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「科個小普」前驅的電動版沃爾沃XC40,為什麼它的後輪比前輪寬?

昨晚,朋友跟我提起一件令他百思不得其解的事情:

「科個小普」前驅的電動版沃爾沃XC40,為什麼它的後輪比前輪寬?

沃爾沃XC40 RECHARGE竟然前後胎寬不一樣!從最入門到最高配,純電動的沃爾沃XC40 RECHARGE竟然都使用235/50 R19的前輪搭配255/45 R19的後輪!

「科個小普」前驅的電動版沃爾沃XC40,為什麼它的後輪比前輪寬?

沃爾沃XC40燃油版有前驅和四驅兩種版本,而純電動的RECHARGE其實也有兩驅、四驅區別。兩驅版是將電機佈置在前軸上,是個妥妥的前驅車,而四驅高效能版則是將電機各自佈置在前、後軸上。

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而四驅高效能版——由沃爾沃官網資料可知——它前後倆電機型號引數一模一樣,估計也不會有偏後驅的調校。而燃油版的XC40全系都配備了同樣規格的235寬度的輪胎。

所以,這到底圖啥?

輪胎更寬,意味著什麼?

先來讀讀諾總寫的一篇老帖——改裝流言:寬胎抓地力更好?(上)

不過在這篇帖子裡,諾總只說了更寬的胎寬能帶來抓地力的提升,而輪胎還有一個指標

“側偏剛度”

,諾總並沒有提及。原理層面不展開了(因為我也忘了),這裡簡單說下結論:

如果其他引數不變,胎寬越大,輪胎側偏剛度也越大。

當然,借我1萬個膽子我也不敢說“老闆片面了”,因為如果眼睛能看清楚輪胎裡的橡膠分子,你會發現所謂的抓地力、驅動力、側向力、制動力……這些都是橡膠和地面的摩擦力,以及橡膠變形產生的彈性力。

那側偏剛度是幹什麼的?

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當我們轉向時,輪胎會因為摩擦力、車身的慣性力產生輕微的形變,這個形變就叫做輪胎側偏,這個側偏量和側向力的比值,就是側偏剛度。也就是說,同樣的輪胎側偏角,輪胎側偏剛度越大,車輛受到的側向力就越大。而側向力越大,就意味著轉向越“利索”——這個“利索”是我硬編的詞兒,實際情況要複雜許多,至少100個微分方程才能說清楚。

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(嗯,它說清楚了……)

回到沃爾沃XC40 RECHARGE這兒——更寬的後輪帶來了更大的側偏剛度,意味著更高的側向力極限。

所以——我又要發出那句拷問——這到底圖啥?

輪胎、質心和轉向特性

所有熱愛汽車的人都會熱衷於給某臺車扣上“推頭”或“甩尾”的帽子,並且把它們和前驅、後驅強繫結。

在輿論中,甩尾無疑更受歡迎,因為這樣的車子開起來更有樂趣。但實際上,工程師更喜歡推頭,因為這是一種穩定的狀態,車輛安全性更高,所以大部分民用車輛都是微微推頭的。

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(你開車甩尾叫失控,高手開車甩尾就是漂移了)

但實際上,“推頭”和“甩尾”的學名分別是轉向不足和轉向過度,加上完美的“轉向中性”,統稱為“轉向特性”(防槓一下:學名是“前輪角階躍輸入下汽車穩態響應型別”),而轉向特性不僅僅和驅動輪有關,懸架形式、車身尺寸、質量分佈、輪胎效能對轉向特性也有影響並且影響更大。只不過這些形式在車輛定型後就很難改變了,所以大家一般都會忽略……

呃,好像前、後驅也改不了,但它為啥沒被忽略?

挖個坑吧,有空慢慢填……

在我們能改變的車輛引數中,對轉向特性影響最大的無疑就是輪胎。但是輪胎並不是獨立作案,它還需要一個很重要的“幫兇”——質心位置。

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(只用記住兩個字母,a:前軸軸線到車輛質心的距離;b:後軸軸線到車輛質心的距離)

照例是略去推導過程(其實當年也不會推導)直接上結論:

假設前輪側偏剛度為kf,後輪側偏剛度為kr

若a·kf >b·kr,則車輛為轉向過度,車速增加時轉彎半徑減小,直至失控;

若a·kf =b·kr,則車輛保持中性轉向,車速增加時轉彎半徑不變;

若a·kf

為方便大家理解,這裡我對公式做了一些修改,和書本上並不一樣,懂的都懂。

即便不做嚴格數學推導,我們靠腦補也能明白:

前輪側偏剛度比較小,極限工況下的前輪側向力也小,若a和b差不多長,那麼轉向力矩也不會太大;既然轉向力矩不大,那車輛自然不願意“扭頭”、“轉彎”,所以車輛就會轉向不足。

同理,我們也能明白轉向過度的機理。嗯,你沒猜錯,我當年不會推導公式,全是靠腦補。

回到XC40 RECHARGE

趁大家忘記這臺車之前,我們趕緊把話題帶回來。

我們單看後輪變寬就能明白,XC40 RECHARGE的後輪側偏剛度會提升,如果質心位置不變,那麼它的轉向特性就會變得

更加不足

。我沒有深度體驗過XC40燃油版,更沒摸過純電XC40,所以此時此刻它的轉向特性到底啥樣,我也說不上來。但可以確定的是,比起前後都是235胎寬的方案,前235後255的現行方案更加轉向不足。

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轉向特性不是兒戲,它是一臺車的風味基礎,更牽涉到車輛的操縱穩定性,相關的試驗和標準也特別多,所以照理來說工程師不可能對這個指標做大刀闊斧的修改。所以最合理的解釋是

只有更換更寬的後輪,才能讓XC40 RECHARGE的轉向特性符合XC40燃油版的轉向特性。

證據在此:

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顯而易見,相比於燃油版沃爾沃XC40,純電XC40的前後軸荷發生了巨大變化,達到了51。5:48。5。而燃油版的前後軸荷比為58:42,前軸軸荷足足比後軸重了38%!

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(關於前後軸荷,可以讀讀這篇帖子)

當一臺車設計定型後,很多效能指標都固定下來了,如果此時質心前移(比如XC40 RECHARGE前備箱塞滿秤砣),那麼轉向會趨於不足;而如果質心後移(比如燃油版XC40),那麼轉向會趨於過度。而燃油到純電的變化,由軸荷資料可以顯然看出,質心要後移了。

於是乎,得出如下鏈條:

質心後移→轉向趨於過度→增寬後輪→加大後輪側偏剛度→轉向再次趨於不足→迴歸原始轉向特性

我再次重申,燃油版XC40我沒深度體驗過,我不清楚這車到底推不推頭,更不知道推頭程度如何。理論上,沃爾沃工程師有很多方法來改善懸殊軸荷帶來的轉向特性變化。但如果為了讓前後更平衡的XC40 RECHARGE和燃油版XC40一個味道,增寬後輪真是方便又有效。不過這並非是最簡單的方法,因為只要給後輪多打點氣(調整後輪標準胎壓),也可以起到差不多的效果,只不過這個方法過於雞賊,窩窩工程師不屑於使用。

發散一下

沃爾沃旗下新能源車很多,但為啥大部分車輛前後胎寬依然一致?如果你真的對沃爾沃產品線瞭如指掌,應該秒給回答:因為“只有

”XC40 RECHARGE是純電啊!

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目前在售的綠牌沃爾沃大部分都是混動車型,加裝電機和小號動力電池後,前後軸荷微乎其微,轉向特性改變有限,自然不需要採取額外手段。下圖是我調查的幾款在售混動沃爾沃和燃油版的軸荷變化,供大家自行研究:

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當然,沃爾沃即將上市的C40也是純電車型,車身尺寸和XC40別無二致,所以它也是前窄後寬的輪胎格局,和XC40 RECHARGE一毛一樣。

「科個小普」前驅的電動版沃爾沃XC40,為什麼它的後輪比前輪寬?

「科個小普」前驅的電動版沃爾沃XC40,為什麼它的後輪比前輪寬?

總結

不知不覺這篇文章被我寫了那麼長,又是畫圖又是寫公式,而我和我朋友的聊天記錄不過三行半而已。而從一個引數圖到複習《汽車理論》再到研究XC40 RECHARGE手冊……整個過程有很多環節,但潛心讀下來,你會發現每個環節都超級簡單,靠腦補就能混明白。

「科個小普」前驅的電動版沃爾沃XC40,為什麼它的後輪比前輪寬?

另外,純油改純電的車很多,大電池帶來的軸荷比變化也是各家工程師繞不開的話題,後面該採取什麼措施,就很顯廠商的擔當了——是選擇像沃爾沃工程師這樣兵來將擋?還是選擇視若無睹愛咋咋地?也不排除有天才工程師提前預料,在車型設計之初就給電池留出了完美體位。

奈何這樣的事情太美好,我不太敢想象……

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