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AMG的一千匹超跑ProjectOne上的悬架是什么原理


2019-11-04 17:50:16
• 在推杆悬架的基础之上，通过几何设定的小技巧，将悬架的侧倾和压缩运动de-couple（解耦），从而能够更好地应对hypercars前后轴大幅变化的垂直负载。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1.是什么2.为什么------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1.是什么假设你了解悬架的一些基本结构，那我们知道，在车辆转向的时候，悬架外侧被压缩，内侧被拉伸。在车辆经过减速带的时候，同时被压缩。传统悬架，如果给定弹簧和阻尼的值，悬架的侧倾和压缩运动是硬性相关的。比如侧倾刚度更高，那么过比如减速带时候的舒适性就更差。如果换一种几何设定，问题就解决了。悬架是五连杆这没什么好说的，主要是弹簧和减震几何关系的设定需要解释。下图中红色的节点是推杆机构和车身固定的点（两个红色节点高度相同），蓝色节点是悬架内连杆连接的点，和红色节点在同一刚体上，（注：节点的定义是，可以传递力但不能（或者很有限地）传递力矩）并且，相同颜色实线的长度是一样的，（照片角度问题看起来不同，实际相同）如此一来，转向时候的侧倾就变成了下图，此时只有斜置的弹簧减震起作用。过减速带时候的压缩就变成了下图，此时只有横置的弹簧减震起作用。如此一来就是解开了悬架侧倾和压缩相互之间绑死的关联，不像以前一样被束缚在一起了，并且能够（非常准确地）各司其职。任何让两侧车轮同时压缩或者拉伸（过减速带或者由于某些原因增加的前/后轴负载）的运动都由横置弹簧减震负责，任何导致两侧车轮反方向对称（转弯）的运动都由斜置弹簧减震负责。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.为什么显然如果这个系统出现在任何形式的车上，可以在实现更高舒适性的情况下还获得更好的操控。（侧倾小，同时过减震带软）但是这种悬架在Projectone这样的hypercars上出现，则并不是为了更好的舒适性，而是为了更好地应对前后轴上大幅变化的车身负载。为什么呢？这要看hypercars和普通车有什么区别，很简单，就是马力大呗。马力大会导致所谓的翘头扭矩和重心转移大。（这两者不是一回事）重心转移显而易见。所谓的翘头扭矩是在加速的一瞬间由于驱动轮扭矩的输出，车身必须发展一个大小相同方向相反的扭矩，具体的后果和重心转移一样，减轻前轮的负载，增加后轮的负载。（见下图）显然，如果动力足够大的话，这个转移的幅度还是非常可观的，此时如果前后轴垂直方向的刚度或者阻尼比例如果不够的话，就会导致，1.悬架压缩/拉伸幅度过大2.负载变化在前后轴之间震荡（注：普通车加速，后轴也是会下沉的，但是这主要是重心转移的结果（动力太小，翘头扭矩小）。唯一可观的后轴下沉是前驱车拉手刹踩油门的情况（为什么起步的时候没有松手刹就踩油门车尾会下沉？-知乎），主要是悬架几何设定的原因。虽然这里也有翘头扭矩的因素但是同样由于动力太小可以忽略不计）同样类似的，还有hypercars上的主动空气动力设施。显然，中高速时，主动尾翼能够施加上百公斤的下压力，对于重量只有一吨出头的车来说，这个下压力的后果是很可观的，同样会造成类似的问题和困扰。所以考虑到以上两个车身纵向负载的大幅变化，Hypercars需要（或者说要在必要的时候需要）传统意义上特别硬的悬架，来更好地应对大幅度的车身载荷变化。问题的关键在于，传统没有解耦的推杆悬架如果能满足这个要求的话，那么车身过弯时候的侧倾刚性就过高了，这时候有人会问，侧倾刚度高不是好事儿么？过弯不就侧倾更小车身更稳了么？也不尽然，看在什么程度和范围内。对于多数人接触的轿车/普通跑车而言，因为舒适性实用性的妥协，对于过弯操控而言，你接触得到的悬架，再硬都是过软的（GT-R那么硬的悬架下了赛道也是软的）。这个时候换更硬的悬架肯定是能增加弯道性能的。但是对于赛车/hypercars级别而言，悬架的问题是过硬，因为再软的悬架，对于过路肩/单侧轮过障碍/过颠簸路面，再软都是偏硬的。为什么偏硬不好呢？因为车轮/悬架需要一定的柔性（compliance），使得他们能够作为车身和路面之间的缓冲，起到一个连接层的作用，过硬会造成车轮接地性和机械抓地力的降低。（本质因为现实中地面不是平的，如果硬是好的话，赛车直接取消悬架就可以了）所以就悬架的软硬程度，在赛车/hypercars范畴的理想设定原则应该是，assoftaspossible，ashardasnecessary。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------所以综上所述，如果有了Projectone这种悬架，显然转向的侧倾刚度可以被设定在一个传统赛车意义上偏抓地且柔和的调教（斜置弹簧减震相对较软），同时还可以控制大扭矩和高空力导致的大幅纵向载荷变化的影响（横置弹簧减震相对较硬）。再考虑到几个减震器肯定都是可调的，这个系统的自由度确实是比较大的。当然这种悬架理论上也可以用在民用车上，但是考虑到普通轿车/跑车的定位和工况，良好调教的普通悬架已经完全可以提供足够的（运动型和舒适性的）平衡，这一切是没什么太大意义的。PS：其实印象中最早用anti-squat的hypercars是14年的One：One，1360马力比ProjectOne还大了不少。不过他这个控制侧倾和heave的自由度应该没有ProjectOne这么高（不是彻底解耦），只不过在普通push-rod悬架上加了个anti-squat的damper，但是作用还是类似的。

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