沃尔沃xc40太小了(「科个小普」前驱的电动版沃尔沃XC40,为什么它的后轮比前轮宽?)
昨晚,朋友跟我提起一件令他百思不得其解的事情:
沃尔沃XC40 RECHARGE竟然前后胎宽不一样!从最入门到最高配,纯电动的沃尔沃XC40 RECHARGE竟然都使用235/50 R19的前轮搭配255/45 R19的后轮!
沃尔沃XC40燃油版有前驱和四驱两种版本,而纯电动的RECHARGE其实也有两驱、四驱区别。两驱版是将电机布置在前轴上,是个妥妥的前驱车,而四驱高性能版则是将电机各自布置在前、后轴上。
而四驱高性能版——由沃尔沃官网数据可知——它前后俩电机型号参数一模一样,估计也不会有偏后驱的调校。而燃油版的XC40全系都配备了同样规格的235宽度的轮胎。
所以,这到底图啥?
轮胎更宽,意味着什么?
先来读读诺总写的一篇老帖——改装流言:宽胎抓地力更好?(上)
不过在这篇帖子里,诺总只说了更宽的胎宽能带来抓地力的提升,而轮胎还有一个指标“侧偏刚度”,诺总并没有提及。原理层面不展开了(因为我也忘了),这里简单说下结论:如果其他参数不变,胎宽越大,轮胎侧偏刚度也越大。
当然,借我1万个胆子我也不敢说“老板片面了”,因为如果眼睛能看清楚轮胎里的橡胶分子,你会发现所谓的抓地力、驱动力、侧向力、制动力……这些都是橡胶和地面的摩擦力,以及橡胶变形产生的弹性力。
那侧偏刚度是干什么的?
当我们转向时,轮胎会因为摩擦力、车身的惯性力产生轻微的形变,这个形变就叫做轮胎侧偏,这个侧偏量和侧向力的比值,就是侧偏刚度。也就是说,同样的轮胎侧偏角,轮胎侧偏刚度越大,车辆受到的侧向力就越大。而侧向力越大,就意味着转向越“利索”——这个“利索”是我硬编的词儿,实际情况要复杂许多,至少100个微分方程才能说清楚。
(嗯,它说清楚了……)
回到沃尔沃XC40 RECHARGE这儿——更宽的后轮带来了更大的侧偏刚度,意味着更高的侧向力极限。
所以——我又要发出那句拷问——这到底图啥?
轮胎、质心和转向特性
所有热爱汽车的人都会热衷于给某台车扣上“推头”或“甩尾”的帽子,并且把它们和前驱、后驱强绑定。
在舆论中,甩尾无疑更受欢迎,因为这样的车子开起来更有乐趣。但实际上,工程师更喜欢推头,因为这是一种稳定的状态,车辆安全性更高,所以大部分民用车辆都是微微推头的。
(你开车甩尾叫失控,高手开车甩尾就是漂移了)
但实际上,“推头”和“甩尾”的学名分别是转向不足和转向过度,加上完美的“转向中性”,统称为“转向特性”(防杠一下:学名是“前轮角阶跃输入下汽车稳态响应类型”),而转向特性不仅仅和驱动轮有关,悬架形式、车身尺寸、质量分布、轮胎性能对转向特性也有影响并且影响更大。只不过这些形式在车辆定型后就很难改变了,所以大家一般都会忽略……
呃,好像前、后驱也改不了,但它为啥没被忽略?
挖个坑吧,有空慢慢填……
在我们能改变的车辆参数中,对转向特性影响最大的无疑就是轮胎。但是轮胎并不是独立作案,它还需要一个很重要的“帮凶”——质心位置。
(只用记住两个字母,a:前轴轴线到车辆质心的距离;b:后轴轴线到车辆质心的距离)
照例是略去推导过程(其实当年也不会推导)直接上结论:
假设前轮侧偏刚度为kf,后轮侧偏刚度为kr
若a·kf >b·kr,则车辆为转向过度,车速增加时转弯半径减小,直至失控;
若a·kf =b·kr,则车辆保持中性转向,车速增加时转弯半径不变;
若a·kf <b·kr,则车辆为转向不足,车速增加时转弯半径增大;
为方便大家理解,这里我对公式做了一些修改,和书本上并不一样,懂的都懂。
即便不做严格数学推导,我们靠脑补也能明白:前轮侧偏刚度比较小,极限工况下的前轮侧向力也小,若a和b差不多长,那么转向力矩也不会太大;既然转向力矩不大,那车辆自然不愿意“扭头”、“转弯”,所以车辆就会转向不足。同理,我们也能明白转向过度的机理。嗯,你没猜错,我当年不会推导公式,全是靠脑补。
回到XC40 RECHARGE
趁大家忘记这台车之前,我们赶紧把话题带回来。
我们单看后轮变宽就能明白,XC40 RECHARGE的后轮侧偏刚度会提升,如果质心位置不变,那么它的转向特性就会变得更加不足。我没有深度体验过XC40燃油版,更没摸过纯电XC40,所以此时此刻它的转向特性到底啥样,我也说不上来。但可以确定的是,比起前后都是235胎宽的方案,前235后255的现行方案更加转向不足。
转向特性不是儿戏,它是一台车的风味基础,更牵涉到车辆的操纵稳定性,相关的试验和标准也特别多,所以照理来说工程师不可能对这个指标做大刀阔斧的修改。所以最合理的解释是只有更换更宽的后轮,才能让XC40 RECHARGE的转向特性符合XC40燃油版的转向特性。
证据在此:
显而易见,相比于燃油版沃尔沃XC40,纯电XC40的前后轴荷发生了巨大变化,达到了51.5:48.5。而燃油版的前后轴荷比为58:42,前轴轴荷足足比后轴重了38%!
(关于前后轴荷,可以读读这篇帖子)
当一台车设计定型后,很多性能指标都固定下来了,如果此时质心前移(比如XC40 RECHARGE前备箱塞满秤砣),那么转向会趋于不足;而如果质心后移(比如燃油版XC40),那么转向会趋于过度。而燃油到纯电的变化,由轴荷数据可以显然看出,质心要后移了。
于是乎,得出如下链条:
质心后移→转向趋于过度→增宽后轮→加大后轮侧偏刚度→转向再次趋于不足→回归原始转向特性
我再次重申,燃油版XC40我没深度体验过,我不清楚这车到底推不推头,更不知道推头程度如何。理论上,沃尔沃工程师有很多方法来改善悬殊轴荷带来的转向特性变化。但如果为了让前后更平衡的XC40 RECHARGE和燃油版XC40一个味道,增宽后轮真是方便又有效。不过这并非是最简单的方法,因为只要给后轮多打点气(调整后轮标准胎压),也可以起到差不多的效果,只不过这个方法过于鸡贼,窝窝工程师不屑于使用。
发散一下
沃尔沃旗下新能源车很多,但为啥大部分车辆前后胎宽依然一致?如果你真的对沃尔沃产品线了如指掌,应该秒给回答:因为“只有”XC40 RECHARGE是纯电啊!
目前在售的绿牌沃尔沃大部分都是混动车型,加装电机和小号动力电池后,前后轴荷微乎其微,转向特性改变有限,自然不需要采取额外手段。下图是我调查的几款在售混动沃尔沃和燃油版的轴荷变化,供大家自行研究:
当然,沃尔沃即将上市的C40也是纯电车型,车身尺寸和XC40别无二致,所以它也是前窄后宽的轮胎格局,和XC40 RECHARGE一毛一样。
总结
不知不觉这篇文章被我写了那么长,又是画图又是写公式,而我和我朋友的聊天记录不过三行半而已。而从一个参数图到复习《汽车理论》再到研究XC40 RECHARGE手册……整个过程有很多环节,但潜心读下来,你会发现每个环节都超级简单,靠脑补就能混明白。
另外,纯油改纯电的车很多,大电池带来的轴荷比变化也是各家工程师绕不开的话题,后面该采取什么措施,就很显厂商的担当了——是选择像沃尔沃工程师这样兵来将挡?还是选择视若无睹爱咋咋地?也不排除有天才工程师提前预料,在车型设计之初就给电池留出了完美体位。
奈何这样的事情太美好,我不太敢想象……
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