简单分析科尼赛克的底盘设计
2018-02-24 09:56:57· 作者:CLauto酷乐汽车
Agera RS 是 2015 年在日内瓦车展亮相的车型。其的基础版本是 Agera R。Agera RS 搭载一台 5.0 升双涡轮增压 V8 引擎,可在普通汽油情况下提供 1160hp 马力,更有后期被称为 MegaWatt 的升级包可将引擎推至 1341hp。
今天,小编给大家简单分析科尼赛克的底盘设计。
首先自然要普及一下这台背景车辆的信息。
Agera RS 是 2015 年在日内瓦车展亮相的车型。其的基础版本是 Agera R。Agera RS 搭载一台 5.0 升双涡轮增压 V8 引擎,可在普通汽油情况下提供 1160hp 马力,更有后期被称为 MegaWatt 的升级包可将引擎推至 1341hp。
和所有科尼赛克车一样,Agera RS 采用的是中后置引擎,后轮驱动的方式,变速器则为一台 7 速双离合变速器。
在这张图上,你可以看到底盘的隔热罩,电池等一些设备已经装在了车辆上。
在这一步骤上,科尼赛克的工程师们需要给这台车安装很多用于冷却的管道以及 HVAC 系统。而电缆的安装也会在这一步完成。所有的电缆的设计和安装都是由科尼赛克工程师独立完成。
副框架是在瑞典本地设计并制造出来的。副框架将承载包括变速箱,引擎,转向,刹车和悬挂等部件,这些部件将最终通过副框架连接到车身上。
在下图中,你可以看到前副框架和悬挂连接到车辆底盘上。
OK,下面让我们进入技术解析阶段。
科尼赛克将开始解释以上部件的设计思路以及其在 Agera RS 中的作用。
毕竟,是这些部件才能保证这台科尼赛克将巨大的引擎动力传递到地面上,并且无论在攻弯还是跑直线的时候都能将自己牢牢的按在地上。
下图是科尼赛克的后部直观图,也是我们即将开始讨论的技术重点。
Wishbone(叉臂结构)
(双)叉臂结构是科尼赛克悬挂的重中之重。双叉臂有好多不同的名字,你可以叫它双 A 臂,双横臂等等。下图是科尼赛克双叉臂悬挂的清晰大图。
科尼赛克的双叉臂是根据科尼赛克的要求在德国的 CP Autosport 进行量身定做的。
这家公司同时也为诸多的究极跑车(hypercar)提供类似的服务。科尼赛克的双叉臂和副框架是采用无缝铬钼合金钢进行打造的。
对于悬挂而言,铬钼合金钢是现阶段强度最高,重量最轻的的材质,因此是悬挂最佳的材质。那么,碳纤维能做悬挂的材料吗?
科尼赛克会在后面给出答案。
之所以科尼赛克的操纵能够如此出色的原因是其的双叉臂非常非常非常非常非常非常长。这套双叉臂的长度大大的超出了同类型民用车的范畴。
更长的双叉臂早轮胎运动的时候保证了更小的轮距间偏差。这保证了轮胎运动的时候有更小的侧向滑动的趋势,由此保证了车辆的稳定性。
换句话说,这意味着
轮胎会有着更小的磨损
科尼赛克会有更好的循迹性
后部双叉臂俯视图。
当车辆遇到不平的路面的时候,悬挂系统允许上下运动。
你会希望悬挂系统有着出色的上下运动能力,但是你绝对不会希望悬挂会前后运动。双叉臂可以行成平行四边形。当你的双叉臂越长,在悬挂的正常行程内的前后移动就会越少。
肯定会有人问,其他车辆也使用双叉臂吗?
很多民用车都会采用双叉臂结构。而双叉臂的特性导致如果你需要一个非常长的双叉臂,这个双叉臂必须要非常宽,这进一步挤占了宝贵的底盘空间。
因此这些车辆由于需要和车辆空间结构进行妥协,它们的双叉臂都设计的非常短。
在科尼赛克的设计中,引擎和变速箱极端紧凑。这两个部件是如此紧凑以至于科尼赛克有着充足的空间进行长双叉臂的设计。
如果不清楚科尼赛克引擎设计的同学可以去翻翻我们之前的文章。而这种长双叉臂的设计最终为科尼赛克的操纵性打下了最坚实的基础。
Upright
双叉臂连接到 upright 的外侧。
Upright 对轮轴轴承分外重要。和其他的车辆相比,科尼赛克的轮轴轴承的尺寸是超级大,因此 upright 的尺寸也相当之大。
在如此大的尺寸下,理论上这些部件都会非常重。
科尼赛克也采用了通用的办法,偷轻。从背后来看,这部分的部件都是中空的。当然,这是保证整个部件仍然能够维持最大的强度前提下尽可能的进行轻量化处理。
轮轴轴承
科尼赛克的轮轴轴承的尺寸是现在汽车世界最大的。达到了足足 240mm。
科尼赛克的轮轴轴承采用了球状轴承单元。
也由于巨大的尺寸,这套轴承有着更多的滚轴。有些人可能会认为过多的滚轴会增加摩擦力。但事实是相反的。更多的滚轴意味着更小的负荷,更小的负荷意味着更低的摩擦力,更低的摩擦力意味着更快的速度,更小的热量。
实际上,如果你的车速能够经常达到 400km/h,你会需要这种类型的轴承单元以应对可怕的压力和热量。
总结一下这种轴承的优点
更小的热量,更低的阻力,更低的磨损概率和更棒的燃油性。
更大的尺寸保证了更坚硬的材质。和更大尺寸的 upright 结合起来,这套轴承可以最大程度的帮助双叉臂悬挂。双叉臂,就如我们上文所说的,主要的目的是减少侧向移动来保证更佳的循迹性。如果侧向移动由于过小的 upright 和轴承出现的话,这套双叉臂的设计会毫无意义。
这台车的在高速下非常稳定。
这是因为这个悬挂的特殊几何学设计导致整台车不会有侧向的运动,因此保证了即使车手双手不介入,这台车也能自行循迹。
轴瓦
科尼赛克选择了滚针轴瓦(needle bearing),小 C 也不知道国内是不是叫这个名字。
这套轴瓦增加了悬挂的刚性和硬度,减少静摩擦和滞后现象(零件被其使用的方式改变形状的趋势,' 静摩擦 ' 是趋于防止静止表面运动的摩擦力)。
同时,滚针轴瓦可以进一步和底盘,悬挂其他部件配合,提供一个舒适的驾驶环境。
提供一个舒适驾驶环境的重要因素是重量。科尼赛克是一台非常轻的车,或者,更加专业的解释,科尼赛克有着非常轻的碳纤维的轮毂。
这些轻量化的轮毂,配合上大尺寸,低阻力的轴承,以及超长的双叉臂悬挂,意味着在车辆在经过不平整的路面的时候,悬挂会非常迅速的进行调整。
由于长悬挂的设计,科尼赛克的悬挂行程变化会非常低,配合上轻量化的部件设计,车辆最终对路面的反应会前所未有的迅速,因此保证了非常舒适的驾乘和精确的操控感受。
同时,科尼赛克特殊的 O-ring 结构保证了滚针轴瓦不会对某一个方向有偏好,而是在旋转的时候保持稳定。
防倾杆
绝大多数防倾杆都如下图所示。
但是科尼赛克研发的防倾杆则和一般的防倾杆有所区别,它是一个 Z 形。请注意看下图的 Z 形防倾杆。
这套防倾杆是科尼赛克在初期研发就开始不断进化的部件。Z 形防倾杆只有一个中心点,而传统的防倾杆有两个中心点。这个单中心点的设计减少了摩擦从而增加了精确度和响应速度。
这套防倾杆的中间部分是钢制结构,两侧则采用了碳纤维结构。当车轮有移动的时候,碳纤维结构推动中央钢制结构,而钢材本身会有一点点的形变但是最终会被材料本身和两侧的力度所抵消。
这仍然是一个基于扭力的结构,就和传统的 U 型结构的防倾杆一样。
但是,科尼赛克所选择的材料,缺少 drop-link 的设计以及相应特殊角度的应用保证 Z 型防倾杆会提供更为渐进的响应。科尼赛克的防倾杆采用了轻量化的设计,因此仅仅只有传统防倾杆五分之一的重量,这也保证了更快更精准的响应。
减震器
减震器来源于 Ohlins,这是一家瑞典的品牌。但是,这不是普通的 Ohlins。
当减震单元到达科尼赛克的工厂的时候,原厂的控制单元会被更换成科尼赛克的定制电子控制单元以保证更好的回弹和震动吸收。
电路板和处理器均为科尼赛克自己的设计因此科尼赛克的工程师可以更好的和车辆交流。在这种情况下,科尼赛克可以更好地收集关于车辆的信息。
比如在赛道上,科尼赛克的工程师可以实时收集车辆信息并进行重新编程以保证更棒的赛道表现。这种再编程可以在网络上完成,也可以工程师们实地完成,不管车辆在世界哪个角落,科尼赛克都可以提供最好的支持。
虽然在这个世界上存在很多的主动式减震系统,但是没有一个一家的系统能够达到科尼赛克这种对减震独立的电子系统控制以及远程编程能力。
在每一个弯道,车辆的减震都会记录车辆高度,回弹,吸收等一系列参数。
简单来说,当你冲向一个弯道的时候,系统可以提前半秒自动预载减震单元的设置,从而提供最佳的抓地力和保证最佳的转向感受。
当然,这需要很多工作,但是在科尼赛克一切都是可能的。
三倍减震(triplex)
这个三倍减震自然是直译。
科尼赛克使用这个名字的意思是,科尼赛克在车辆后部拥有第三套减震系统。这个减震系统的目的是为了提供防止车辆下坠(anti-squat)对悬挂的引擎。
车辆在急加速的时候由于惯性因素,车辆后部会下坠。而刹车的时候,车辆前部会出现点头的现象。
对于刹车时候车辆点头的因素,科尼赛克采用了优化双叉臂悬挂的方式。
你将双叉臂以一个特殊的角度,而不是将其完全水平放置的方式来抵消 " 点头 " 的效应。再强调一下,之所以科尼赛克能够如此设计的原因来源于其超长的双叉臂结构。
在后部则没有采用这种设计。
一开始,科尼赛克认为原有的悬挂能够轻松应对车辆的马力和抓地力的需求。但是,当引擎的马力来到了 1100hp 的时候,科尼赛克遇到了越来越多的下坠问题。
这种下坠其实是一把双刃剑。好处是,车辆的重量集中到了后部,因此后轮会得到更大的抓地力。坏处是,车辆前部的平衡被破坏,车辆的操控会大打折扣。
这也是为何 Triplex 被运用的原因。
当你原地全油门起步的时候,车尾会下坠,因此这时候你想要将后部稍微升起一段距离以抵消车位下坠的趋势。而传统的减震器会处于被压缩的状态。
这时候,科尼赛克 Triplex 会介入来抑制这个趋势。由于特殊的设计,只有在加速的时候,也就是两侧的减震器都被压缩的时候,triplex 才会介入。
当车辆攻弯的时候,也就是一侧减震器被压缩的时候,triplex 是不会工作的。同时 Triplex 还可以和防倾杆一起工作,当行驶在不平整的路面的时候,其用于抑制防倾杆。
而攻弯的时候,triplex 则不会抑制防倾杆的作用。
首先自然要普及一下这台背景车辆的信息。
Agera RS 是 2015 年在日内瓦车展亮相的车型。其的基础版本是 Agera R。Agera RS 搭载一台 5.0 升双涡轮增压 V8 引擎,可在普通汽油情况下提供 1160hp 马力,更有后期被称为 MegaWatt 的升级包可将引擎推至 1341hp。
和所有科尼赛克车一样,Agera RS 采用的是中后置引擎,后轮驱动的方式,变速器则为一台 7 速双离合变速器。
在这张图上,你可以看到底盘的隔热罩,电池等一些设备已经装在了车辆上。
在这一步骤上,科尼赛克的工程师们需要给这台车安装很多用于冷却的管道以及 HVAC 系统。而电缆的安装也会在这一步完成。所有的电缆的设计和安装都是由科尼赛克工程师独立完成。
副框架是在瑞典本地设计并制造出来的。副框架将承载包括变速箱,引擎,转向,刹车和悬挂等部件,这些部件将最终通过副框架连接到车身上。
在下图中,你可以看到前副框架和悬挂连接到车辆底盘上。
OK,下面让我们进入技术解析阶段。
科尼赛克将开始解释以上部件的设计思路以及其在 Agera RS 中的作用。
毕竟,是这些部件才能保证这台科尼赛克将巨大的引擎动力传递到地面上,并且无论在攻弯还是跑直线的时候都能将自己牢牢的按在地上。
下图是科尼赛克的后部直观图,也是我们即将开始讨论的技术重点。
Wishbone(叉臂结构)
(双)叉臂结构是科尼赛克悬挂的重中之重。双叉臂有好多不同的名字,你可以叫它双 A 臂,双横臂等等。下图是科尼赛克双叉臂悬挂的清晰大图。
科尼赛克的双叉臂是根据科尼赛克的要求在德国的 CP Autosport 进行量身定做的。
这家公司同时也为诸多的究极跑车(hypercar)提供类似的服务。科尼赛克的双叉臂和副框架是采用无缝铬钼合金钢进行打造的。
对于悬挂而言,铬钼合金钢是现阶段强度最高,重量最轻的的材质,因此是悬挂最佳的材质。那么,碳纤维能做悬挂的材料吗?
科尼赛克会在后面给出答案。
之所以科尼赛克的操纵能够如此出色的原因是其的双叉臂非常非常非常非常非常非常长。这套双叉臂的长度大大的超出了同类型民用车的范畴。
更长的双叉臂早轮胎运动的时候保证了更小的轮距间偏差。这保证了轮胎运动的时候有更小的侧向滑动的趋势,由此保证了车辆的稳定性。
换句话说,这意味着
轮胎会有着更小的磨损
科尼赛克会有更好的循迹性
后部双叉臂俯视图。
当车辆遇到不平的路面的时候,悬挂系统允许上下运动。
你会希望悬挂系统有着出色的上下运动能力,但是你绝对不会希望悬挂会前后运动。双叉臂可以行成平行四边形。当你的双叉臂越长,在悬挂的正常行程内的前后移动就会越少。
肯定会有人问,其他车辆也使用双叉臂吗?
很多民用车都会采用双叉臂结构。而双叉臂的特性导致如果你需要一个非常长的双叉臂,这个双叉臂必须要非常宽,这进一步挤占了宝贵的底盘空间。
因此这些车辆由于需要和车辆空间结构进行妥协,它们的双叉臂都设计的非常短。
在科尼赛克的设计中,引擎和变速箱极端紧凑。这两个部件是如此紧凑以至于科尼赛克有着充足的空间进行长双叉臂的设计。
如果不清楚科尼赛克引擎设计的同学可以去翻翻我们之前的文章。而这种长双叉臂的设计最终为科尼赛克的操纵性打下了最坚实的基础。
Upright
双叉臂连接到 upright 的外侧。
Upright 对轮轴轴承分外重要。和其他的车辆相比,科尼赛克的轮轴轴承的尺寸是超级大,因此 upright 的尺寸也相当之大。
在如此大的尺寸下,理论上这些部件都会非常重。
科尼赛克也采用了通用的办法,偷轻。从背后来看,这部分的部件都是中空的。当然,这是保证整个部件仍然能够维持最大的强度前提下尽可能的进行轻量化处理。
轮轴轴承
科尼赛克的轮轴轴承的尺寸是现在汽车世界最大的。达到了足足 240mm。
科尼赛克的轮轴轴承采用了球状轴承单元。
也由于巨大的尺寸,这套轴承有着更多的滚轴。有些人可能会认为过多的滚轴会增加摩擦力。但事实是相反的。更多的滚轴意味着更小的负荷,更小的负荷意味着更低的摩擦力,更低的摩擦力意味着更快的速度,更小的热量。
实际上,如果你的车速能够经常达到 400km/h,你会需要这种类型的轴承单元以应对可怕的压力和热量。
总结一下这种轴承的优点
更小的热量,更低的阻力,更低的磨损概率和更棒的燃油性。
更大的尺寸保证了更坚硬的材质。和更大尺寸的 upright 结合起来,这套轴承可以最大程度的帮助双叉臂悬挂。双叉臂,就如我们上文所说的,主要的目的是减少侧向移动来保证更佳的循迹性。如果侧向移动由于过小的 upright 和轴承出现的话,这套双叉臂的设计会毫无意义。
这台车的在高速下非常稳定。
这是因为这个悬挂的特殊几何学设计导致整台车不会有侧向的运动,因此保证了即使车手双手不介入,这台车也能自行循迹。
轴瓦
科尼赛克选择了滚针轴瓦(needle bearing),小 C 也不知道国内是不是叫这个名字。
这套轴瓦增加了悬挂的刚性和硬度,减少静摩擦和滞后现象(零件被其使用的方式改变形状的趋势,' 静摩擦 ' 是趋于防止静止表面运动的摩擦力)。
同时,滚针轴瓦可以进一步和底盘,悬挂其他部件配合,提供一个舒适的驾驶环境。
提供一个舒适驾驶环境的重要因素是重量。科尼赛克是一台非常轻的车,或者,更加专业的解释,科尼赛克有着非常轻的碳纤维的轮毂。
这些轻量化的轮毂,配合上大尺寸,低阻力的轴承,以及超长的双叉臂悬挂,意味着在车辆在经过不平整的路面的时候,悬挂会非常迅速的进行调整。
由于长悬挂的设计,科尼赛克的悬挂行程变化会非常低,配合上轻量化的部件设计,车辆最终对路面的反应会前所未有的迅速,因此保证了非常舒适的驾乘和精确的操控感受。
同时,科尼赛克特殊的 O-ring 结构保证了滚针轴瓦不会对某一个方向有偏好,而是在旋转的时候保持稳定。
防倾杆
绝大多数防倾杆都如下图所示。
但是科尼赛克研发的防倾杆则和一般的防倾杆有所区别,它是一个 Z 形。请注意看下图的 Z 形防倾杆。
这套防倾杆是科尼赛克在初期研发就开始不断进化的部件。Z 形防倾杆只有一个中心点,而传统的防倾杆有两个中心点。这个单中心点的设计减少了摩擦从而增加了精确度和响应速度。
这套防倾杆的中间部分是钢制结构,两侧则采用了碳纤维结构。当车轮有移动的时候,碳纤维结构推动中央钢制结构,而钢材本身会有一点点的形变但是最终会被材料本身和两侧的力度所抵消。
这仍然是一个基于扭力的结构,就和传统的 U 型结构的防倾杆一样。
但是,科尼赛克所选择的材料,缺少 drop-link 的设计以及相应特殊角度的应用保证 Z 型防倾杆会提供更为渐进的响应。科尼赛克的防倾杆采用了轻量化的设计,因此仅仅只有传统防倾杆五分之一的重量,这也保证了更快更精准的响应。
减震器
减震器来源于 Ohlins,这是一家瑞典的品牌。但是,这不是普通的 Ohlins。
当减震单元到达科尼赛克的工厂的时候,原厂的控制单元会被更换成科尼赛克的定制电子控制单元以保证更好的回弹和震动吸收。
电路板和处理器均为科尼赛克自己的设计因此科尼赛克的工程师可以更好的和车辆交流。在这种情况下,科尼赛克可以更好地收集关于车辆的信息。
比如在赛道上,科尼赛克的工程师可以实时收集车辆信息并进行重新编程以保证更棒的赛道表现。这种再编程可以在网络上完成,也可以工程师们实地完成,不管车辆在世界哪个角落,科尼赛克都可以提供最好的支持。
虽然在这个世界上存在很多的主动式减震系统,但是没有一个一家的系统能够达到科尼赛克这种对减震独立的电子系统控制以及远程编程能力。
在每一个弯道,车辆的减震都会记录车辆高度,回弹,吸收等一系列参数。
简单来说,当你冲向一个弯道的时候,系统可以提前半秒自动预载减震单元的设置,从而提供最佳的抓地力和保证最佳的转向感受。
当然,这需要很多工作,但是在科尼赛克一切都是可能的。
三倍减震(triplex)
这个三倍减震自然是直译。
科尼赛克使用这个名字的意思是,科尼赛克在车辆后部拥有第三套减震系统。这个减震系统的目的是为了提供防止车辆下坠(anti-squat)对悬挂的引擎。
车辆在急加速的时候由于惯性因素,车辆后部会下坠。而刹车的时候,车辆前部会出现点头的现象。
对于刹车时候车辆点头的因素,科尼赛克采用了优化双叉臂悬挂的方式。
你将双叉臂以一个特殊的角度,而不是将其完全水平放置的方式来抵消 " 点头 " 的效应。再强调一下,之所以科尼赛克能够如此设计的原因来源于其超长的双叉臂结构。
在后部则没有采用这种设计。
一开始,科尼赛克认为原有的悬挂能够轻松应对车辆的马力和抓地力的需求。但是,当引擎的马力来到了 1100hp 的时候,科尼赛克遇到了越来越多的下坠问题。
这种下坠其实是一把双刃剑。好处是,车辆的重量集中到了后部,因此后轮会得到更大的抓地力。坏处是,车辆前部的平衡被破坏,车辆的操控会大打折扣。
这也是为何 Triplex 被运用的原因。
当你原地全油门起步的时候,车尾会下坠,因此这时候你想要将后部稍微升起一段距离以抵消车位下坠的趋势。而传统的减震器会处于被压缩的状态。
这时候,科尼赛克 Triplex 会介入来抑制这个趋势。由于特殊的设计,只有在加速的时候,也就是两侧的减震器都被压缩的时候,triplex 才会介入。
当车辆攻弯的时候,也就是一侧减震器被压缩的时候,triplex 是不会工作的。同时 Triplex 还可以和防倾杆一起工作,当行驶在不平整的路面的时候,其用于抑制防倾杆。
而攻弯的时候,triplex 则不会抑制防倾杆的作用。
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