82歲的New Beetle,在1997年時曾經歷過一次涅槃重生,拋棄其經典的後置後驅底盤設計改為前置前驅。這樣大刀闊斧的改革到底是為什麼?為什麼前置前驅是現在的主流底盤佈置方案呢?我們專門請教了賽車設計師團隊,來聽聽他們的分析。
20世紀70年代以前,普通家用汽車是被後置後驅統治的,大眾New BeetleType1就是最經典的後置後驅底盤設計,同年代很多超跑、豪車也都使用同款底盤。50年代後期開始,一些製造商開始嘗試按照前置前驅的底盤形式設計汽車,其中最受歡迎的就是MINI。但前置前驅車總體銷量非常少,直到70年代這種狀況開始發生轉變:
|市場趨勢|
前置前驅的發展勢頭不可阻擋,為了迎上市場潮流,New Beetle不得不進行改革。
20世紀70年代,全球爆發石油危機,省油成為購車的重要指標,汽車製造企業也逐漸明白汽車燃油經濟性的重要,汽車生態系統由此變革。在這之後的汽車結構愈趨緊湊、系統零件成本大幅降低、油箱大小也被限制。在這樣的市場需求導向之下,越來越多的前置前驅的汽車產生,如:MINI、雪鐵龍2CV。
大眾也按捺不住內心的躁動,於1997年推出了前置前驅的新型New Beetle(VW new beetle,即Type2車型)。新型New Beetle車是一款緊湊型轎車,發動機前置,擁有更多的富餘空間以供乘客乘坐或儲物使用。
2003年,後置後驅的New BeetleType1最後一批在墨西哥普埃布拉工廠生產下線,家用領域的後置後驅汽車市場進一步萎縮,前置前驅逐漸成為主流。
|操控和效能|
▲ 前置前驅和後置後驅示意圖
2.1 轉向系統
後置後驅因後軸荷較大,高速轉向不穩定;前置前驅因前軸荷大,有明顯轉向不足的特性。
後置後驅的後軸荷較大,高速轉彎時,後輪率先接收到來自方向盤的轉向命令,進而由傳動軸將轉向命令二次傳給前輪,這時候前輪和後輪之間就有一個關於轉向命令的時間差(就像是同樣一件事情,一手資料總比二手資料要明確一樣), 這時候車尾較車頭先一步轉彎,容易產生高速過轉的問題【即下圖的轉向過度】,當然這樣的動力系統設定也不是全然沒有優點的,後置後驅的汽車比較適合飄移和“甩尾”,跑車保時捷911就是用的後置後驅的動力系統。
▲ 後置後驅示意圖
▲ 前置前驅示意圖
同理,前置前驅中,方向盤發出轉向命令,前輪較後輪先一步接收轉向命令,率先完成轉向動作,後輪接收由傳動軸帶來的二次轉向命令。在這個時間差裡,車頭由於重量帶來的慣性加上車尾轉向的時間差,二者共同作用下導致車頭抓地力不足進而發生“轉向不足”,也就是我們俗稱的“推頭”【即下圖中轉下不足】。
▲ 正常行駛、轉向不足、轉向過度
(前置前驅和後置後驅的動力系統區別就像玩兒童推車,大人推著孩子往前走是後推前式後置後驅,小朋友自己騎著走是前帶後式前置前驅。)
▲ 後置後驅和前置前驅驅動示意圖
2.2 安全性和機動性
後置後驅的配重不合理,操作穩定性差;前置前驅配重合理,操作穩定性好。
後置後驅的汽車,前輕後重——發動機重量由後軸承擔,乘客和儲備箱的重量由前軸承擔,前軸和後軸重量分攤不合理從而導致配重不平衡。後置後驅汽車加速時的重量會傳遞給後輪,同時也會卸掉前輪的力並減少輪胎抓地力,如果行駛速度過快就會導致車頭“抬起”且發生後推前的升縮式前進(有點像擠牙膏,擠一點前進一點),在溼滑或結冰的路面很容易造成安全事故。但是這樣的動力系統也有很多優點,比如適合爬坡、加速快(加速的原理類似於火箭發射),且後置後驅的汽車也由於前輪牽引力不足,慣性促使後輪處的重心向車頭偏移(大約會偏移60%的動態重量),改善了因緊急制動帶來的危險。
▲後置後驅汽車 車“抬頭”示意圖
前置前驅的車,前重後輕,儲物箱後置,前後可以達到配重比例的平衡。行駛中前帶後的拖帶前進(就像拔蘿蔔,拔一點走一點),這樣的車爬坡相較於後置後驅要慢一些(就像負重爬坡)。但當汽車加速時,車頭抬起的力和前置的發動機的重量相抵消,所以即使在加速狀態也能平穩行駛。
▲後置後驅和前置前驅重心點對比
2.3 散熱性
後置後驅的發動機遠離水箱,不利於散熱;前置前驅散熱結構簡單,管路短、散熱效率高。
水冷式發動機是透過車頭散熱器冷卻發動機。後置後驅的散熱器通常在前面,這樣從散熱器到發動機的冷卻步驟中,多了一個由車頭傳到車尾的距離;前置前驅的散熱器和發動器都在前車身,傳導的線路短,散熱效率就會高很多。
▲ 前置前驅和後置後驅散熱器和發動機距離對比
|實用性和舒適性|
實用性和舒適性是買車的人最關注的點之一,後置後驅的實用性和舒適性較前置前驅略差一些。
後置後驅汽車的發動機在車尾部分,車頭的儲存空間小且後置發動機離座位近,不僅熱還有一點震屁股的感覺,後排車身中間還有很粗的傳動軸,乘客乘坐使用感差;前置前驅汽車的發動機在前面,佈局緊湊,車輛的其它部分可以靈活運用,有更寬敞的乘坐及儲物空間(不考慮交通安全的因素,甚至可以綁在後備箱上),且發動機前置對駕駛員和乘客乘坐基本無太大影響。
▲後置後驅和前置前驅New Beetle截面圖對比
▲ 後置後驅和前置前驅儲物箱對比
|製造成本|
製造成本也是前置前驅汽車發展、後置後驅車逐漸滯後於市場的原因之一。後置後驅成本高,前置前驅成本更低。
後置後驅汽車中,位於汽車後部的發動機每次執行來至方向盤的轉向命令,都需要傳動軸聯通,也就是需要更多的能量,即更“耗油”;而前置前驅發動機與方向盤的距離短,傳遞所耗能量少且前置前驅已成為市場大勢,基於這個動力系統量產可以運用到多個車型從而達到節約成本的生產模組化。
比如,20世紀的大眾為提高生產效率降低成本,將奧迪、Golf、斯柯達、寶萊等多款車型放在模組化生產平臺PQ34(A4),其中也包括1998年基於此平臺生產的前置前驅設計的新版New Beetle。而雷諾 - 日產的CMF平臺,寶馬的UKL平臺,戴姆勒的MFA和MRA平臺,通用汽車的DII平臺,PSA標緻雪鐵龍的EMPII平臺,沃爾沃的SPA平臺等都展現出汽車生產將會逐步模組化的趨勢。(這也未嘗不是一件好事,生產平臺模組化將會為製造商節約更多的生產成本,從而將更多的資金用於新技術的研發和降低使用者購車成本上)
▲ PQ34平臺模組示意圖
|定位|
後置後驅的汽車效能體驗感足,常見於賽車和跑車,少部分也用於家用車。賽車的代表車型常見於美式越野賽事領域,尤以經典的後置後驅New Beetle底盤設計最為突出,單為它設計的組別就有Class 5(1600)、Class 11。
▲ 後置後驅賽車車型
跑車或家用車的代表車型有:保時捷911,大眾Bug /New Beetle(VW Type 1),De Lorean DMC-12、Albar Sonic、Avante、GT Buggy、McLaren M6GTR、Bradley GT、Eagle SS、Karma、Bonito以及Ghia Agile、Ghia TC、Puma Coupe and Convertible、 Brasil SP2等,當然也有我們熟知的大巴和公交車。
前置前驅的汽車安全性是實用性比較高,適合穩妥家用車,代表車型有:本田 - CIVIC型R(EK9),CIVICSiR2(EG6),Integra型R [DC2]。
82歲的New Beetle,在1997年時曾經歷過一次涅槃重生,拋棄其經典的後置後驅底盤設計改為前置前驅。這樣大刀闊斧的改革到底是為什麼?為什麼前置前驅是現在的主流底盤佈置方案呢?我們專門請教了賽車設計師團隊,來聽聽他們的分析。
20世紀70年代以前,普通家用汽車是被後置後驅統治的,大眾New BeetleType1就是最經典的後置後驅底盤設計,同年代很多超跑、豪車也都使用同款底盤。50年代後期開始,一些製造商開始嘗試按照前置前驅的底盤形式設計汽車,其中最受歡迎的就是MINI。但前置前驅車總體銷量非常少,直到70年代這種狀況開始發生轉變:
|市場趨勢|
前置前驅的發展勢頭不可阻擋,為了迎上市場潮流,New Beetle不得不進行改革。
20世紀70年代,全球爆發石油危機,省油成為購車的重要指標,汽車製造企業也逐漸明白汽車燃油經濟性的重要,汽車生態系統由此變革。在這之後的汽車結構愈趨緊湊、系統零件成本大幅降低、油箱大小也被限制。在這樣的市場需求導向之下,越來越多的前置前驅的汽車產生,如:MINI、雪鐵龍2CV。
大眾也按捺不住內心的躁動,於1997年推出了前置前驅的新型New Beetle(VW new beetle,即Type2車型)。新型New Beetle車是一款緊湊型轎車,發動機前置,擁有更多的富餘空間以供乘客乘坐或儲物使用。
2003年,後置後驅的New BeetleType1最後一批在墨西哥普埃布拉工廠生產下線,家用領域的後置後驅汽車市場進一步萎縮,前置前驅逐漸成為主流。
|操控和效能|
▲ 前置前驅和後置後驅示意圖
2.1 轉向系統
後置後驅因後軸荷較大,高速轉向不穩定;前置前驅因前軸荷大,有明顯轉向不足的特性。
後置後驅的後軸荷較大,高速轉彎時,後輪率先接收到來自方向盤的轉向命令,進而由傳動軸將轉向命令二次傳給前輪,這時候前輪和後輪之間就有一個關於轉向命令的時間差(就像是同樣一件事情,一手資料總比二手資料要明確一樣), 這時候車尾較車頭先一步轉彎,容易產生高速過轉的問題【即下圖的轉向過度】,當然這樣的動力系統設定也不是全然沒有優點的,後置後驅的汽車比較適合飄移和“甩尾”,跑車保時捷911就是用的後置後驅的動力系統。
▲ 後置後驅示意圖
▲ 前置前驅示意圖
同理,前置前驅中,方向盤發出轉向命令,前輪較後輪先一步接收轉向命令,率先完成轉向動作,後輪接收由傳動軸帶來的二次轉向命令。在這個時間差裡,車頭由於重量帶來的慣性加上車尾轉向的時間差,二者共同作用下導致車頭抓地力不足進而發生“轉向不足”,也就是我們俗稱的“推頭”【即下圖中轉下不足】。
▲ 正常行駛、轉向不足、轉向過度
(前置前驅和後置後驅的動力系統區別就像玩兒童推車,大人推著孩子往前走是後推前式後置後驅,小朋友自己騎著走是前帶後式前置前驅。)
▲ 後置後驅和前置前驅驅動示意圖
2.2 安全性和機動性
後置後驅的配重不合理,操作穩定性差;前置前驅配重合理,操作穩定性好。
後置後驅的汽車,前輕後重——發動機重量由後軸承擔,乘客和儲備箱的重量由前軸承擔,前軸和後軸重量分攤不合理從而導致配重不平衡。後置後驅汽車加速時的重量會傳遞給後輪,同時也會卸掉前輪的力並減少輪胎抓地力,如果行駛速度過快就會導致車頭“抬起”且發生後推前的升縮式前進(有點像擠牙膏,擠一點前進一點),在溼滑或結冰的路面很容易造成安全事故。但是這樣的動力系統也有很多優點,比如適合爬坡、加速快(加速的原理類似於火箭發射),且後置後驅的汽車也由於前輪牽引力不足,慣性促使後輪處的重心向車頭偏移(大約會偏移60%的動態重量),改善了因緊急制動帶來的危險。
▲後置後驅汽車 車“抬頭”示意圖
前置前驅的車,前重後輕,儲物箱後置,前後可以達到配重比例的平衡。行駛中前帶後的拖帶前進(就像拔蘿蔔,拔一點走一點),這樣的車爬坡相較於後置後驅要慢一些(就像負重爬坡)。但當汽車加速時,車頭抬起的力和前置的發動機的重量相抵消,所以即使在加速狀態也能平穩行駛。
▲後置後驅和前置前驅重心點對比
2.3 散熱性
後置後驅的發動機遠離水箱,不利於散熱;前置前驅散熱結構簡單,管路短、散熱效率高。
水冷式發動機是透過車頭散熱器冷卻發動機。後置後驅的散熱器通常在前面,這樣從散熱器到發動機的冷卻步驟中,多了一個由車頭傳到車尾的距離;前置前驅的散熱器和發動器都在前車身,傳導的線路短,散熱效率就會高很多。
▲ 前置前驅和後置後驅散熱器和發動機距離對比
|實用性和舒適性|
實用性和舒適性是買車的人最關注的點之一,後置後驅的實用性和舒適性較前置前驅略差一些。
後置後驅汽車的發動機在車尾部分,車頭的儲存空間小且後置發動機離座位近,不僅熱還有一點震屁股的感覺,後排車身中間還有很粗的傳動軸,乘客乘坐使用感差;前置前驅汽車的發動機在前面,佈局緊湊,車輛的其它部分可以靈活運用,有更寬敞的乘坐及儲物空間(不考慮交通安全的因素,甚至可以綁在後備箱上),且發動機前置對駕駛員和乘客乘坐基本無太大影響。
▲後置後驅和前置前驅New Beetle截面圖對比
▲ 後置後驅和前置前驅儲物箱對比
|製造成本|
製造成本也是前置前驅汽車發展、後置後驅車逐漸滯後於市場的原因之一。後置後驅成本高,前置前驅成本更低。
後置後驅汽車中,位於汽車後部的發動機每次執行來至方向盤的轉向命令,都需要傳動軸聯通,也就是需要更多的能量,即更“耗油”;而前置前驅發動機與方向盤的距離短,傳遞所耗能量少且前置前驅已成為市場大勢,基於這個動力系統量產可以運用到多個車型從而達到節約成本的生產模組化。
比如,20世紀的大眾為提高生產效率降低成本,將奧迪、Golf、斯柯達、寶萊等多款車型放在模組化生產平臺PQ34(A4),其中也包括1998年基於此平臺生產的前置前驅設計的新版New Beetle。而雷諾 - 日產的CMF平臺,寶馬的UKL平臺,戴姆勒的MFA和MRA平臺,通用汽車的DII平臺,PSA標緻雪鐵龍的EMPII平臺,沃爾沃的SPA平臺等都展現出汽車生產將會逐步模組化的趨勢。(這也未嘗不是一件好事,生產平臺模組化將會為製造商節約更多的生產成本,從而將更多的資金用於新技術的研發和降低使用者購車成本上)
▲ PQ34平臺模組示意圖
|定位|
後置後驅的汽車效能體驗感足,常見於賽車和跑車,少部分也用於家用車。賽車的代表車型常見於美式越野賽事領域,尤以經典的後置後驅New Beetle底盤設計最為突出,單為它設計的組別就有Class 5(1600)、Class 11。
▲ 後置後驅賽車車型
跑車或家用車的代表車型有:保時捷911,大眾Bug /New Beetle(VW Type 1),De Lorean DMC-12、Albar Sonic、Avante、GT Buggy、McLaren M6GTR、Bradley GT、Eagle SS、Karma、Bonito以及Ghia Agile、Ghia TC、Puma Coupe and Convertible、 Brasil SP2等,當然也有我們熟知的大巴和公交車。
前置前驅的汽車安全性是實用性比較高,適合穩妥家用車,代表車型有:本田 - CIVIC型R(EK9),CIVICSiR2(EG6),Integra型R [DC2]。