慘遭中國(guó)車主集體嫌棄 一根鋼梁做錯(cuò)了啥?
說來尷尬,真正促使中國(guó)汽車消費(fèi)者們關(guān)注懸架這種底層玩意兒的,往往是斷軸、特供、減配之類廠商“翻車”事件。
老百姓常說汽車三大件,其中唯底盤懸架恍若一門玄學(xué),仿佛道不透說不明。汽車文章每每談及“底盤”二字,分分鐘能給你繞得云里霧里、似是而非、不知所云。每當(dāng)掰扯不明白,只消道一句“調(diào)?!薄肮Φ住痹圃疲闼坪跻磺卸己锨楹侠?。
懸架按結(jié)構(gòu)可以分為很多類,其中最廣為人知和遭受爭(zhēng)議的,必須要說俗稱“板車懸掛”的扭力梁。身為廉價(jià)簡(jiǎn)陋低劣的代名詞,可以說“板懸”是以一種負(fù)面了自己的無私自殘形式,助力了汽車底盤知識(shí)的最基礎(chǔ)科普工作,簡(jiǎn)直共產(chǎn)國(guó)際。
所謂“板車懸掛”,其實(shí)與板車卡車沒啥關(guān)系,而是指扭力梁結(jié)構(gòu)的非獨(dú)立后懸架。跑到車尾蹲下看看車底,如果有一根顯眼的粗壯鋼梁連接著左右后輪,就是扭力梁后懸無疑。至于扭力梁懸架怎么就被貶低成了“板車”,現(xiàn)在也難以考證了。
10 萬元以下的廉價(jià)家用小車,扭力梁是一種非常普遍的后懸架結(jié)構(gòu)。而當(dāng)扭力梁被一些品牌用到更貴、更大的緊湊級(jí)車甚至 SUV 時(shí),你會(huì)發(fā)現(xiàn):一邊是車企用“不看結(jié)構(gòu)看調(diào)?!睘樵捫g(shù)辯解,另一邊是消費(fèi)者的口誅筆伐和抵制。到底哪方更占理?
(拆下來的扭力梁,長(zhǎng)這樣)
(左右獨(dú)立的多連桿式后懸,明顯可見左右分離)
影響最廣的例子,是多年前大眾速騰國(guó)產(chǎn)后換裝扭力梁后懸。最近的例子,是福特新一代??怂?、馬自達(dá)新昂克賽拉在車型更新時(shí),不約而同將原來的后獨(dú)立懸架,換成了非獨(dú)立的扭力梁。另外,隨著近年一些自主品牌推出廉價(jià)的中大型 SUV,以及價(jià)格天然較高的電動(dòng)車越來越多,扭力梁應(yīng)用的車型范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。
在主流論調(diào)中,扭力梁是一種自帶原罪的劣等懸架類型,正如“板車懸掛”這個(gè)民間稱呼。
非獨(dú)立是原罪
扭力梁結(jié)構(gòu)是一種非獨(dú)立懸架,也是最為常見的乘用車非獨(dú)立懸架。獨(dú)立和非獨(dú)立,是指左右車輪之間是否有剛性連接。獨(dú)立懸架,左右車輪完全分離,各自獨(dú)立跳動(dòng),左側(cè)車輪碾到凸起,不會(huì)影響到右側(cè)車輪。非獨(dú)立懸架反之,左右車輪有物理連接,左側(cè)車輪碾到凸起,會(huì)影響到右側(cè)車輪的姿態(tài)。所以扭力梁懸架最廣為人知的弊端,是左右不分離導(dǎo)致的舒適性天然劣勢(shì),也就注定只能用在價(jià)格相對(duì)較低的車型上。
(上:非獨(dú)立,下:獨(dú)立)
扭力梁的非獨(dú)立懸架身份和相關(guān)特性,是它最為人所知的不足,但并不是全部。
真·硬傷,在側(cè)身
懸架的主要作用之一,是束縛車輪的空間位移,說白了就是固定車輪位置姿態(tài)。車跑起來,車輪前后左右晃蕩搖擺,肯定是不行的。真車不像玩具車,車輪輪軸就可以固定車輪位置。真實(shí)的汽車上,驅(qū)動(dòng)車輪的半軸并不承受除旋轉(zhuǎn)以外的力,即只管自己轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞動(dòng)力,車輪位置怎么固定是不歸它管的。束縛固定住車輪的任務(wù),是由懸架系統(tǒng)來負(fù)責(zé)。
(真正的汽車可不能是這樣的……)
扭力梁的一大先天劣勢(shì),是對(duì)于車輪的橫向支撐作用不足。
扭力梁懸架其實(shí)結(jié)構(gòu)超簡(jiǎn)單:一根可形變的鋼制橫梁(扭力梁)連接著左右車輪,鋼梁前方左右各有一個(gè)連接點(diǎn),通過襯套固定在車身上。
其中的扭力梁,是一根經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的可扭曲鋼梁,通常由鋼板經(jīng)沖壓工藝制成。它既承擔(dān)著約束固定車輪位置姿態(tài)的作用(術(shù)語(yǔ)叫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)),因?yàn)榭梢耘で巫儯渤袚?dān)一部分控制車輪上下跳動(dòng)的功能(兼任彈性元件)。
(扭力梁形變示意,長(zhǎng)得和上圖不太一樣,腦補(bǔ)理解一下)
別看避震器和彈簧頂端也連接著車身,但這些連接點(diǎn)僅承擔(dān)垂直方向的作用力,即只負(fù)責(zé)支撐避震器與彈簧的上下運(yùn)動(dòng),并不能承擔(dān)其他方向受力。真正負(fù)責(zé)固定住車輪位置的,實(shí)際上只有扭力梁前端這兩個(gè)襯套連接點(diǎn)。相當(dāng)于兩個(gè)點(diǎn)拖著一根柔性梁,梁兩端安裝車輪。
在激烈駕駛、緊急變線等極端情況下,由于與車身連接點(diǎn)在車輪之前一段距離、后面缺乏橫向支撐連接點(diǎn),會(huì)導(dǎo)致整個(gè)懸架包括車輪的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)滯后于車身。而因?yàn)檐囕嗊B接點(diǎn)在后,外側(cè)后車輪會(huì)有前端向外側(cè)偏轉(zhuǎn)、“外八字”的趨勢(shì)(術(shù)語(yǔ)叫后輪負(fù)前束,見下圖圈內(nèi))。后輪束角變負(fù),會(huì)讓車尾有向外甩的趨勢(shì),不利于行駛穩(wěn)定性,這對(duì)于家用車來講是一種危險(xiǎn)因素。
所以扭力梁結(jié)構(gòu)天然不利于極限穩(wěn)定性,不適合高性能車型。凡是使用扭力梁后懸架的高性能車,幾乎都會(huì)對(duì)扭力梁增加一些特殊桿件(潘哈德桿、瓦特連桿,好奇可以自己補(bǔ)課)以進(jìn)行彌補(bǔ),這里不細(xì)展開。
車小?瞬間真香!
有著這么多不足,但扭力梁應(yīng)用如此廣泛,自然肯定有自己的優(yōu)勢(shì)。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、節(jié)省空間,這三樣是老生常談,很好理解。與獨(dú)立式的多連桿懸架相比,扭力梁的活動(dòng)部件(相當(dāng)于沒有)、桿件數(shù)量(就一根梁)、鉸接與襯套數(shù)量(就倆)都明顯減少,并且還可以省去副車架。大部分多連桿類型的獨(dú)立式后懸架,都要大量侵占后軸空間;而扭力梁懸架除了彈簧和避震器,中央的一大片位置都可以空出來。對(duì)于小型車而言,節(jié)省出的這點(diǎn)空間就非常寶貴。
(扭力梁與多連桿,對(duì)比下空間占用)
另一方面,車輛尺寸越小,扭力梁的不足就越不明顯。
這是因?yàn)?,車輛不論緊急變線還是高速轉(zhuǎn)向,通常都會(huì)以減速剎車為前提。此時(shí)車輛重心向前轉(zhuǎn)移,會(huì)讓后輪有失去抓地力的傾向。對(duì)于小型車,由于軸距短、力臂短,車輛在減速時(shí)的重心前移會(huì)更快、幅度更大。這就導(dǎo)致,對(duì)減速時(shí)重心更容易前移的小型車而言,后輪對(duì)于操控的重要性,要低于大尺寸的車輛。這樣一來,因?yàn)楹筝喌闹匾愿?,扭力梁懸架后輪缺乏橫向支撐的劣勢(shì)也就不明顯。
(短軸距小車,重心前后轉(zhuǎn)移更明顯)
如果你經(jīng)常關(guān)注高性能的兩廂小車,會(huì)發(fā)現(xiàn)它們?cè)跇O限駕駛時(shí),有時(shí)出現(xiàn)內(nèi)側(cè)后輪離地的現(xiàn)象。這種情況通常只會(huì)出現(xiàn)尺寸較小、使用扭力梁后懸的車輛上。一側(cè)后輪都離地了,可想而知后軸抓地力已經(jīng)降到了什么程度。既然如此,負(fù)前束不負(fù)前束的,就那么著(zhao 一聲)吧。
(如果你感興趣的話:小型車后輪可以用鼓剎而不必追求碟剎,也是一樣的道理。)
(對(duì)于高性能小車,內(nèi)側(cè)后輪離地很容易)
扭力梁在成本和空間上的優(yōu)勢(shì),在小車上也會(huì)被放大。獨(dú)立后懸架比較占空間、比較貴,這對(duì)于尺寸較大、級(jí)別較高的車影響不太大,但對(duì)于價(jià)格較低的小型車影響就很明顯。再加上上面說的操控穩(wěn)定性劣勢(shì)相對(duì)減小,成本空間優(yōu)勢(shì)相對(duì)放大,兩相疊加,扭力梁天生就適合小尺寸、低價(jià)格的車型。
可以說車越小,扭力梁越香。
傳統(tǒng)上來講,緊湊級(jí)(車長(zhǎng)<4.6 米,軸距<2.7 米)以下級(jí)別車型,后懸架使用扭力梁算不上太大的硬傷;小型車(車長(zhǎng)<4.3 米,軸距<2.5 米)及更小車型,后懸使用扭力梁沒什么丟人的;尺寸更小的微車,后懸用扭力梁簡(jiǎn)直是天經(jīng)地義(實(shí)際上像 Smart 這類極端案例,后懸比扭力梁還簡(jiǎn)陋)。
當(dāng)然這些標(biāo)準(zhǔn)會(huì)依品牌定位、產(chǎn)品風(fēng)格而有所浮動(dòng),只是可以作為大體參考。反過來,對(duì)于緊湊級(jí)以上的中大型轎車和 SUV,后懸架如果使用扭力梁結(jié)構(gòu),基本可以斷定單純是為了玩兒命降成本—;—;這種情況一般也僅出現(xiàn)在非常廉價(jià)大碗的部分自主品牌車型。
調(diào)校?No,經(jīng)驗(yàn)
說扭力梁很難不講法國(guó)車,雖說現(xiàn)在法系品牌在歐洲以外都生存艱難,但法國(guó)車尤其是標(biāo)致雪鐵龍?jiān)谂ちα汉髴曳矫娴墓Φ祝呐略谥袊?guó)市場(chǎng)也是深入人心的。一方面法國(guó)車對(duì)于扭力梁有一種蜜汁堅(jiān)持,能用扭力梁就絕不用更高級(jí)的多連桿;另一方面法國(guó)車上的扭力梁,又確實(shí)往往能做出仿佛超越扭力梁的效果。
每每談到這個(gè)問題,你通常會(huì)看到媒體們解釋為法國(guó)品牌對(duì)扭力梁懸架的調(diào)校功底。甚至,這被很多人當(dāng)作是懸架調(diào)校大于堆硬件的典型案例。但事實(shí)上,這話只能算部分正確?!罢{(diào)校重要”不假,但調(diào)校不是萬能奇跡制造機(jī),決定基礎(chǔ)高度和天花板高度的永遠(yuǎn)是硬件水平。
為啥叫部分正確?法國(guó)品牌確實(shí)會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期使用扭力梁而積累出“功底”,但這個(gè)功底并非調(diào)校,而是制造經(jīng)驗(yàn)。
懸架調(diào)校才不是什么玄學(xué),調(diào)校的范圍,無非調(diào)整各連桿的長(zhǎng)度、角度、剛性(對(duì)于有連桿的懸架而言),避震器和彈簧的阻尼特性,各個(gè)連接襯套的剛性等等,目的是讓四個(gè)車輪能在盡可能多的情況下維持盡可能大的接地面積。只有似懂非懂的半吊子媒體老師才會(huì)張口閉口玄學(xué),"講太深了你們也不懂",其實(shí)是他自己也不懂。
扭力梁懸架結(jié)構(gòu)實(shí)在太簡(jiǎn)單了,簡(jiǎn)單到能談得上“調(diào)?!钡膹椥栽?,其實(shí)就只有兩個(gè)連接襯套(連桿?抱歉沒有)。所以這兩個(gè)襯套固然非常重要,但調(diào)??臻g比那些更“高級(jí)”的獨(dú)立懸架小很多。
扭力梁懸架的工作特性,主要是由扭力梁的設(shè)計(jì)制造決定的。而在設(shè)計(jì)和制造階段,扭力梁的受力扭轉(zhuǎn)特性就已經(jīng)定下來了,后期能做的調(diào)整幾乎為零。而扭力梁的設(shè)計(jì)制造,又是一門不易被反向測(cè)繪抄走的技藝,因?yàn)閹缀卧煨统饋砗苋菀祝馁|(zhì)和工藝卻難以逆向工程。所以對(duì)于長(zhǎng)期使用扭力梁懸架的老廠商,積累出設(shè)計(jì)制造方面的經(jīng)驗(yàn),才是讓他們精于此的法寶,而非什么云里霧里的“調(diào)校”、“功底”。
(扭力梁,材料力學(xué)設(shè)計(jì)才是難點(diǎn))
舉一反三,一些成立沒幾年的廉價(jià)自主品牌,即便車價(jià)低到驚人卻毅然使用多連桿獨(dú)立懸架,而非成本低廉的扭力梁懸架,也千萬別覺得它們就一定是業(yè)界良心。比起逆向困難的扭力梁,單純依靠幾何構(gòu)造的多連桿懸架反而更好“借鑒”。何況扭力梁一根鋼梁挑大梁的特點(diǎn),沒有一定經(jīng)驗(yàn)的廠商更容易搞砸。
福特和馬自達(dá)紛紛在主力車型上棄用多連桿、改用扭力梁,其背后當(dāng)然是降成本在作祟。但對(duì)于這類歷史久、經(jīng)驗(yàn)豐富的廠商,只要不是車身尺寸很大的車型強(qiáng)行用扭力梁,像緊湊級(jí)車上改用扭力梁,其性能變化是容易隨廠商意愿去控制的(當(dāng)然某些廠商搞中國(guó)特供的例外)。
而且,這些新時(shí)代重回扭力梁的解決方案,也并不是將十幾年前的扭力梁搬回來那么簡(jiǎn)單。福特在新一代車型的扭力梁后懸上,使用了所謂力矢量彈簧,利用可提供側(cè)向分力的新型矢量彈簧,來提供部分橫向支撐力,彌補(bǔ)扭力梁這方面的劣勢(shì)。馬自達(dá)的新花樣叫做 SEB 蝶形仿生后懸,名字挺花哨,實(shí)際上就是將傳統(tǒng)鋼板沖壓鋼梁,改良工藝做成變截面的雙層無縫梁,橫梁形狀變成獨(dú)特的兩端粗中間細(xì),減小非獨(dú)立懸架左右輪的互相影響。
(左:福特可提供側(cè)向力的力矢量彈簧)
(馬自達(dá)兩頭粗中間細(xì)的 SEB 懸架)
所以獨(dú)立懸架固然好,但別覺得多連桿后懸就一定出色,更沒必要談“板”(板懸)色變。對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的車企,只要應(yīng)用車型的尺寸沒超標(biāo)、也不是什么區(qū)域特供配置,完全沒必要對(duì)“板懸”持一票否定態(tài)度。而對(duì)于新生車企,用多連桿后懸也未必代表良好的操控性舒適性。但假如是一家沒成立幾年的新車企,在一款尺寸較大的車型上使用了扭力梁懸架,你就應(yīng)該提起十二分的謹(jǐn)慎了。
沒有什么技術(shù)是無法用白話講明白的玄學(xué)。究竟是廠商在用話術(shù)忽悠人,還是消費(fèi)者羊群效應(yīng)反應(yīng)過激?免繳智商稅還是得靠自己搞明白。