一方水土养一方车

前面我发过帖子，说我喜欢看 BMW X5 后轴倾角。
实际上我也一直没有放弃寻找这种做法背后的本质原因。
最近看了一篇论文，Study on the methods to damp the vehicle motion at high speeds，论文很新，很好的解答了这个问题。 Minakawa M, Shibahata Y, Yamamoto M, Kano Y, Yamakado M, Abe M. Trans. Soc. Automot. Eng. Jpn. 2023; 54(6): 1287-1293.
简单来说这个问题，就是一方水土养一方车。由于德国存在不限速高速，所以德国车悬架几何设计必须要为这种工况做保证，也就是保证车辆在超高速 220+ 以上时仍有很好的操稳特性。
以前咱们聊过，一台车，是否发生转向，是靠驾驶员操作方向盘转动前轮，前轮产生侧向力为初始条件的。而车在转向行为发生后，转向响应，横摆响频，稳定性，大头是靠后轴来保证的。简答来说就是转不转看前轴，转的好不好看后轴。
后轴往往决定车辆的操控、操稳上限，这里不展开说了，单说超高速稳定性。论文作者在对比了美国市场主流德日品牌车辆发现，德国车辆的后轴无论在负外倾角，还是前束，初始值都比日本车要大的多。也就是从车屁股看后轴，德国车普遍的后轮内倾，且向车头方向呈现明显内八。比如咱们观察 X5 后轴，就是个很好的例子。
复杂的数学论证这里不说了，直接说结论。我们应该有体会，车速越高，车辆对一个固定量转向输入响应幅度越剧烈。你开 40公里时速打 90 度方向你不觉得有啥，可你要开 200公里时速打 90度方向，咱们基本可以看看在哪儿交钱吃席了。这是一个夸张的说法，为了说明车辆响应幅度与车速之间的关系。实际上我们开在高速上，转向盘角度基本都是非常小的，但随着速度的提高，即便是微小的转向输入也会导致意料之外的响应幅度。德国车的后轴设定车这种情况，就是为了提升超高速时车辆的稳定性，首先负倾角，可以让后轴在同样车辆偏航角下获得更大侧向力。而前束，则可以进一步增加因转向侧倾后，轮胎产生的侧向力大小。如果你难理解这个说法，你可以想想为什么带有后轮转向的车，在高速情况下，后轮要与前轮同向转动，而这个同向，就是前束。而内倾的作用，你可以想想一个自行车轮子，如果不是垂直于地面滚动，它总是会自主转向到倾倒的方向。
有这两种初始设定，在同样速度和方向盘角度输入下，后轴一方面可以产生更大的侧向力来稳定车辆。另一方面，可以将后轴的侧向力响应时间大大提前。这样一来，车辆不仅更稳定，而且稳定的更快。
那你可以想问，为什么日本车，咱们国家车不多见这种设定。这是因为超高速和普通 120 高速，有本质区别，还记得前面咱们说过的响应幅度与时速之间的正相关关系么？在普通时速区间内，德国车的设定带来的增益对比传统方法虽然依然好很多，但是这种设定会带来响应的负面效应，就是轮胎，特别是后轮的不均匀磨损(内倾)和油耗增加(前束)。所以综合权衡下，使用传统方法，就足够应对一般高速稳定性需要。另外，这个论文在对比日德车的时候，其实还缺乏一个维度，那就是日本车多是前置前驱或四驱，而德国车，多是前置后驱或四驱。所以如果你对比来看 BMW，MB 和 Audi 的数据，你会发现 Audi 的值相对更低一些。这个当然与主驱动桥也有关系。