更好的车桥

40 多年前,保时捷 928 颠覆了底盘技术,凭借的是传奇性“魏斯阿赫后桥”。

1973:

新汽车概念持续占上风。突然间,后置发动机车型的未来变得渺茫未知,这让保时捷的研发人员和决策者也开始担忧。911 这九年来不但销售成绩优异,从经济角度来看更是畅销产品。但问题是:这还能维持多久?

发展:

保时捷凭借 928 在技术发展历史中写下了多个重要篇章,特别是在底盘方面。魏斯阿赫车桥的基本原理如今几乎被运用于所有现代的保时捷跑车中。

预言跑车末日的声浪越来越大,祖文豪森里有些人甚至认为 911 的潜能已用尽——然而, 一如后来结果证明,这是个错误。

当时在魏斯阿赫,以及不久前才启用的研发中心里,早已全面展开继任车型 928 的开发工作。这将是第一部搭载前置发动机的保时捷:4.5 升 V8 发动机,最大功率 240 马力。为了达到更好的重量分配,变速箱置于后桥,通过一根中央管道里的纵轴与发动机固定连接。当设计先进的 928 在 1977 年首度登场时,这个同样运用于 924 的所谓“变速驱动桥”原理并不是它唯一的创新技术。在操控性能方面,这部跑车也立下标杆:魏斯阿赫车桥“是底盘领域的革命性技术,直到今天仍是我们的工作基础”,保时捷底盘研发部门主管曼福列德・哈尔(Manfred Harrer)表示。

安全第一

魏斯阿赫车桥这个名称也代表“调节角度、自稳定补偿特性”,这项技术为保时捷解决了迫切的基本问题:越来越多的跑车化性能和轮胎可以实现更高的弯道速度,但却也同时导致车辆的操纵性不断挑战驾驶人的极限,有些甚至超过他们的能力。即使是那些看起来中规中矩的家用轿车,也突然变成大家口中的“寡妇制造机”,而跑车也被视为纯粹是男人的车。在高速过弯时,驾驶者如果将脚从油门上移开,必须要立即迅速地往相反方向转动方向盘,才能重新控制有时会突然失控的车尾。算得上全球最知名的消费者律师拉尔夫·纳德(Ralph Nader)于 1965 年在美国发表了一本名为《任何速度都不安全》(Unsafe at Any Speed)的书籍。顿时,汽车变成众矢之的。

即使是第一部 928 原型车也深受不稳定的转向特性所苦。原因是:车辆过弯时所产生的横向力让外侧车轮的外倾角转移至正值范围——这就好比人类的两只脚向外转。更糟的是:驾驶员在弯道处将脚从油门上移开时,车辆的重心不但向前移,反之也减轻了车尾负载。此外,发动机的制动效果将车轮轻微向外侧拉。另外例如在向右转弯时,负载较重的左后轮会朝向左,也就是“外倾”。因此,将脚从油门上移开,车辆就会在弯道处失控。

搭载魏斯阿赫车桥的保时捷 928,在过弯时并没有变得更快,但是对于一般消费者来说,却更容易掌控。

汉斯-赫曼・卜雷思(Hans-Hermann Braess)和格博哈特・鲁夫(Gebhard Ruf)尝试找出如何实现相反作用的方法——他们在保时捷研究新的车桥概念,并考虑采用所谓的弹性运动元件,简单来说就是位于车桥组件和车身之间的橡胶缓冲块。如果前桥悬挂点的缓冲块压缩程度比后悬挂点的大,并且在放开油门时通过产生适当的车桥运动来加强上述效果,那么就达到目标了:车轮会形成“前束”位置,也就是会指向弯道转向并稳定后桥。这听来容易,实现起来却非常困难。

“理论上,科学知识在 1950 到 1960 年代之间就对这个议题做出很好的解答了。但问题是要如何实际应用”,哈尔解释道,“当时只是缺乏 IT 能力和模拟技术来针对性地改变外侧后轮的走向。”

后座也有一个方向盘

在保时捷工程师沃夫恒・果里森(Wolfhelm Gorissen)、曼弗雷迪・邦特勒(Manfred Bantle)与赫尔穆特・弗雷格尔(Helmut Flegl)的带领之下,开始了艰苦的开发过程,其中包括一个即使从现今角度看来也会觉得古怪的实验:不但在一辆欧宝 Admiral 上安装了未来 928 的底盘元件,甚至在后座也装了一个方向盘。当邦特勒在前座驾驶时,华特・内尔(Walter Näher)——后来成为知名的赛车工程师——在后座模拟改变前束所带来的效果。结果:即使是很小的角度改变就足以稳定操控车辆,但是条件是必须非常快速——在 0.2 秒之内——才能达到追求的效果。

吹毛求疵的繁琐工作得到了回报。“凭借魏斯阿赫车桥,928 的转向行为突然变得更安全,没有转弯过度的情形了”,法兰克・洛维思(Frank Lovis)回想着他担任保时捷试车员的时光。“这部跑车在过弯时没有变得更快,但是对于一般消费者来说却更容易掌控。”

哈尔也再次强调魏斯阿赫车桥的重要性:“这项开拓性工作奠定了车桥运动学的基石,并且多年来在保时捷持续受到优化至完善。”这项技术已发展成熟并进入全新世代,当 993 款的保时捷 911 采用这个技术时,纵向和横向作用力都已全权在握。

“今天我们对于材料有更多的了解”,哈尔表示。橡胶轴承对他来说就是弹性体:高度精密化学复合高科技组件,具备优异的纵向伸展能力,凭借其超高阻尼特性可提供更多的减震和声学舒适度,而且耐用性超过车辆的整个使用寿命。

2018:

研发工作仍在继续。由于各种新车型的出现——从 SUV 保时捷 Cayenne 和 Macan 到运动型豪华轿车 Panamera,再到未来全电动跑车,结构空间也更为紧凑,魏斯阿赫车桥的优点必须不断地根据不同车辆概念受到调整。主动式系统很早就是车辆的一部分,例如最新一代保时捷 911 的主动式后桥转向系统,不但让经典跑车更灵活、更稳定,也更容易操控;或者是能量回收制动系统,哈尔预言保证会有“更进一步的变革”,因为接下来的技术里程碑已经在望;或者是底盘可以与其他车辆共享道路状况信息,在驶入弯道之前发出路面湿滑的警告;此外也包括电动马达,会针对每个轮胎施加适当扭力——这个技术称为扭矩引导(Torque Vectoring)——再次提升驾驶操控性。

跑车的过去和未来:

跑车的过去和未来:

最新一代 Panamera 与 928。

尽管有了上述所有的电子和主动式底盘控制系统,哈尔对一点仍非常坚持:“原则上,我们的跑车一定都具备功能良好的平衡车桥系统。然而,有了先进的模拟技术,我们不用再试验 20 多种不同的防侧倾杆,而是大概只要三种。”

但保时捷画龙点睛的最后一笔,是任何技术都无法取代的:试车员的敏锐感觉和经验在未来也不可或缺。

Klaus-Achim Peitzmeier
Klaus-Achim Peitzmeier