[汽車之家 底盤解析] 在如今的車壇之中,法系車可以說如一股清流般獨樹一幟:在越來越多的車企選擇使用多連桿獨立懸架作為中型車甚至是緊湊型車后懸架的時候,法國人仍然在像5008這樣的中型SUV上堅持使用扭轉梁式非獨立懸架。正因為如此,有些人甚至戲稱法國人在馬車時代就習慣了這種懸架,現(xiàn)在在汽車上也改不過來了。那么在法國人眼中,他們究竟如何看待扭轉梁式非獨立懸架呢?又是如何對這種懸架進行調校的呢?一次偶然的機會我結識了來自法國的PSA工程師,終于找到了我想要的答案。
■ 什么是扭轉梁式非獨立懸架?
很多消費者在買車的時候,認為只要是多連桿就肯定比扭轉梁結構舒適,然而事實并不是這樣。也許有些人并不太清楚扭轉梁式非獨立懸架到底是個什么結構,所以咱們先來科普下這種懸架到底有什么顯著的特征。通俗的來說,扭轉梁式非獨立懸架主要由四個部分組成:橫貫整個底盤的扭轉橫梁、縱向與車身連接的縱臂、通常為螺旋彈簧的彈性元件以及減振器。
扭轉梁式非獨立懸架通過一根扭轉橫梁來連接兩個車輪,當兩側的車輪發(fā)生上下位移時,扭轉橫梁通過自身扭轉剛度來控制晃動。所以,如果使用的是扭轉梁式非獨立懸架的話,其實很難從外觀找到不同車型間懸架結構的明顯區(qū)別(如下圖所示),因為它們看上去都差不多,不像多連桿結構區(qū)別可以非常明顯。
那這么說,使用扭轉梁式非獨立懸架的車型在懸架表現(xiàn)上也都基本一樣了?實際上,雖然懸架結構相同,但它們的表現(xiàn)還是會存在著很大的差別。首先,扭轉橫梁的材質和截面很大程度上決定了其剛度,而縱臂的長短也會對整個懸架的剛度產生影響。
通常情況下,對于同平臺衍生出的不同車型來說,在扭轉梁的結構上并沒有很明顯的區(qū)別,例如上一代標致408和3008,二者都來自PSA的2號平臺,雖然一個是轎車一個是SUV,但扭轉梁結構基本一致。同樣的,來自EMP2平臺的新408和5008,扭轉梁結構也基本相同。但是不同平臺之間,則有可能在扭轉梁的結構上存在較大的區(qū)別,比如通過改變扭轉橫梁的截面而增加扭轉剛度。
■ 法國人是如何“玩”扭轉梁懸架的?
那么法國人是如何對扭轉梁式非獨立懸架進行調校的呢?這就要從扭轉梁懸架的開發(fā)流程開始說起了。為什么呢?因為扭轉梁式非獨立懸架的可調空間在后期并不如多連桿懸架多,所以前期開發(fā)的目標設定尤為重要。
按照整個流程順序,在正式開發(fā)之前,項目需要經歷前期的性能調研、競品性能對標和本品目標設定的過程。其實說白了就是確定本車型的競爭對手,以及即將開發(fā)的這臺新車需要在道路上具有什么樣的行駛品質,舒適還是運動?
確定了數字模型的形狀結構后,接下來就是按照數模進行小批量樣件的制造,并裝車實驗。雖然建模能夠模擬出許多不同的路況,但就目前來說不論模擬的數據多么貼近真實情況,還是會進行實際的道路測試來檢測懸架的實際情況是否與開發(fā)預期吻合。
◆ 最先考慮的竟然是加強桿?
在裝車實驗中,最先考慮的部件便是加強桿。加強桿的作用是減小車輛在轉彎時的側傾,改善乘坐的舒適性,又可以理解成防傾桿。加強桿對于車身姿態(tài)的保持非常重要,因為僅僅依靠彈簧和減振器來抑制轉向時的側傾,就需要非常硬的彈簧和阻尼很高的減振器,那么車輛的舒適性就會變得很差。此外,為了避開懸架結構中其他的部件,加強桿的形狀各式各樣,直徑也會根據車型的需要而不同,總的來說車輛的加強桿形式的不同會對行駛特性產生不小的影響。
當然,鑒于扭轉梁懸架的特殊結構,有些品牌會通過改變扭轉橫梁的形狀,將加強桿的功能直接融合在扭轉橫梁中,從而省去了傳統(tǒng)的加強桿。例如在標致5008上,由于使用了變截面的扭轉梁,通過更改截面的形狀達到增加抗扭剛度的作用,因此并不需要加強桿。所以在標致5008的后懸架部分看不到加強桿的存在。相比于加裝加強桿,變截面扭轉梁無疑會在制造成本上有一定的增加,對于一些售價較低的車型也許不足以分攤成本。
相比于加裝加強桿,變截面扭轉梁無疑會在制造成本上有一定的增加,對于一些售價較低的車型來說也許不足以分攤成本。
◆ 彈性元件的軟硬也很重要
在確定了加強桿后,接下來就要選擇合適的彈性元件了。彈性元件也就是我們俗稱的彈簧,將車身與懸架相連接。當車輛通過顛簸路面時,路面的振動會通過彈簧傳遞至車身,所以彈簧的軟硬對車輛的舒適性有很大的影響。 對于扭轉梁懸架來說,彈簧越硬,傳遞至車身的振動就越大,操控感受就越好,相應的舒適性也就越差。彈簧越軟,側傾相對就更大,舒適性就越好,不過操控感受就會變差。
進入中國的標致5008,相比歐洲版本的車型在彈簧上做了些文章,畢竟中國消費者比歐洲人更在意車輛的舒適性,操控性方面則并不是那么看重,所以中國版本的彈簧相比歐洲會更軟一些。
◆ 買車的時候你會看看襯套么?
在對彈簧進行了調校后,工程師接下來會將目光轉移至消費者幾乎不會在意的地方:襯套。襯套安裝在懸架與車身相連接的地方,作為一種過濾振動的工具,減少由懸架傳遞至車身的振動。
襯套越硬,便是剛度越大,那么剛性就越強,好處呢與彈簧類似,就是車輛的操控性會得到提升。壞處也有,對振動的過濾能力會降低,并且容易產生異響。此外,襯套安裝的角度也有講究,因為對于襯套來說,軸向傳遞的力比較小,而徑向傳遞的力較大。
所以既要傳遞力,又要過濾振動,這就需要對安裝的角度進行精確的計算,這也就是為何襯套有的橫著安裝有的豎著布置的區(qū)別所在。還有一點需要指出,那就是襯套還會影響到懸架的共振頻率,所以需要經過計算,避開襯套在車輛常用的速度段所引起的共振,并在之后的幾輪迭代道路測試中對此加以驗證。
◆ 隨意改車輪會對行駛感受產生影響
防傾桿、彈簧和襯套都選定后,會進行車輪的篩選。車輪分為輪圈和輪胎,二者在扭轉梁的調校階段需要分別進行測試驗證。輪圈方面,主要參考兩個因素:剛度及質量。輪圈的質量會直接對懸架的簧下質量產生影響,簧下質量越輕,越容易進行調校,這也就是為何我們在底盤解析中會對控制臂是否有的輕量化設計格外的關注。
而輪胎方面,配方、花紋、尺寸和滾阻都會對懸架的表現(xiàn)產生影響。一般低滾阻的輪胎,抓地力都比較差,尤其是雨天,這樣對操控性會造成很大的影響。
◆ 減振器的選擇最復雜
減振器的選擇最為復雜,也基本是在以上的幾個項目都確定后才進行篩選,減振器能夠對車輛和車輪運動進行控制,所以也會影響到舒適性與操控性。并且由于減振器是與彈簧配合工作,所以在彈簧確定下來之后再進行減振器的選擇才更容易達到預期的目標。
在中國銷售的標致5008,不僅將彈簧調的更軟,在減振器方面也做了改動:在中高速時的回彈力相比歐洲版本會更小。這樣的改變造成的直接結果便是,中國版的5008舒適性更好,在顛簸路面上對振動的過濾更佳,對乘客造成的沖擊也更小更柔和。當然,這樣做會犧牲掉一些操控性,也會在中低速時對車身晃動的控制變差一些,這都是工程師們經過一番艱難的取舍后做出的最終決定。
編輯點評:
通過與這些法國工程師的接觸和溝通,我初步了解了一些關于扭轉梁懸架調校方面的秘密,看似結構簡單的扭轉梁,卻在實際的研發(fā)測試階段需要考慮如此多的因素,經過長達六輪的迭代測試才能最終定型。所以底盤的調校確實是一件很耗費精力的事情,雖然扭轉梁千篇一律,但行駛品質卻能反映出背后工程師團隊的調校經驗。中國品牌現(xiàn)在已經在材質和設計上有了不輸合資品牌的實力,而在底盤調教這種“看不見”的地方,則需要時間和經驗進行積累。(文/圖 汽車之家 苗帥)
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