慘遭中國車主集體嫌棄,一根鋼樑做錯了啥?
說來尷尬,真正促使中國汽車消費者們關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,彷彿道不透說不明。汽車文章每每談及“底盤”二字,分分鐘能給你繞得云裡霧裡、似是而非、不知所云。每當掰扯不明白,只消道一句“調校”“功底”云云,便似乎一切都合情合理。
懸架按結構可以分為很多類,其中最廣為人知和遭受爭議的,必須要說俗稱“板車懸掛”的扭力梁。身為廉價簡陋低劣的代名詞,可以說“板懸”是以一種負面了自己的無私自殘形式,助力了汽車底盤知識的最基礎科普工作,簡直共產國際。
所謂“板車懸掛”,其實與板車卡車沒啥關係,而是指扭力梁結構的非獨立後懸架。跑到車尾蹲下看看車底,如果有一根顯眼的粗壯鋼樑連接著左右後輪,就是扭力梁後懸無疑。至於扭力梁懸架怎麼就被貶低成了“板車”,現在也難以考證了。
10萬元以下的廉價家用小車,扭力梁是一種非常普遍的後懸架結構。而當扭力梁被一些品牌用到更貴、更大的緊湊級車甚至SUV時,你會發現:一邊是車企用“不看結構看調校”為話術辯解,另一邊是消費者的口誅筆伐和抵制。到底哪方更佔理?
(拆下來的扭力梁,長這樣)
(左右獨立的多連桿式後懸,明顯可見左右分離)
影響最廣的例子,是多年前大眾速騰國產後換裝扭力梁後懸。最近的例子,是福特新一代福克斯、馬自達新昂克賽拉在車型更新時,不約而同將原來的後獨立懸架,換成了非獨立的扭力梁。另外,隨著近年一些自主品牌推出廉價的中大型SUV,以及價格天然較高的電動車越來越多,扭力梁應用的車型範圍進一步擴大。
在主流論調中,扭力梁是一種自帶原罪的劣等懸架類型,正如“板車懸掛”這個民間稱呼。
非獨立是原罪
扭力梁結構是一種非獨立懸架,也是最為常見的乘用車非獨立懸架。獨立和非獨立,是指左右車輪之間是否有剛性連接。獨立懸架,左右車輪完全分離,各自獨立跳動,左側車輪碾到凸起,不會影響到右側車輪。非獨立懸架反之,左右車輪有物理連接,左側車輪碾到凸起,會影響到右側車輪的姿態。所以扭力梁懸架最廣為人知的弊端,是左右不分離導致的舒適性天然劣勢,也就注定只能用在價格相對較低的車型上。
(上:非獨立,下:獨立)
扭力樑的非獨立懸架身份和相關特性,是它最為人所知的不足,但並不是全部。
真·硬傷,在側身
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。車跑起來,車輪前後左右晃蕩搖擺,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。真實的汽車上,驅動車輪的半軸並不承受除旋轉以外的力,即只管自己轉動傳遞動力,車輪位置怎麼固定是不歸它管的。束縛固定住車輪的任務,是由懸架系統來負責。
(真正的汽車可不能是這樣的……)
扭力樑的一大先天劣勢,是對於車輪的橫向支撐作用不足。
扭力梁懸架其實結構超簡單:一根可形變的鋼製橫梁(扭力梁)連接著左右車輪,鋼樑前方左右各有一個連接點,通過襯套固定在車身上。
其中的扭力梁,是一根經過特別設計的可扭曲鋼樑,通常由鋼板經沖壓工藝製成。它既承擔著約束固定車輪位置姿態的作用(術語叫導向機構),因為可以扭曲形變,也承擔一部分控制車輪上下跳動的功能(兼任彈性元件)。
(扭力梁形變示意,長得和上圖不太一樣,腦補理解一下)
別看避震器和彈簧頂端也連接著車身,但這些連接點僅承擔垂直方向的作用力,即只負責支撐避震器與彈簧的上下運動,並不能承擔其他方向受力。真正負責固定住車輪位置的,實際上只有扭力梁前端這兩個襯套連接點。相當於兩個點拖著一根柔性梁,梁兩端安裝車輪。
在激烈駕駛、緊急變線等極端情況下,由於與車身連接點在車輪之前一段距離、後面缺乏橫向支撐連接點,會導致整個懸架包括車輪的瞬時運動滯後於車身。而因為車輪連接點在後,外側後車輪會有前端向外側偏轉、“外八字”的趨勢(術語叫後輪負前束,見下圖圈內)。後輪束角變負,會讓車尾有向外甩的趨勢,不利於行駛穩定性,這對於家用車來講是一種危險因素。
所以扭力梁結構天然不利於極限穩定性,不適合高性能車型。凡是使用扭力梁後懸架的高性能車,幾乎都會對扭力梁增加一些特殊桿件(潘哈德桿、瓦特連桿,好奇可以自己補課)以進行彌補,這裡不細展開。
車小?瞬間真香!
有著這麼多不足,但扭力梁應用如此廣泛,自然肯定有自己的優勢。
結構簡單、成本低廉、節省空間,這三樣是老生常談,很好理解。與獨立式的多連桿懸架相比,扭力樑的活動部件(相當於沒有)、桿件數量(就一根梁)、鉸接與襯套數量(就倆)都明顯減少,並且還可以省去副車架。大部分多連桿類型的獨立式後懸架,都要大量侵占後軸空間;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。對於小型車而言,節省出的這點空間就非常寶貴。
(扭力樑與多連桿,對比下空間佔用)
另一方面,車輛尺寸越小,扭力樑的不足就越不明顯。
這是因為,車輛不論緊急變線還是高速轉向,通常都會以減速剎車為前提。此時車輛重心向前轉移,會讓後輪有失去抓地力的傾向。對於小型車,由於軸距短、力臂短,車輛在減速時的重心前移會更快、幅度更大。這就導致,對減速時重心更容易前移的小型車而言,後輪對於操控的重要性,要低於大尺寸的車輛。這樣一來,因為後輪的重要性更低,扭力梁懸架後輪缺乏橫向支撐的劣勢也就不明顯。
(短軸距小車,重心前後轉移更明顯)
如果你經常關注高性能的兩廂小車,會發現它們在極限駕駛時,有時出現內側後輪離地的現象。這種情況通常只會出現尺寸較小、使用扭力梁後懸的車輛上。一側後輪都離地了,可想而知後軸抓地力已經降到了什麼程度。既然如此,負前束不負前束的,就那麼著(zhao 一聲)吧。
(如果你感興趣的話:小型車後輪可以用鼓剎而不必追求碟剎,也是一樣的道理。)
(對於高性能小車,內側後輪離地很容易)
扭力梁在成本和空間上的優勢,在小車上也會被放大。獨立後懸架比較佔空間、比較貴,這對於尺寸較大、級別較高的車影響不太大,但對於價格較低的小型車影響就很明顯。再加上上面說的操控穩定性劣勢相對減小,成本空間優勢相對放大,兩相疊加,扭力梁天生就適合小尺寸、低價格的車型。
可以說車越小,扭力梁越香。
傳統上來講,緊湊級(車長<4.6 米,軸距<2.7 米)以下級別車型,後懸架使用扭力梁算不上太大的硬傷;小型車(車長<4.3 米,軸距< 2.5 米)及更小車型,後懸使用扭力梁沒什麼丟人的;尺寸更小的微車,後懸用扭力梁簡直是天經地義(實際上像Smart 這類極端案例,後懸比扭力梁還簡陋) 。
當然這些標準會依品牌定位、產品風格而有所浮動,只是可以作為大體參考。反過來,對於緊湊級以上的中大型轎車和SUV,後懸架如果使用扭力梁結構,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在非常廉價大碗的部分自主品牌車型。
調校?No,經驗
說扭力梁很難不講法國車,雖說現在法系品牌在歐洲以外都生存艱難,但法國車尤其是標致雪鐵龍在扭力梁後懸方面的功底,哪怕在中國市場也是深入人心的。一方面法國車對於扭力梁有一種蜜汁堅持,能用扭力梁就絕不用更高級的多連桿;另一方面法國車上的扭力梁,又確實往往能做出彷彿超越扭力樑的效果。
每每談到這個問題,你通常會看到媒體們解釋為法國品牌對扭力梁懸架的調校功底。甚至,這被很多人當作是懸架調校大於堆硬件的典型案例。但事實上,這話只能算部分正確。“調校重要”不假,但調校不是萬能奇蹟製造機,決定基礎高度和天花板高度的永遠是硬件水平。
為啥叫部分正確?法國品牌確實會因為長期使用扭力梁而積累出“功底”,但這個功底並非調校,而是製造經驗。
懸架調校才不是什麼玄學,調校的範圍,無非調整各連桿的長度、角度、剛性(對於有連桿的懸架而言),避震器和彈簧的阻尼特性,各個連接襯套的剛性等等,目的是讓四個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張口閉口玄學,”講太深了你們也不懂”,其實是他自己也不懂。
扭力梁懸架結構實在太簡單了,簡單到能談得上“調校”的彈性元件,其實就只有兩個連接襯套(連桿?抱歉沒有)。所以這兩個襯套固然非常重要,但調校空間比那些更“高級”的獨立懸架小很多。
扭力梁懸架的工作特性,主要是由扭力樑的設計製造決定的。而在設計和製造階段,扭力樑的受力扭轉特性就已經定下來了,後期能做的調整幾乎為零。而扭力樑的設計製造,又是一門不易被反向測繪抄走的技藝,因為幾何造型抄起來很容易,但材質和工藝卻難以逆向工程。所以對於長期使用扭力梁懸架的老廠商,積累出設計製造方面的經驗,才是讓他們精於此的法寶,而非什麼雲裡霧裡的“調校”、“功底”。
(扭力梁,材料力學設計才是難點)
舉一反三,一些成立沒幾年的廉價自主品牌,即便車價低到驚人卻毅然使用多連桿獨立懸架,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界良心。比起逆向困難的扭力梁,單純依靠幾何構造的多連桿懸架反而更好“借鑒”。何況扭力梁一根鋼樑挑大樑的特點,沒有一定經驗的廠商更容易搞砸。
福特和馬自達紛紛在主力車型上棄用多連桿、改用扭力梁,其背後當然是降成本在作祟。但對於這類歷史久、經驗豐富的廠商,只要不是車身尺寸很大的車型強行用扭力梁,像緊湊級車上改用扭力梁,其性能變化是容易隨廠商意願去控制的(當然某些廠商搞中國特供的例外)。
而且,這些新時代重回扭力樑的解決方案,也並不是將十幾年前的扭力梁搬回來那麼簡單。福特在新一代車型的扭力梁後懸上,使用了所謂力矢量彈簧,利用可提供側向分力的新型矢量彈簧,來提供部分橫向支撐力,彌補扭力梁這方面的劣勢。馬自達的新花樣叫做SEB 蝶形仿生後懸,名字挺花哨,實際上就是將傳統鋼板沖壓鋼樑,改良工藝做成變截面的雙層無縫梁,橫梁形狀變成獨特的兩端粗中間細,減小非獨立懸架左右輪的互相影響。
(左:福特可提供側向力的力矢量彈簧)
(馬自達兩頭粗中間細的SEB 懸架)
所以獨立懸架固然好,但別覺得多連桿後懸就一定出色,更沒必要談“板”(板懸)色變。對於經驗豐富的車企,只要應用車型的尺寸沒超標、也不是什麼區域特供配置,完全沒必要對“板懸”持一票否定態度。而對於新生車企,用多連桿後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,你就應該提起十二分的謹慎了。
沒有什麼技術是無法用白話講明白的玄學。究竟是廠商在用話術忽悠人,還是消費者羊群效應反應過激?免繳智商稅還是得靠自己搞明白。