很多消費者看了網上的一些車評文章和視頻,都説某某車操控靈敏度好,“指哪打哪”。但是它們自己開試駕車的時候,哪裏知道什麼叫“指哪打哪”,再絕大多數消費者眼中,只要轉方向盤車子能轉彎就算指哪打哪了。
所以今天我就要跟大家講講,這個“指哪打哪”到底是個什麼概念,它和車身到底有些怎樣的關係。另外很多人關注的車內隔音問題,又會和車身有些什麼關係呢?
很多人認為汽車的運動就是三個狀態:加速/倒車、剎車和轉向。但是跟操控相關的維度分析,上面説到的僅僅是一部分。如果給汽車安放一個三維座標系,它在運動的過程中就會繞這三個座標軸旋轉。
繞Z軸旋轉的叫做偏航,這就是汽車轉向的維度。通常我們説一輛車轉向特性偏向裝箱過度或者不足,就是指這輛車在偏航這個維度中旋轉的快慢。
繞Y軸的旋轉叫做俯仰,就是汽車加速時的抬頭和剎車時的點頭。
繞X軸的旋轉叫做翻滾,我們常説的過彎側傾就就是對翻滾的描述。
一般來説,除了直線加速和剎車,三個維度的旋轉運動都會兩個或三個同時發生。
所以我們説的“指哪打哪”又是什麼意思呢?就是轉向時車身對轉向信號的反應夠快。駕駛員轉動方向盤,車身就能迅速開始轉向動作。不要以為這個動作很簡單,其實對於汽車來説是個比較複雜的過程。
前輪開始轉向後會拉住車頭,但車頭因為慣性和重心的存在會往彎外傾斜,這就是過彎側傾。此時車身與懸掛連接的位置(副車架或底盤)也會因為懸掛的拉扯而產生變形。
相比車身、底盤等部件,懸掛是非常柔軟的。所以通常在汽車懸掛設計和研發中,會將車身和底盤看作是不會變形的剛體。
但實際上,車身和底盤並不是不會變形的剛體,它們的軟硬會直接影響操控性能。
在剛才的轉向動作中,車身的前縱梁和後縱梁是受力的主要部分,他們在過彎時主要受側向和縱向的力,其中縱梁受側向力時的變形表現,是影響車輛操控性的一大因素。
而對於承載式車身而言,副車架也是主要的受力部件,副車架的剛性也會對操控產生重要影響。
一個較軟的車身或副車架,容易給駕駛者帶來不安定感,也就是車輛的動作會和駕駛者的預期不符,這就會導致駕駛者對車輛的操控不自信。
所以,該如何強化車身和底盤,從而讓車輛的操控性更好呢?
在大部分承載式車身中,主要與操控性相關的縱梁、邊梁和橫樑的組合,本質上是個由各種四邊形組合而成的框架結構。而四邊形結構是不夠穩定的。
讓它變的穩定其實非常簡單,變成三角形結構就可以了。所以很多車企為了增強車身剛性,會在底盤加裝這樣的斜向的加強杆。
另外,對於接合位置的加強也是增強底盤和車身剛性,提高操控穩定性的一大方法。比如增加梁接合位的焊點、焊條或結構粘合劑數量,增加固定螺栓數量都能改善車身的剛性。
所以有些車企經常宣傳自己的車身焊點焊線數量增加多少提升了車身剛性,也是有一定道理的。
很多人覺得行駛噪音和振動這件事情只要給車堆上更多的隔音材料就好了,殊不知車身也和NVH有着相當高的相關性。
一般來説車輛的噪音來源有路噪、風噪和發動機噪音,風噪可以通過空氣動力學設計解決,發動機噪音可以通過機腳和發動機艙隔音解決,而路噪和車身的相關性是最高的,對於車內噪音的影響一般也是最大的。
輪胎振動產生的路噪會通過車身傳遞到車內,一般來説聲音通過剛體傳遞的速度更快,而且衰減能力更低。所以剛性更高的車身更容易將路噪傳遞到車內。
説到這裏肯定會有人問:這會不會和上面提到的,為了操控性而提高車身剛性相矛盾,從而導致操控性和NVH不能同時兼顧呢?答案是否定的。
上文也提到了,和操控性相關的車身剛性主要是側向的車身剛性,而路噪是從下往上傳遞的,主要和車身的豎向剛性相關。所以在允許的範圍內,車身豎向剛性越低越有利於減少路噪,而高側向剛性則有利於操控。
但作為一個框架結構,車身的豎向剛性很難被降到一個較低的水平。所以在實際中工程師很多時候不是直接將車身本身的豎向剛性降低,而是通過增加多種緩衝裝置來隔絕或者緩衝噪音和振動。
首先是襯套。目前很多車型會在懸掛連接處、副車架連接處使用橡膠襯套。橡膠襯套可以緩衝從車輪,到懸掛,再傳遞到車身的振動上有比較大的作用。但是,橡膠襯套也不能太軟,否則零部件運行時就會出現比較大的位移,從而影響其他方面的性能。
所以為了進一步減少車身本身的振動,車身上還設計了不少的阻尼塊。阻尼塊就是通過與車身進行柔性連接(比如橡膠)來緩衝車身產生的振動。
另外,基於同樣的原理,在車身上使用具有緩衝作用的粘合劑同樣也有隔絕噪音和振動的作用。比如在馬自達CX-30上,這些粘合劑主要解決的是大面積鋼板無法確保剛性並容易發生共振的問題,通過剪切變形,粘合劑吸收振動並轉化為熱量來緩衝這些振動,從而達到降低車內噪音和振動的效果。
操控性和舒適性,這兩個特性在過去可能一直無法兼得,但是隨着車身技術的發展,這兩個長久以來無法兼顧的特性會逐漸得到兼顧。
這也是科技的發展給汽車性能帶來的紅利,現在的汽車用上了更加高科技、低成本的材料,同時研發方式也從過去的手繪CAD到電腦輔助設計和模擬。感謝科技的發展,讓我們開上了更好的汽車。