底盘调校究竟调的是什么?

许多汽车老司机都会说,底盘调校对于一辆车很重要,好的底盘调校能给消费者一个良好的驾乘体验,能显现一个主机厂底盘开发的软硬实力。
没错,底盘调校如何去做好,真的不容易。众所周知,汽车“坐得舒服,开得稳”是一对矛盾体,乘坐舒适性和操纵稳定性往往很难协调,舒适性好的车操控性不一定好,而操控性好的车舒适性又一般。
对于底盘调校这个熟悉又陌生的名字,相信大多数人的普遍感觉是:有听说过但又讲不了太清楚,好像“黑科技”一样,很重要的东西,但不知道具体是怎么回事。
是的,即使在汽车工程师的眼里,与底盘调校息息相关的车辆动力学也算得上是一门“玄学”。
其实关于底盘调校的疑问,可以总结为两个:
一:底盘调校是什么,为何要进行?
首先,底盘是由传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统组成的,悬架系统又是行驶系统的一个重要组成部分,如图所示。
底盘调校究竟调的是什么?-有驾
从广义上来说,底盘调校是大于的悬架调校,只不过在大家认识中,底盘动态性能最主要的贡献来自于悬架,这才有了从狭义上来讲,底盘调校就差不多等同于悬架调校。
悬架调校的主要工作是对弹簧稳定杆刚度的进行匹配(悬架刚度前后匹配),并对减振器阻尼力的调校设定。
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此外连同轮胎选型,EPS匹配以及VDC标定等。这些都影响了车辆的操纵稳定性和乘坐舒适性。
底盘的操纵稳定性和乘坐舒适性,可以统称为底盘的操乘性能,简称操乘性能。
所以从某种意义来说,底盘调校或悬架调校称为操乘性能调校更为合适。
不过,这就是个名字,无论叫底盘调校、悬架调校,还是操乘性能调校,其实都可以,我们按照普通消费者习惯的“底盘调校”来称呼好了。
以上回答了底盘调校是什么,但为何要进行底盘调校呢?
从本质上来讲,底盘调校也是一种底盘设计:一种底盘优化设计和细节设计。
也就是在量产车式样锁定前,对影响底盘操乘性能的关键部品&关键特性的再设计过程,例如对影响减振器阻尼力特性的阀片组合的调校等。
既然底盘调校也是一种底盘设计,就不难理解为什么要进行了。底盘调校可以说是考察主机厂底盘开发实力的重要组成部分。
底盘调校如此重要,是否就决定了车辆操乘性能的一切呢?
这种说法是不准确的。
底盘设计是基础,就如同钻石的原石,需要真材实料,原石够大,才有机会打磨出漂亮的大钻石,底盘的基本特性越好,底盘调校的潜力才越高。
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没有经历过底盘调校优化提升的车辆,就如同没有经历过精心打磨过的原石,不能像“V”型钻石闪闪发光令人惊艳。
同时,不同的钻石打磨工艺会制作出不一样型面的钻石,不同的底盘调校也能创造出不一样的车辆驾驶风格。
底盘调校能够挖掘底盘潜力,提升操乘性能,并提供多种车辆风格的可能性。
二:底盘调校是怎么做的?
前面说到底盘调校最主要的是悬架调校,悬架调校涉及弹簧稳定杆的选型(弹簧K值,稳定杆直径)和减振器阻尼力调校(减振器阀片组合),此外还包括转向EPS调校(与转向力大小相关的T-I曲线等)等。
底盘调校与操乘性能主观评价是息息相关,主观评价贯穿了底盘调校的始终。
甚至还包括了前期的竞争车型Benchmark,工程样车的初期性能评价,性能优化对策判断,后期的动态性能联合检收,领导和客户试乘试驾,操乘性能目标达成判断等等。
底盘操乘性能主观评价,先借用下用户的评价词汇,扎实,软,硬,虚位,颠簸,飘,晃,灵敏,精准,打哪指哪等等。
理想中的操控和舒适是,日常不硬,过弯不软,急转不倾,过坑不颠,高速不飘,舒服又有驾驶乐趣等等。
我们很快也发现往往是理想很丰满,现实却很骨感。
即使是豪华品牌BBA随机拿出一款车型来,也会经常被用户疯狂吐糟,不是舒适性不够好,就是操控性一般,总之不够满意。
为什么呢?
在客户评价中,不同的车型评价各异,同一个车型的评价也千差万别,这是很多现实因素影响造成的。
首先,客户评价有时候难免是片面的、武断的,易受权威影响的,所以客户评价不可避免带有更多一些的个人感情色彩。
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其次,各汽车品牌之间品控的差别(含产品一致性,产品性能衰减等),也是一个重要影响因素。
最后,所有的底盘工程师还遇到了一个棘手的麻烦,即底盘操乘性能与其他动态性能之间的矛盾协调问题。
例如轮胎,关联了燃油经济性,操控性,舒适性,振动噪音等多项汽车动态性能。
实际的轮胎性能开发中,操控好,舒适很可能不好;舒适好,振动噪音不一定好,正所谓“鱼和熊掌不可得兼”。
对于主机厂来说,恰好轮胎就是个影响重大而又捉摸不透的“黑匣子”,非线性变化,没有准确的数学模型用于分析和预测,在实车开发测试评价中也颇具难度。
但是不管怎样,底盘操乘性能开发必须遵循一套完整的开发体系,才能为最后的底盘调校打下坚实的基础。
底盘调校究竟调的是什么?-有驾
操乘性能开发体系中包含:操乘性能客观实验和操乘性能主观评价。
其中操乘性能客观实验包括台架实验(悬架K&C实验;整车质心高、转动惯量实验;白车身横刚性及扭转刚性实验)和道路实验(操控稳态和瞬态实验和舒适性随机输入及脉冲输入实验);
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操乘性能主观评价包含操控性(直进性,应答性,安定性,车姿变化和操舵感)和舒适性(车身举动,冲击,地板振动等)。
车辆操乘性能主观评价,工程语言中专业术语众多这里不多讲。可以结合下车辆动力学坐标系简化理解下,这里参考ISO88551和DIN70000标准坐标系画了个图。
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车辆的基本运动有:
车轮的基本运动有:
由于驾驶员或乘客是处于车厢之中的,所以对车身或车体的举动变化,也是最在意和最敏感的,操控和舒适最基本的评价就来源于此。
如坐标系中车身的基本运动俯仰,侧倾,横摆(低频),对操控和舒适的评价均有非常重要的影响。
我们又都知道,
操控可分为操纵性(人主动操纵)和稳定性(抗干扰稳定);
舒适主要可分为车身控制(一阶舒适性)和车轮控制(二阶舒适性)。
那不同的车辆状态,对应的操控性、舒适性又是什么样的呢?
这里列表简要说明:
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综上,遵循底盘操乘性能开发体系,重点解决上述车辆姿态变化导致操稳和舒适性课题,就能开发出一个优秀的底盘。
以上是回答。
以下是题外话(开发案例分享)。
实际上,在撰写本文时,我也看到了另一个问题:
为什么只字不提呢?
不提的原因只有一个,那就是自信心不够。
你看优秀的车机、互联系统,优秀的被动安全性能,良好的智能驾驶辅助系统,都是国产车宣传的重点,因为这些通过1-2代车型的开发积累,是较为容易提升并达到一定的高度的。
而底盘的调校,则需要很多年的经验、knowhow积累。绝大部分国产车型的底盘行驶质感、操稳性能,是相对来说要弱一些的,但也有部分国产车的底盘是比较优秀的。
据我认识的汽车行业老司机讲,比如,小鹏P7、VV7是比较好的(但我都没开过)。
领克03+我开了一二十公里,好像还不错。
其他车型,就只有一个自己参与开发的启辰星(东风日产旗下的合资自主)印象比较深了。
当时试驾的时候,这台车还在第三轮批量试制阶段,还有一些问题没有解决,但是底盘调校是基本上完成了的。
我从清远一路开到珠海淇澳岛,全程接近200公里,既有高速路况,也有市区路况,总体感受来说:操稳、舒适比较均衡,转向手感很不错。
底盘调校究竟调的是什么?-有驾
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底盘调校究竟调的是什么?-有驾
底盘调校究竟调的是什么?-有驾
好了,跑题万里,拉回来。
现在以启辰星项目开发为案例,说明一下底盘性能开发的大致流程。
1、目标性能设定是最重要的前提
首先顾客需求分析:
启辰星对客户群体的定位,总结为:让我的家人/朋友感觉舒适和被款待,让自己感觉能够自信的应对生活,比如周末出游时,所有乘客都觉得很舒服,证明自己是个能照顾别人的能者。
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然后根据顾客需求设定性能目标:
结合顾客需求,其操控性和舒适性目标为兼顾优秀,处于竞争车型中Best水平。
性能目标位置确定后,接下来要进行一系列的目标细化和量化工作。主要是通过对前期性能基准车型及竞争车型对标,进行大量的主客观B/M工作,确定了详细的目标。
其中台架试验定量目标64项,道路试验定量目标69项,主观评价目标55项,操乘性能目标总计188项。
2、底盘平台结构
前悬架采用升级版的麦弗逊悬架,全框式前副车架6点刚性连接设计,大幅度提升悬架和车体连接横刚性。
后悬架采用多连杆独立悬架,同级独有后悬上A臂连杆,该独有设计改善了后轮随动转向,使车辆行驶更灵活更稳定。
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3、底盘调校优化
由于该车型的目标客户核心需求之一是极致的舒适。这不仅仅指的是悬架的舒适性,还包括宽大的空间等等。所以宽大的尺寸,给底盘调校带来了很大挑战。
为确保头部空间和离地间隙,意味着整车重心高相比同级高不少。
底盘调校究竟调的是什么?-有驾
整车重心高度,对于操控性和舒适性都会带来一些不利影响,特别是稳定性。如高速过弯稳定性、紧急变道的侧倾等,都很可能会极大地恶化。
那不仅要做到乘坐舒适,还要能够安心操控,就需要通过底盘调校的不懈努力,合理提高悬架的侧倾刚度,并对减振器阻尼力不断地进行匹配。从而确保车辆过弯稳定、变道侧倾小、高稳定性的同时,以达到良好的左右晃动控制和不整路的滤振,并最终实现操控性和舒适性的完美平衡。
因此,减振器阻尼力在低速段阻尼力要求适当高(良好的操纵性),高速段阻尼力适当低(良好的接地硬度,大冲击),中速段阻尼力合理平衡(操控和舒适平衡)。
根据这个要求,减振器阻尼力大小会有一个理想曲线(假设某车型开发需求的理想曲线如下图蓝色曲线),而在实际的阀片组合匹配中,理想曲线是比较难达成,更多的是初始曲线的情况。所以从初始曲线→理想曲线,需要减振器增加低速阻尼力,降低高速阻尼力。
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要达成理想的阻尼曲线,又要如何进行呢?
采用双面活塞阀体结构的减震器(抱歉网上没有找到合适的图,后续找到了再给大家展示),则有利于达成该曲线。
阀体上下两面均可以设置节流阀片,大大地增加减振器阻尼力低速段的可调整范围,为实现低速阻尼的增加提供各种可能性。同时,通过减振器支撑垫圈及阻尼阀片的合理搭配设定,实现开发所需要的减振器高速段阻尼力。
4、EPS调校
这属于操稳调校的一部分,为了方便,单独说明。
为实现优秀的转向手感,采用EPS电子随速助力的升级版本,该版本可供调整的速度范围极宽,达到0~180km/h;可供调整的速度曲线也相当密集,达到16条之多。
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EPS转向调校,也是采用主观评价和定量数据结合的手段,并结合多年来积累的操舵力数据,进行合理匹配。
操舵力大小随行驶速度的增大而线性增大,随方向盘角度的增大而线性增大。
EPS主动回正控制,复原速度适中顺畅,方向盘复原残余角小。
从而做到了操舵力大小设定合理,低速操舵力轻便,有操舵感和保舵感;高速操舵稳重安心,转向中间感好。
最终,我们得到一个什么样的结果呢?
保证车辆在紧急变线和快速过弯时,给客户提供良好的车身姿态控制,让人安心操控。
对比其他所有的竞争车型都在弯道稳定,变道侧倾等操控性能上都选择了妥协,本项目在这一点上是做的最好的。
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保证车辆过井盖,坑洼等颠簸路面时,给客户提供良好的车身姿态控制,让人舒心乘坐。
底盘调校究竟调的是什么?-有驾
随速线性增大变化的EPS操舵力设定,保证车辆低速操舵轻便顺畅,高速操舵稳重,给客户提供良好的操舵手感及操舵信心。
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以上,就是底盘调校的一些基础介绍,以及在车型开发应用的简单介绍。
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