赛车瞬态观调校札记(7)-动态(避震器)-动态载荷变化率控制

-避震器-

-慢速阻尼与快速阻尼的区分与控制分类

慢速阻尼与快速阻尼以弹簧位移速度区分不同的阻尼逻辑，

通常来说驾驶者操控的外设(油门、刹车、方向盘等)所造成的悬挂位移速度通常在慢速阻尼所控制的区间，

这时快速阻尼不发生作用，而车轮更快速的碰撞、弹跳、腾空等会触发快速阻尼，

其中在拉力赛车中还存在超快速阻尼的设计，是为了应对更快速的落地冲击。

-慢速阻尼与簧上质量、簧下质量的分离关系之到底是车轮拉住车身还是车身拉住车轮

在慢速阻尼主要作用的操控工况下，簧上质量与簧下质量都具有各自的惯性，而簧下质量通常远小于簧上质量，

因此簧下质量的运动状态更容易受到轮胎与地面作用力的改变，簧上质量则由于惯性较大，在短时间内更倾向保持原有运动状态。

以回弹过程为例，簧上质量与簧下质量产生相对分离趋势。

由于簧下质量较小，其运动状态更容易被轮胎接地力改变，

而簧上质量惯性较大，因此以车轮作为参照来看，可以直观理解为车轮拉住车身。

此时回弹阻尼限制簧上、簧下质量之间的相对分离，使车身与车轮的状态变化更慢，从而延缓轮胎垂向载荷释放，使原有动态载荷状态维持更长时间。

当车轮接近离地时，簧下质量受到地面的约束逐渐减弱，车轮能够维持的垂向载荷迅速下降；

接近或发生离地后，则可以理解为车身拉住车轮。

此时回弹阻尼仍然能够限制簧上、簧下质量之间的相对运动，但已经不能继续维持缺少接地条件的轮胎垂向载荷。

因此，回弹阻尼在正常接地状态下，可以优先从车轮拉住车身理解，其主要表现为限制簧上、簧下质量的分离，延缓动态载荷释放；

而接近或发生离地后，则更多表现为车身拉住车轮，此时主要控制簧下质量运动。

以下只考虑操控相关且默认为慢速阻尼。

-慢速阻尼

悬挂软硬协同低速阻尼与动态姿态变化率控制、动态载荷变化率控制

阻尼的作用是控制悬挂运动速度，即动态姿态变化率。

这个动态姿态变化率，通过轮胎的垂向刚度、悬挂杠杆比等，

进一步决定了动态载荷变化率，即轮胎垂向载荷建立或释放的快慢。

因此，动态姿态变化率控制是手段，动态载荷变化率控制是其效果。

动态姿态变化率控制与动态载荷变化率控制两者不可分割，相对来说软悬挂具有更大的姿态变化空间，硬悬挂具有更强的姿态约束能力。

由于姿态变化空间不同，两者对于阻尼调节的敏感方向不同；软悬挂更容易通过阻尼改变姿态变化过程，硬悬挂更容易通过阻尼改变状态转换速度。

动态姿态变化率与动态载荷变化率存在关联，但两者并不是一一对应关系。

姿态变化率更多体现为车辆空间状态的变化率，而动态载荷变化率更多与加速度变化以及状态转换速度相关。

例如，在同一辆车的持续制动过程中，如果减速度变化接近，前后轴载荷转移速度和悬挂运动过程可能较为接近，动态载荷变化率也较为接近。

但是随着制动持续时间变化，前轴压缩量、后轴回弹量以及车辆俯仰状态会不断变化，

因此相同或接近的动态载荷变化率过程，并不一定只对应某一个固定姿态，而可能对应不同阶段的车辆姿态。

同样，两个操作如果最终都在相同的前低后高姿态下进行转向，车辆姿态可能相同，但动态载荷变化率依然可能不同。

例如轻刹-刹车释放后转向，与重刹-刹车释放后转向，虽然最终释放转向的位置和前后姿态接近，

但前后轴载荷建立过程、悬挂运动状态以及轮胎工作状态并不完全一致，因此动态载荷变化率也会存在差异。

因此，动态载荷变化率和动态姿态变化率分别描述车辆状态转换过程和车辆工作状态，两者存在联系，但不存在简单的一一对应关系。

动态姿态变化率决定车辆如何进入某个工作窗口，

而动态载荷变化率决定车辆以多快的速度完成状态转换。

两者共同决定了车辆在动态过程中的完整表现。

动态姿态变化率与动态载荷变化率是动态载荷过程中的两个方面。

虽然无论软硬悬挂都有动态姿态变化率与动态载荷变化率，但实际操作逻辑中，因为阻尼的速度敏感性，

导致可通过操控的迅速化，使悬挂更呈现动态载荷变化率特征而非动态姿态变化率的特征，

这里的动态姿态变化率特征并不是说没有姿态变化，而是操控特性更接近动态载荷变化率特征。

动态载荷变化率控制

动态载荷变化率由悬挂刚度、阻尼特性、悬挂几何变化以及轮胎瞬态特性共同决定，其中弹簧主要影响纵向载荷转移幅度与姿态变化窗口，

低速阻尼主要影响悬挂运动速度与轮胎垂向载荷变化速率；再配合防倾杆，三者共同影响前后轴轮胎侧向力建立时间、侧向力建立速率以及最终前后侧向力分配。

动态载荷变化率很大程度上以单轴为主体另一轴为辅的视角倾向，并且该动态很可能非一次性而是高频率重复性操作，

或快速的组合型操作，所以操作的迅速化导致以单轴为主另一轴为辅的视角会比较好。

虽然单轴视角用于分析动态载荷变化率速度，但最终车辆动态仍由前后轴耦合决定。

比如切线变向以前轴为主，通常切线变向->切线变向(复位，单次)->切线变向->切线变向(复位，多次)，

切线变向(复位)等等组合可能，这种操作方式很大程度上看的是前轴动态载荷变化率，

急减速以前轴为主，左脚刹车的频率操作等，前轴的垂向载荷加载更快，

急加速以后轴为主，lift-off的后置操作等，后轴的垂向载荷加载更快，

减速急收以前轴为主，左脚刹车的频率操作等，前轴的垂向载荷卸载更快，

加速急收以后轴为主，lift-off的前置操作等，后轴的垂向载荷卸载更快，

虽然各种操作之间有某种常规的搭配，但实际中是可能互相混杂而不是某种固定的搭配。

切线变向

切线变向并非一定以方向盘居中为起点，可以是某个状态的大致位置为起点，

同理，切线变向(复位)的复位点也并非一定是方向盘居中点，而是以某个状态的大致位置为基点。

前文提到过，方向盘的作用顺序是前轮方向输入→前轮侧偏角建立→前轴侧向力开始建立并产生车体横摆响应→后轮侧偏角随车身状态变化建立→后轴侧向力建立，

这样的过程，而快速的左右动态载荷变化可能使前轴轮胎更快进入新的动态，从而改变侧向力建立过程，

若存在切线变向(复位)的操作过程，则可能会一定程度上影响后轴侧偏角的建立，最终以这样的方式获得更多的车身横摆。

因此，从这可以看出前轴的弹簧+防倾杆+低速阻尼的构造倾向，以轮胎垂向载荷差变化速率视角来看

防倾杆因为增加耦合性，所以相比弹簧，在作用初期便有较大的左右载荷差，有更能迅速的响应。

虽然前轴的压缩回弹应该是同时作用，但从外侧作为更多载荷承担来看，可能外侧压缩相对作用更明显点。

再从后轴来看，因为后轴在切线变向过程中相对属于跟随轴，其响应通常建立在前轴横摆输入之后，

因此后轴动态的主要影响并非方向输入本身，而是前后轴侧向力建立之间的时间差，该时间差决定车尾跟随速度、后轴侧偏角建立速度以及车辆横摆稳定趋势，

虽然后轴在该过程中同样会产生左右轮载荷变化，但由于后轴缺少直接方向输入，其载荷变化对于整体横摆响应的影响相对弱于后轴跟随响应速度，

因此以后轴侧向力建立速度与车尾动态趋势作为主要观察方向，轮胎垂向载荷差变化作为辅助观察方向。

防倾杆因为增加耦合性，所以相比弹簧，在作用初期便有较大的左右载荷差，有更能迅速的响应。

虽然后轴压缩与回弹阻尼在实际动态中同时作用，但由于外侧轮承担更多横向载荷，外侧压缩阶段对初始后轴响应影响相对更明显。

转向输入速度变化会改变前后轴侧向能力建立的时间关系，快速输入下，这种差异会进一步影响横摆建立效率与连续响应特性。

急减速并非单纯降低速度，而是通过纵向载荷转移提高前轴垂向载荷比例，使前轴轮胎侧向力储备提高。

急减速与加速急收有类似之处，但不同之处在于分析主体轴可能有差异，

急减速以前轴为主要载荷响应轴，配合切线变向时，由于前轴载荷快速增加，

车辆更容易以前轴侧向力建立为基础的横摆响应；体感上可能表现为后轴区域作为动态参考。

急减速-急制动

急加速并非单纯提高速度，而是通过纵向载荷转移提高后轴垂向载荷比例，使后轴轮胎侧向力储备提高。

急加速与减速急收有类似之处，但不同之处在于分析主体轴可能有差异，

急加速以后轴为主要载荷响应轴，配合切线变向时，由于后轴轮胎垂向载荷增加，

后轴侧向力储备提高，使后轴跟随响应能力增强；体感上可能表现为前轴区域作为动态参考。

急加速-急油门

减速急收并非单纯恢复速度状态，而是通过纵向载荷恢复降低前轴垂向载荷比例，使前后轴轮胎侧向力贡献重新分配。

减速急收与急加速有类似之处，但不同之处在于分析主体轴可能有差异，

减速急收以前轴载荷释放为主要分析对象，使前轴载荷逐渐下降、后轴载荷恢复，

车辆前后轴侧向力贡献重新分配；体感上可能形成以后部动态参考的响应趋势。

减速急收-制动急收

加速急收并非单纯降低速度，而是通过纵向载荷恢复降低后轴垂向载荷比例，使前后轴轮胎侧向力贡献重新分配。

加速急收与急减速有类似之处，但不同之处在于分析主体轴可能有差异，

加速急收以后轴载荷释放为主要分析对象，使后轴侧向力能力下降、前轴贡献恢复，

车辆前后轴横摆贡献重新调整；体感上可能形成以前部动态参考的响应趋势。

加速急收-油门急收

弹簧主要影响纵向载荷转移幅度与姿态变化窗口，低速阻尼主要影响悬挂运动速度以及轮胎垂向载荷变化过程；

两者共同影响前后轴轮胎侧向力建立时间、建立速度以及最终横摆贡献分配。

急减速通常与切线变向组合使用，通过纵向载荷转移提高前轴轮胎垂向载荷储备，使后续横向输入时更容易建立横摆响应，

如果是某种频率式的操作，通常会配合急加速与切线变向等组合使用，这时候对于前后轴响应时机有一定的要求，

如果动作不能在后轴侧向力建立之前完成，当后轴侧向力建立较早时，后轴产生的恢复性侧向力矩会提高车辆横摆阻尼，降低瞬态初中期旋转建立速度，

因此该操控本质上是利用前后轴侧向力建立时序差，减少后轴稳定作用对横摆建立的限制。

急减速、减速急收作为前轴主导，急加速、加速急收作为后轴主导具有某种不对称性，

在混杂复合性操作中，前轴主导更多的是需要前轴的响应性，而后轴可以通过动态载荷控制操作很大程度上消解掉，

也就是说前轴主导动作中，后轴响应通常处于次要影响阶段，只要后轴侧向力建立没有明显提前，其稳定作用对横摆建立的限制相对有限，

但后轴主导却不同，后轴依然需要看前轴的作用，如果强行作用可能需要分配(限滑差速器、防倾杆)的配合。

切线变向与急减速、急加速、减速急收、加速急收相互配合时以左右平衡为主、纵向平衡为辅分析车身横摆动态。

切线变向与其他组合的复合操作在后轴侧向力明显建立之前获取更多横摆的成因：

切线变向+急减速

不超过前轴侧向力极限的前提下，切线变向与急减速共同作用，使前后轴侧向力建立时序扩大，

同时前轴横向载荷转移加快，使前后轴轮胎工作状态进一步不同步，从而提高前轴主导阶段的横摆建立效率。

切线变向+急加速

不超过前轴侧向力极限的前提下，切线变向与急加速过程中，后轴驱动力以及分配(限滑差速器、防倾杆)共同影响后轴纵向附着占用，

从而改变后轴横向抓地力余量；但前后轴侧向力建立时序可能缩小，具体能否获得更多横摆，取决于整体车辆调校。

切线变向+减速急收

不超过前轴侧向力极限的前提下，切线变向与减速急收共同作用，使前后轴侧向力建立时序扩大；

同时前轮已经处于侧向力建立过程，在轮胎松弛响应尚未完全结束的情况下，新的动态载荷变化可能进一步提高横向力累积效率，从而提高横摆建立效率。

切线变向+加速急收

不超过前轴侧向力极限的前提下，切线变向与加速急收共同作用，使前轴动态载荷恢复、后轴动态载荷释放；

若后驱车辆存在明显发动机制动，后轴纵向力还会进一步占用后轴附着能力，减少横向抓地力余量，同时改变前后轴侧向力建立时序，共同影响横摆建立。

切线变向(复位)+急加速(前轴已有载荷状态下)

不超过前轴侧向力极限的前提下，切线变向(复位)与急加速过程中，前后轴侧向力建立时序扩大，前轴动态载荷较多且后轴动态载荷较少，

后轴驱动力以及分配(限滑差速器、防倾杆)共同影响后轴纵向附着占用，从而改变后轴横向抓地力余量，提高横摆建立效率。

切线变向中的减速急收与减速入弯并不属于同一种减速过程。

减速入弯是纵向抓地力向横向抓地力转换过程中的主要纵向状态变化，前轴载荷增加、后轴载荷释放，并通过刹车释放逐渐建立横向能力，最终进入横向运动状态。

而切线变向中的减速急收，通常不需要重新建立完整的纵向减速状态，其减速幅度较小，作用时间较短，

可以直接发生在车辆已经处于横向抓地力状态的过程中，甚至发生在某种伪稳态横向状态下。

这种情况下，减速急收更多表现为前轴载荷释放、后轴载荷恢复所造成的前后轴横向能力重新分配，

以配合切线变向重新建立车身横摆，而不是单独依靠减速建立一次新的入弯横摆。

因此，切线变向中的减速急收应当理解为横向状态下的纵向微调，而减速入弯应当理解为纵横向状态转换过程，

两者虽然都涉及前后轴载荷变化，但在动态阶段、幅度和任务上存在区别。