非承載式汽車高速駕駛是否穩定,這種結構有哪些優缺點呢?

2020-12-11 汽車科學島

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內容概述:

非承載式車身概念決定汽車行駛穩定性的八大因素越野汽車愛好者對於汽車車身結構與行駛穩定性的問題比較關注,想要汽車具備越野能力則需要非承載結構車身,而此類車輛的高度普遍超過1.8米,過高的重心似乎會影響公路行駛的穩定性,真的會是這樣嗎?

解析問題應當全面一些,單純從重心和寬高比分析是不會有準確答案的,不過在此之前還是先來了解一下這種結構的優缺點吧。

01基礎知識

汽車五大總成包括:發動機,變速箱,轉向機,懸架系統與車身框架。這是普通承載式車身的核心,其中前四大總成均固定於車架上,由鋼板衝壓焊接的車架不僅要負責載重,同時要承受路面起伏的衝擊,但是這種結構的抗扭剛度普遍比較低,所以只適合平整道路駕駛而不適合越野。

普通的轎車、SUV與MPV三大車型均以承載結構為主,畢竟此類車型是不會用于越野的。

重點:非承載式車身的結構就像是「饃夾肉」,上中下可以分為三個部分。

車架底盤懸架所謂非承載實際為多出獨立布局的底盤,五大總成都是安裝在底盤上;底盤是有大量的優質鋼材打造,具備數萬牛米每度的抗扭極限。說白了就是頻繁的大幅度扭轉,衝擊的只是底盤;且底盤並不容易變形,而車架自然也不容易變形,那麼這種結構除了越野和載重能力強的優點以外,有沒有比較突出的缺點呢?

凡事都有兩面性,有優點就必然有缺點;多出的底盤有數百公斤的重量,車身增重會讓車輛的油耗提升很多——標準大約為每增加100kg,油耗增長0.5L/100km。

不過油耗的影響只是一方面,更重要的是車架是安放在底盤之上的, 這就是車身整體高度總會比普通城市SUV高一些的原因;而重心高必然會一定程度的影響高速行駛的穩定性,尤其是越野車型(包括皮卡)的問題比較突出。

02八大因素

1:重心必然影響行駛穩定性。

原因在於車身的重心就像是「槓桿原理」中的「杆」,從重心高度到底盤的位置可以理解為「作用力臂」,從底盤到車輪則為阻力臂;用槓桿撬動物體時,力臂越長則撬動相同程度所需要的力就會越小,反之在作用力相同的前提下,力臂越長車身傾斜的角度就會越大。所以重心高的汽車,在高速轉彎時的側傾程度會比較誇張。

2:減振系統會影響行駛穩定性。

之所以說越野車型的高速行駛穩定性「更」差,原因是此類車型使用的減振器阻尼小,螺旋彈簧或扭杆彈簧的壓縮行程大,而且硬度往往比較低。汽車越野時總要行駛在非常不平整的路面上,想要降低車身傾斜的程度,則需要讓彈簧可以大幅度的壓縮和伸長;具備這種特點的減振系統,在鋪裝路面行駛時就難以控制側傾。

3:軸距同樣存在相當程度的影響。

越野車的特點是軸距普遍比較短,因為軸距越短則縱向通過角就會越大,也就是更加不容易託底;但是軸距短則轉彎時的慣性作用力對車身姿態的影響會更大,其實也是增加了側傾程度。而長軸距有效均衡了橫向作用力與慣性作用力,車身受力的角度決定了平穩性會更好,這就是轎跑車的軸距都會很大的原因。

4:轉向系統會影響駕駛感受。

越野車型普遍使用「液壓助力轉向系統」,該系統與電子助力系統不同,電子助力是時速越高方向越重,但液壓助力反而會隨著胎壓因摩擦起熱的自動升高而變輕。這種助力系統會在高速行駛時比較輕鬆的晃動,同時也存在略大一些的虛位(電子液壓助力例外);而輕微的轉向角變化,對於慣性力的運動趨勢也會有一定影響。

5:驅動系統影響轉向精準性。

非承載式車身一般都會採用前置後驅或縱置四驅,那麼優秀的越野車就不見得會有過差的駕駛感受了;因為這種驅動平臺的特點是前後輪垂直壓力相當,且後驅和分時四驅,以及具備2H模式的全時或適時四驅汽車,在以後輪驅動時都會有更清晰的轉向感受,因為前輪不輸出轉矩則受到的幹擾會更少,從這一角度分析反而是承載式的前驅汽車普遍比較差。

6:輪胎會影響操控性穩定性。

並不是所有的非承載後驅或四驅汽車都有理想的穩定性,因為越野車型普遍使用AT全地形輪胎,或者MT泥地輪胎,皮卡多為LT載重輪胎;這三種輪胎的鋪裝路面抓地力普遍都很差,反而是普通的HT公路輪胎會理想一些。至此基本可以確定非承載式越野車的高速穩定性確實差,而且還有兩個原因。

7:空氣動力學與底盤紊流問題。

很多普通承載式轎車的高速駕駛感受也會有些「飄」,原因正在於設計沒有按照空氣動力學的標準;比如從中網進入的氣流在發動機艙匯聚後形成紊流,車頭底部沒有導流板(發動機護板),結果是底盤下方有強大的紊流,這是會影響車身穩定性的。越野車型的底盤總會加裝一些亂七八糟的配置,升高離地間隙後會有更大的底盤紊流;且車身受到的側面橫風也會比較大,穩定性總是會很差。

8:整備質量對穩定性的影響最大。

大型客貨車都是非承載式結構,然而駕駛這些車型會感覺不穩嗎?物體的質量越大則運動中的慣性作用力越強,異常方向的作用力對運行軌跡的影響當然會越小;所以這些動輒十幾甚至幾十噸的車輛會相當穩定。

但是越野車型的整備質量平均不過兩噸左右,底盤紊流、側面橫風、偏軟懸架、特殊輪胎、轉向虛位,在加上比較短的軸距,這種車型想要有非常理想的高速駕駛體驗則不現實。不過凡事有得必有失,這些車最起碼能做到越野能力或載重能力強,換個角度看待這些車還是可以接受的吧。

編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權發布

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