罐到大尺寸且吞噬动力不含糊的机油泵,这样做的目的是什么?有必要吗?

zt
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 楼主| 发表于 2012-10-20 11:45 | 只看该作者
为什么要用干式油底壳?
还不是为了要追求那一组耀眼的数据吗?有时候真替它们感到孤单,既然是为追求,那就证明它与家用无关,也就是说,在大多数行驶环境下,如此凶悍的润滑系统是无法酣畅淋漓的使出浑身解数的,而对一帮带着黑框眼镜,穿着过膝白大褂的设计师而言,每天默念“天下武功,唯专不破”的咒语百遍,这一切便成理所应当。
『上图为湿式油底壳,为了克服离心力给润滑系统带来的影响,设计师在油底壳的形状上也做了弥补性的设定』
让我们来看看他们是怎么想的。首先,相比于干式油底壳,湿式油底壳在抵御离心力方面存在先天的缺陷。当然,在湿式油底壳上,设计师也做了弥补性的工作,不信,你可以找辆车,趴下身去看看它的裙下风光,动作看似猥琐,但你要始终坚信有颗探索的心。你会发现大多油底壳都会采用前低后高的形状,就是为了确保在加速时,机油泵能够吸到足够的机油,曲轴的旋转也会将机油扫起,甩溅到汽缸壁等部分,听上去挺不靠谱的,就这种“大面积概括低准确率”的行事作风也还算实用。而当发动机对润滑提出更为苛刻的要求时,这种粗放型就很难满足要求了。其次,取消了发动机下方的油底壳,也能起到降低重心的效果,对,就像水平对置发动机的理念。
由此看来,采用干式油底壳可谓是一举两得,既能维持发动机在状态下的润滑要求,同时,对于车身重心也有了一定的降低,改善行使操控性。这一切都符合了当初的设计初衷。
    优点:取消油底壳后,发动机的中心得到降低,提高了车辆的操控性;大尺寸机油泵很容易从高高在上的储油罐中抽取机油,在大马力发动机的鼎力支持下,流动的机油会在设计师的规划下精准地抵达目的地,将它的功效发挥至最大。
    缺点:高制造成本以及需要较大动力驱动的机油泵在高昂的车价和性能数据面前已变得微不足道,尊严可以让他们为之付出一切。
编辑总结:
无论是干式油底壳还是湿式油底壳,它们各有特色,各有所长,但有一点不变,那就是适合自己车的就是最好的。
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 楼主| 发表于 2012-10-20 11:47 | 只看该作者
超跑的秘密(二):    分秒必争的变速箱

“速度”,这两个字也许不是超级跑车的全部,但却一定是设计和制造超级跑车的至上法则。对于一辆想要一心将别人甩在身后的超跑而言,拥有力敌千钧的强劲心脏只能算有了个不错的开头,而接下来,如果想要秒杀时间,必须拥有一台“身手敏捷”的变速器----这,也是决定那零点零几秒胜负的关键所在。
为那些8缸、10缸甚至16缸生猛发动机选择搭档的过程可要比各种“快男超女”之类的选秀复杂的多,传动效率、响应速度、可靠性、轻量化、完美的控制系统等等诸多条件缺一不可,可以说超跑对于变速器的要求比凤姐的择偶条件更加苛刻。
传统手动变速器--“大权在握”的成就感
人们一直以来都更愿意将手动变速箱与“驾驶乐趣”绑定在一起,因为手动变速箱能更好地反映一个人的驾驶技能。换挡时机的选择、挡位的选择、换挡所需的时间----这些都取决于驾驶者的水平。在最高级别的比赛里,从来不会有全自动变速箱的身影,因为这些比赛,都是驾驶技术的较量,而不是单纯的车与车的对抗。成百上千匹马力能否乖乖听你调遣,就完全看你手脚配合的功夫了。
『最常见的两轴5速手动变速箱示意图』
而且,千万不要因为这是我们最熟悉的一种变速箱就小看了它的存在,超跑上的手动变速箱必然不同凡响。这些手动变速箱的秘密,并不在于人们常常挂在嘴边的什么“直齿”与“斜齿”的区别,也不光是“挡位多”“密齿比”所能概括的。比如短换挡行程的背后是一整套控制机构的优化设计,而并不是做一个短小精悍的排挡杆这么简单;从离合器开始所有的零部件都要针对发动机的蛮力做强化的设计,同时还要兼顾轻量化的要求在合理的位置使用更多的轻质材料;当然也要像发动机那样考虑状态下的润滑......
『在国外,很多人都更喜欢手动变速箱的超跑,在国内身价数百万
甚至上千万的超跑在国外几乎都有手动变速箱的版本供消费者选择』
  
所以,千万不要抱怨一台三四百万的超跑为什么还是手动变速箱...会有人对你说,1500万的某超跑也是手动变速箱哦...如果让我直白的说,他们和家用轿车手动变速箱的差别主要体现在四个字上--“不计成本”(相对而言)。
7速时代已经到来--为经济?还是为性能?
即便在民用车上,变速箱的挡位数量也一直在不断地增加,以保证发动机的能够在更宽泛的车速范围内保持最高效的工作状态,对于超跑而言这一点尤为重要。不过,目前大多数超跑所使用的“6速”手动变速箱,在民间已经没什么好稀罕的了,虽然工艺和技术上没得比,但是10多万元一样能来一台“6挡”的手动轿车......好吧,身为超跑就一定要再一次拿出“不计成本”的样子来----于是,在我们可以买得到的超跑上,7速手动变速箱登场了!
『之前网络上曝光的保时捷变速箱排挡杆图片』
这台新的7速手动变速箱配备在全新的保时捷911车型上,不过看看排挡杆上的挡位分布,也许开过卡车的司机师傅们会更容易习惯。虽说挡位数增加到了七个,但是用来发挥性能的仍然是前面的6个挡位,第7挡的齿比设定其实是为了高速巡航使用,照顾所谓的燃油经济性,能在长途跋涉的时候稍微体贴一下你的油箱和钱包----尽管买911的人完全不会在乎这个...
点击视频观看保时捷7速变速箱的解读(英语和我一样烂的请跳过...)

更多精彩视频,尽在视频频道
『新一代克尔维特的假想图』
『7速变速箱排挡杆示意』
无独有偶,据说即将登场的新一代克尔维特--克尔维特C7也将为买家提供7速手动变速箱的车型,但是关于这台变速箱目前并没有更多消息,它的存在是否想保时捷911那样,只是为了增加一个“经济挡位”?还是为了更彻底的压榨发动机的效率?都只能等它亮相的时候揭晓答案了。但是不管怎么说,7个挡位对于驾驶者的操作来说无论如何都是一种挑战,即便拥有再出色的手感,胳膊要多往外拐一下也是不太情愿的,尤其对于那些装着涡轮增压发动机的超跑而言,即便是0到400km/h都足够用6速变速箱玩儿转了,7速,有必要吗?
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 楼主| 发表于 2012-10-20 11:48 | 只看该作者
序列式变速箱--奇妙的换挡鼓,简单高效的变速箱
“序列式变速箱”对于大多数人而言,是常常和“F1”或者“超跑”一同出现的名词,看起来非常了得。但实际上,机械式的序列变速箱仍旧是一台手动变速箱,只不过它将换挡的机构做了优化,让一切变得更加高效了。
传统手动变速箱在换挡时,实际上要经历离合器分离--拨叉移动接合套分离(摘挡)--选择拨叉(选挡)--拨叉移动接合套结合(入挡)--离合器接合这五步过程,序列式变速箱的优势就是使用换挡鼓代替了传统的拨叉控制机构,按照挡位顺序将所有拨叉的运动轨迹直接在换挡鼓上开出沟槽,当换挡鼓转动时,所有的拨叉就能够同时沿着沟槽移动,之前的五个步骤直接变成了三步:离合器分离--换挡(拨叉同时运动)--离合器结合。驾驶者的手部只需要做一个让换挡鼓旋转的动作即可,在之前的超跑和诸多方程式、WRC等赛车上,使用的都是这样的变速箱。
所以,我们常常在比赛转播中看到赛车手只是前推或后拉排挡杆就完成了换挡的动作,在效率上较传统手动变速箱大幅度提高。现在这种变速箱还广泛应用在摩托车上。
不过,纯机械的序列式变速箱仍然需要操作离合器(赛车上密齿比的序列变速箱其实可以直接换挡),于是,随着电子技术的不断演进,人们开始在让序列式变速箱变得越来越“自动”化,通过电液机构或伺服电机来控制离合器,并且使用伺服电机直接驱动换挡鼓,这样的序列式变速箱,驾驶者只需要“意思一下”,前后推动排挡杆,变速箱便能够自动执行换挡。加装了电子控制系统的序列式变速箱也会被归为AMT的范畴。
『如今一些AMT就采用了换挡鼓作为拨叉控制机构』
而在方程式赛车上,已经有使用双换挡鼓的变速箱(分别控制奇数和偶数挡位的拨叉),进一步压榨摘挡和入挡的时间间隙,由电子系统将两个动作做到几乎同步无缝的境界。
● 特立独行的变速箱--兰博基尼ISR/宝马SMG III/奔驰AMG speed shift MCT
想当初,大牛全新的LP700-4亮相时,不仅仅是那副棱角分明的外表引起了人们的热议,同样让大家感兴趣的还有它的那套动力总成--号称全新研发的V12发动机和一台换挡速度在50毫秒以内的7速ISR变速箱。
ISR的全称为Independent Shift Rail,出自格拉齐亚诺(Graziano)之手,这个品牌为玛莎拉蒂、迈凯轮、阿斯顿马丁等众多大厂提供传动系统零部件,从取力器、限滑差速器模块、驱动桥模块到变速箱等,兰博基尼盖拉多与蝙蝠使用的E-Gear变速箱同样来自这里。
这台变速箱从原理上来说,其实就是用电控系统取代了传统手动变速箱的机械连杆机构,它能按照你的指令控制四个独立的拨叉在瞬间完成挡位的切换,也能按照自己的逻辑自动换挡。有高效的液压系统控制的独立拨叉能够在前一个拨叉分离的同时,迅速接合下一个挡位。而且,这么一台变速箱的质量仅有70公斤,对于LP-700这种还要承载四驱系统的超跑来说简直太理想了。
而事实上,类似的思路并不是第一次在变速箱上出现,在更早的时候由宝马和格特拉克所打造的第三代SMG变速箱上,就采用了独立控制拨叉的设计思路,也许当年搭载V10发动机的宝马M5/M6在大家眼中并不能算是超跑,但是这台变速箱还是值得一说的。
  
『尽管搭载V10发动机的M5和M6在人们眼里还算不上“超跑”
但是它们使用的SMG变速箱在超跑们的变速箱面前并不自卑』
第三代的SMG的思路很快就明确了:宝马需要一套更加高效和可靠的执行机构,于是我们看到了使用“外挂”的SMG III变速箱,这台变速箱不再使用换挡鼓,却采用了每个拨叉架独立使用液压控制的思路,液压阀和液压管路都集成在变速箱壳体上,依靠液压泵建立的高压以极高的响应速度控制离合器和拨叉,使其换挡速度较SMG II再提升20%,同时这一代的变速箱开始使用线控技术,用电子排挡杆代替之前的操纵机构,排挡杆与变速箱之间没有了机械连接,而方向盘拨片的布置也变得更加容易了。
  
『M5上的拨片和电子排挡杆』
而SMG III作为一台优秀的变速箱,值得称道的还有它的控制系统,它不仅具备“弹射起步”的功能,还能够提供十多种工作模式,并且可以直接由用户通过简单的“+”和“—”来选择变速箱的工作方式是偏向运动还是偏向舒适。
如果说前面这两位彼此还算有所关联的话,那么接下来这位可以说是真正的特立独行了,奔驰的AMG高性能车系御用的变速箱----AMG speed shift MCT。
  
『AMG speed shift MCT是目前AMG家族中使用很普遍的一台变速箱』
MCT是AMG家族中大多数车型都在使用的一台变速箱,看起来应用很普遍,但是它的思路并不普通,它是基于奔驰的7G tronic自动变速器而来的一款变速箱,与普通自动变速箱最大的差异在于,它用一个液力控制的多片离合器组代替了传统的液力变矩器,后半部分依旧是行星齿轮组。
多片离合器相比液力变矩器拥有更低的惯量和更高的响应速度,在传动效率上由于液力变矩器,因此这台MCT变速箱在自动变速箱的阵营里轻松成为了佼佼者。它的控制系统也同样强大,从C(舒适)到S(运动)到S+,每一级响应速度提升20%,在M模式下,它的换挡时间可以达到0.1秒,在自动变速箱当中已是非常敏捷的响应了。整个变速箱体采用镁合金打造,重量仅80公斤,比同速别的自动变速箱轻盈了不少。
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 楼主| 发表于 2012-10-20 11:50 | 只看该作者
超跑新潮流--双离合变速器
双离合变速箱虽然创意诞生在70多年前,但是在超跑当中活跃起来,也不过是近几年的事情。双离合变速箱其实相当于两台手动变速箱(一台奇数挡、一台偶数挡)的变速箱加上一套机电控制系统,通过精准的电子控制系统实现相邻挡位间接近无缝的动力传输。而且,相比传统的序列式变速箱,双离合的优势不仅仅在于相邻挡位的完美切换,在跨挡位升挡/降挡时,双离合变速箱的响应速度是使用换挡鼓的序列变速箱无法比拟的。
技术的不断发展解决了原先双离合器在控制精度上的难题,接近无缝传动的优势加上基于手动变速箱结构的高效率特点被更好的展现出来,它的结构相对自动变速箱而言要简单的多,体积和重量都更接近手动变速箱,同时成本也更加合理,看起来没有让人不爱的道理,各超跑厂商们也不失时宜的纷纷加入双离合变速箱的行列。
在量产的超跑当中,2005年登场布加迪威航当属“双离合”潮流的引领者,这台能够承受超过1250牛·米扭矩的双离合变速箱由Ricardo打造,这家专门为赛车和超跑提供传动系统解决方案的厂商用双离合变速箱将W16这台超过1000马力的怪物调校的服服帖帖,不到3秒破百的成绩里,少不了变速箱的功劳。
  
『日产GT-R』 『迈凯轮MP4-12C』  
  
『法拉利FF』 『法拉利458 Italia』
  
『奔驰SLS AMG』『保时捷911』
从2008年开始,双离合变速箱的超跑一拥而上,日产GT-R、迈凯轮MP4-12C、法拉利458、FF、奔驰SLS AMG、保时捷911等等车型陆续带着双离合变速箱出现在大家眼前。
『GT-R的双离合变速器』
而各家厂商推出的双离合变速箱尽管在供应商上不尽相同,但是基本上拥有相同的特点,例如都采用湿式双离合器、速别在6速或7速、纵置变速箱、箱体使用轻合金材料、拥有功能强大的控制软件等等,并且换挡的响应时间基本都在0.1秒以内。
当然,双离合变速箱并不意味着完全的强大,它在有些时候也有可能会带来一些麻烦,比如超跑们在拥堵的城市当中行驶,双离合变速箱的负荷较大,容易出现吃不消的情况。同时双离合变速箱在类似GT-R这样的车型上也成了发掘发动机潜力的瓶颈,想要榨取更多的发动机动力就必须同步升级变速箱...
编辑小结:
为大家大致介绍了一下超级跑车们使用的各种变速箱,不知各位看官更喜欢哪一类的变速箱。超跑对于效率、和轻量化的纠结是永无止境的,现在流行的双离合肯定不会就此成为超跑变速箱的终点。
『那个传统的排挡杆正在消失,对于大多数人而言,似乎有拨片就够了』
另外,不知道各位看官有没有发现一个趋势,那个曾经让我们的右手激动得颤抖不已的排挡杆正在渐渐从一些新的超跑上消失,取而代之的是方向盘后面的换挡拨片。拨片的出现能让你把更多的精力放在方向盘上,从操控安全方面来看是值得推荐的做法,能让人更专注于驾驶,拨片也同样能让手握方向盘的人溢出满满的驾驭感。但是如果说到乐趣的话,我相信,很多人会和我一样怀念右手边的那块位置。
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 楼主| 发表于 2012-10-20 11:51 | 只看该作者
超跑的秘密(三):错综复杂的悬架系统

作为唯一与地面接触的车辆部件——轮胎,工程师往往会通过各种调校与设定来使其无论在任何路况下都可以处于最大抓地力状态,从而确保车辆拥有出色的行驶性能以及驾驶可控性。而作为连接轮胎与车身的悬架系统则决定了其是否可以如此高效率的发挥着作用,特别对于超级跑车来讲,你可以想象那究极的悬架结构以及精准的匹配定位对于车辆性能的发挥是有多么的重要。

具有合理刚性的车身是悬架得以发挥功效的基础

无论是多么复杂的悬架系统,其最终都要连接在车身上。现如今,采用铝制空间结构以及碳纤维单体壳结构的车身已逐渐成为超跑的潮流。它们既可以有效降低车身重量,更为重要的是提升了车身的刚度,也就是所谓不易变形的能力,这对于超跑失之毫厘、谬之千里的悬架设定而言,可谓重要至极。

车辆行驶在路上,用肉眼通常观察不到车身会有任何的变形,但实际情况是,车身不断接受来自地面的冲击,同时车辆在各种运动状态下也会产生一定的扭曲和变形,虽然这种变化可能只有区区几毫米,但当它超出了合理的范围后,对车辆的操控往往会带来“翻天覆地”式的变化。

悬架结构在车身不断发生扭曲变形的情况下,其最初精准的设定往往会大打折扣,当然车身的刚性也并非越大越好,因为这里还牵扯到车身碰撞吸能的问题,所以车辆作为一个矛盾综合体,总是需要在两个极端之间选择一个最为和谐的“黄金分割点”。总之,只有将车身的变形控制在合理范围内,才能最大限度地发挥出精心调校的悬架的潜能。

悬架的物理结构具有先天的决定性作用

大马力、高扭矩、持续大范围的峰值动力输出这些都是一辆超跑可以很快的基础,但是车辆最终动力的释放还是需要通过轮胎与地面的接触来得到回报,一副好的悬架设定则可以让动力的收益率最大化。

尽管我们经常说后期调校的重要性,但是对于锱铢必较的超跑而言,在设计阶段,对悬架物理结构的选择往往起到了先天的决定性作用。超跑相对普通车辆,对悬架结构以及设定上的变化要更为敏感,所以在选择了一个合理的悬架结构的基础上,再进行有针对性的调校是十分必要的,那什么才是最适合超跑的悬架结构呢?

——双叉臂悬架

双叉臂悬架大家并不陌生,在很多普通车辆上都可以寻觅到它的身影,但同时它又是最适合超跑所使用的一类悬架形式。


『标准的双叉臂悬架结构』
标准的双叉臂悬架由两个A字臂和充当支柱的减震器所组成,串连在一起的减震器和螺旋弹簧充当了支柱和转向主销的角色,上下A字臂负责吸收横向力。从结构上来说,双叉臂悬架可谓是最坚固的独立悬架。其中上下两根A字臂都拥有类似三角形的稳定结构,不仅拥有足够的抗扭强度,同时上下两根叉臂可以为车辆提供很好的横向支撑,这在车辆高速过弯时,可以为其提供更为精准的定位。

车轮的四个定位参数(主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前轮前束)对于车辆的行驶性能,特别是车辆的操控性能影响很大。车辆在运动过程中,这几个数值也在随时发生着变化,一旦其超出合理范围,就会导致车辆的操控性能大幅降低。而双叉臂悬架中的这几项定位参数都是精确可调的,且由于双叉臂结构在设计之初就拥有较高的自由度,工程师可以对双A字臂的铰接点以及双A字臂的长短进行合理设计,就可以将定位参数的变化范围缩小,从而提升了车辆的整体操控稳定性。


『玛莎拉蒂GT的前后悬架都为双叉臂结构』
车辆悬架结构的设定初衷,就是始终让轮胎都与地面拥有最大的接触面积,这也就是说,只要车轮定位参数的变化值较小,就可以使车轮在运动过程中可以在较大范围内与地面保持一定角度的垂直状态,从而拥有更出色的贴地性能,因此时至今日,前后双叉臂悬架依然是绝大部分超级跑车的首选形式。
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 楼主| 发表于 2012-10-20 11:52 | 只看该作者
——多连杆

多连杆式悬架通常是指由三根或三根以上连杆构成的悬架结构,由于每根连杆都可以提供对车轮的定位,因此该悬架结构可以使车轮具有更加可靠的行驶轨迹。

以常见的五连杆式后悬架为例,其五根连杆分别为:主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂。它们分别对各个方向产生作用力。比如,当车辆进行左转弯时,后车轮的位移方向正好与前转向轮相反,如果位移过大则会使车身失去稳定性,摇摆不定。此时,前后置定位臂的作用就开始显现,它们主要对后轮的前束角进行约束,使其在可控范围内;相反,由于后轮的前束角被约束在可控范围内,如果后轮外倾角过大则会使车辆的横向稳定性降低,所以在多连杆悬架中增加了对车轮上下进行约束的控制臂,一方面是更好的对车轮定位,另一方面则使悬架的可靠性和韧性进一步提高。

正因为多连杆悬架具备多根连杆,并且连杆可对车轮进行多个方面的控制,因此在后期调校上就可以对车轮进行更为精准细致的匹配定位。不过多连杆悬架要达到非独立悬架的耐用度,始终需要保持连杆不变形、不移位,在材料使用和结构优化上是十分考究的。

簧下质量与悬架系统的轻量化

前面我们单纯的从结构上对超跑上常见的两种悬架进行了解读,接下来我们说一说有关簧下质量以及悬架系统轻量化对超跑行驶性的影响。

簧下质量通常是指不由悬架系统中的弹性元件所支撑的质量,一般包括有车轮、弹簧、减震器、悬架系统以及其它相关部件等。更小的簧下质量也意味着该车拥有更好的乘坐舒适性,同时悬架系统也会拥有更好的动态响应能力,从而提升车辆的操控性,对于超级跑车而言,减轻簧下质量所追求的就是第二个结果。

我们会看到超级跑车采用各种铝制连杆、轻量化的锻造轮圈、陶瓷式刹车盘等。更轻的簧下质量其实就相当于百米运动员穿着一双超轻的跑鞋,更小的运动惯量带来的是更好的加速性能。那么除了在材料上尽量减重处理外,还有没有其它办法来进一步降低簧下质量呢?

水平悬架系统

通常弹簧和减震器是属于簧下质量的范畴,但是通过巧妙的机械结构可以将它纳入到车身结构上,这就是源于赛车的水平悬架系统。

从图中可以看到采用了推杆式水平悬架系统的兰博基尼LP700,其中每个车轮只依靠一根推杆匹配较硬的弹簧设定来支撑车身重量。这种设计的巧妙在于将原本属于簧下质量的弹簧和减震器划归到簧上质量的范畴里,减轻的簧下质量为车辆提供了更广阔的调校空间,使车辆拥有更好的操控性。

后期调校——在两个极端中寻求平衡点

针对底盘系统的调校始终是一项极其复杂的系统性工程,你无法单独把某一个部件拿出来进行调整,即使你可以把每一个部件都调整到极其完美的状态,但是当它们组合在一起时,往往却并不是你想要的结果,甚至会很糟糕。

简单来说,相对软一点的悬架设定会让车辆在弯中拥有更好的机械抓地力,但是这会降低车辆对驾驶者动作的敏感度,或者说,车辆不那么灵活了。相反,相对较硬的悬架设定会使车辆在弯中的机械抓地力降低,但车辆变得更为敏感,车头的指向性也会得到改善,对于工程师而言,你无法兼顾所有美好的事情,而必须根据设计的初衷在机械抓地力与转向的灵敏性之间做出妥协。

全文总结:

对于超级跑车而言,具有合理刚性的车身结构是悬架系统得以发挥潜能的先决条件,而现今超跑所使用的悬架结构主要还是集中于双叉臂和多连杆结构上,不过它们在材质的轻量化、悬架结构精准的匹配定位上是普通车辆所望尘莫及的。然而在追求更为极致的操控道路上,相信水平悬架系统在未来会更多的应用于超级跑车上。

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难得一见的好帖子,好好学习中~~~~
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