第一章：懸掛系統(tǒng)的種類
在一臺(tái)汽車(chē)中，由不同部件組成。其中懸掛系統(tǒng)起到了重要作用，它決定了汽車(chē)的操控性能。懸掛系統(tǒng)種類不同，但總的來(lái)說(shuō)都起到一個(gè)作用——就是連接車(chē)身與車(chē)輪，并與路面進(jìn)行溝通。
說(shuō)溝通比較感性，不過(guò)也沒(méi)錯(cuò)。路面是多變的，車(chē)輛需要行駛在路上，即不能硬碰硬，也不能完全隔絕，因此需要一套懸浮機(jī)構(gòu)巧妙的解決二者的矛盾。
說(shuō)到底，對(duì)于車(chē)輛來(lái)說(shuō)，地面的起伏和車(chē)身姿態(tài)的變化歸根結(jié)底都是能量的問(wèn)題。地面作用于車(chē)身的能量大，人就會(huì)感到顛簸。能量不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，而能量的形式是可以互相轉(zhuǎn)換的。這話大家在高中物理課上應(yīng)該都聽(tīng)說(shuō)過(guò)，把這個(gè)模型放倒汽車(chē)上，懸掛就是用來(lái)解決能量大小和形式問(wèn)題的。
●懸掛的作用
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，汽車(chē)懸掛系統(tǒng)就是指由車(chē)身與輪胎間的彈簧和避震器組成整個(gè)支持系統(tǒng)。它連接車(chē)輪與車(chē)身，對(duì)車(chē)身起支撐和減振的作用，傳遞作用在車(chē)輪和車(chē)架之間的力，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車(chē)架或車(chē)身的沖擊力，衰減由此引起的震動(dòng)。
典型的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器三大部分部分。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式，而現(xiàn)代轎車(chē)懸掛系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧，個(gè)別高級(jí)轎車(chē)則使用空氣彈簧。
這三部分相輔相成，彈性單元和減震器主要負(fù)責(zé)將強(qiáng)烈的能力化解為人可以接受的程度。最重要的是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，它負(fù)責(zé)限制車(chē)輪的走向，讓車(chē)輪最大程度的與地面接觸。各種各樣的懸掛系統(tǒng)——麥弗遜、雙叉臂、多連桿，它們的不同之處就在于導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
●獨(dú)立懸掛與非獨(dú)立懸掛
我們?cè)谫?gòu)車(chē)時(shí)，都會(huì)著重關(guān)注它是不是使用了獨(dú)立懸掛。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，獨(dú)懸和非獨(dú)懸兩者的區(qū)別在于，獨(dú)立懸掛左右兩個(gè)車(chē)輪之間沒(méi)有硬軸剛性連接，每一側(cè)車(chē)輪的懸掛部件只與車(chē)身相連。而非獨(dú)立懸掛則正好相反，兩個(gè)車(chē)輪間不是相互獨(dú)立的，之間有硬軸進(jìn)行剛性連接。
獨(dú)立懸掛質(zhì)量輕，左右車(chē)輪間互不相干，能減小車(chē)身的傾斜和震動(dòng)，提高車(chē)輪的地面附著力。不過(guò)獨(dú)立懸掛存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)。
非獨(dú)立懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車(chē)中前輪定位變化小。但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差，多用在貨車(chē)和大客車(chē)上。
●懸掛系統(tǒng)的種類
常見(jiàn)的汽車(chē)懸掛系統(tǒng)大致有四種。非獨(dú)立懸掛較為簡(jiǎn)單，有整體橋和縱臂扭轉(zhuǎn)梁兩種，其中整體橋也稱作硬軸式懸掛，而縱臂扭轉(zhuǎn)梁的別名則有扭力梁式、拖曳臂式等等，具體布置也會(huì)有略有不同，比如有些會(huì)加入防傾桿，或使用瓦特連桿。
獨(dú)立懸掛中最常見(jiàn)的是麥弗遜式懸掛，它的變種連桿支柱懸掛常出現(xiàn)在日韓中小型車(chē)的后軸上。而雙叉臂懸掛在高級(jí)別車(chē)型、SUV的前懸掛以及跑車(chē)上較為常見(jiàn)。多連桿式懸掛更多出現(xiàn)在高級(jí)車(chē)型的后懸掛上，少量注重操控的車(chē)型也會(huì)采用多連桿前懸掛。
●麥弗遜式懸掛
麥弗遜懸掛由A字型擺臂與減震支柱共同組成，車(chē)輪通過(guò)一根減震支柱與車(chē)身相連，下部的連接部件則是一根A字形擺臂。上部的減震支柱由彈簧和減震器組成，除了要承擔(dān)車(chē)身重量和減震的任務(wù)，還要承受車(chē)輪上端的橫向力。下部的A臂則可以承擔(dān)車(chē)輪下端的橫向力和縱向力。連桿支柱是麥弗遜的變種，一般出現(xiàn)在后懸掛中，它的下部不再是A臂，而是兩根平行連桿和一根縱向拉桿。
由于麥弗遜懸掛部件少，可以獲得更輕的簧下質(zhì)量，可以提升車(chē)輛舒適性。但它的缺點(diǎn)在于減震支柱負(fù)擔(dān)過(guò)多，使得其耐沖擊性和抑制側(cè)傾能力都較差。
●雙叉臂懸掛
雙叉臂懸掛的下部結(jié)構(gòu)與麥弗遜懸掛一樣，都有一根A字型擺臂，同時(shí)上部也有一根A字?jǐn)[臂與車(chē)身相連。減震彈簧和減震器，則一般與下A臂相連。此時(shí)的減震支柱只負(fù)責(zé)支撐車(chē)體和減震任務(wù)，車(chē)輪的橫向力縱向力，則都由A臂來(lái)完成。
雙叉臂懸掛的結(jié)構(gòu)比麥弗遜強(qiáng)度更高，所以被大量用在SUV車(chē)型上。因?yàn)槠渖舷赂饔幸桓鵄字?jǐn)[臂，可以形成反作用力，抑制側(cè)傾和制動(dòng)時(shí)的點(diǎn)頭現(xiàn)象。
●多連桿懸掛
多連桿懸掛顧名思義，就是通過(guò)各種連桿將車(chē)輛與車(chē)身相連的懸掛系統(tǒng)。它的原理和雙叉臂差不多，只是上下擺臂“A”字連接處是分開(kāi)的。這些連桿可以根據(jù)需要做成任何形狀，甚至是彎曲的。
多連桿的“多”字是相對(duì)的，一般3根以上，且沒(méi)有A字?jǐn)[臂的結(jié)構(gòu)都可稱為多連桿懸掛，常規(guī)一般在4-5根。有些廠商會(huì)偷換概念，將只有兩根桿的懸掛也歸類為多連桿懸掛，雖然說(shuō)法上沒(méi)錯(cuò)，但我們還是要分辨清楚。多連桿懸掛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能也很強(qiáng)，但很看調(diào)校。對(duì)于調(diào)價(jià)不到位的廠商來(lái)說(shuō)，會(huì)起到適得其反的效果。它的缺點(diǎn)是成本較高，且支撐強(qiáng)度低于雙叉臂懸掛。
●縱臂扭轉(zhuǎn)梁懸掛
縱臂扭轉(zhuǎn)梁懸掛是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的懸掛之一，一般只出現(xiàn)在后懸掛上。它左右兩端各有一根縱向拖曳臂，一頭與車(chē)身相連，一頭與車(chē)輪相連。在兩個(gè)縱向拖曳臂之間，會(huì)有一根鋼梁，這根鋼梁可以被扭轉(zhuǎn)，近似于平衡桿的作用。
它的優(yōu)點(diǎn)很明顯，就是制造成本低，且與車(chē)身連接簡(jiǎn)單，有利于車(chē)內(nèi)空間的布置。不過(guò)由于其左右輪互相之間有干涉，所以性能要遜于獨(dú)立懸掛。
懸掛要解決的問(wèn)題是車(chē)輛的穩(wěn)定性和舒適性，這本是一對(duì)矛盾。出色的穩(wěn)定性意味著懸掛設(shè)定會(huì)偏硬朗，而要兼顧舒適又必須有偏軟的調(diào)校。為了調(diào)節(jié)這個(gè)矛盾，眾廠商們也是挖空了心思，創(chuàng)造出一系列相關(guān)技術(shù)。
第二章：懸掛系統(tǒng)的技術(shù)
●主動(dòng)懸掛技術(shù) 從賽車(chē)到家用車(chē)
主動(dòng)懸掛被更多人熟知，要?dú)w功于上世紀(jì)80年代的威廉姆斯F1賽車(chē)，在被FIA禁止之前，這項(xiàng)技術(shù)可以幫助車(chē)手輕易取得榮譽(yù)。會(huì)“跳舞”的賽車(chē)在當(dāng)時(shí)可能超出了很多人的認(rèn)知范疇，埃爾頓·塞納曾形容搭載主動(dòng)懸掛技術(shù)的賽車(chē)“不用去考慮如何應(yīng)付彎道，車(chē)手只管踩滿油門(mén)就行。”
民用車(chē)領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)在上世紀(jì)90年代初得到應(yīng)用，但因?yàn)槠浼夹g(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本不菲，故大多只是被豪華車(chē)或超級(jí)跑車(chē)所采用，如保時(shí)捷的PSAM、奔馳的Airmatic DC空氣懸掛等等；而國(guó)內(nèi)大多消費(fèi)者有機(jī)會(huì)品嘗到“魚(yú)與熊掌”的快意，要?dú)w功于君威GS的引入。
搭載PSAM懸掛系統(tǒng)的保時(shí)捷卡宴
主動(dòng)懸掛在其結(jié)構(gòu)中植入了可人工或自動(dòng)控制發(fā)力的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，并能根據(jù)路面情況自動(dòng)調(diào)節(jié)減震器剛度和阻尼，以獲得更好的行駛舒適性或滿足操控需求。從主動(dòng)懸掛的組成種類來(lái)看，大致可以分為兩類：一類是電子控制式主動(dòng)液壓懸掛，另一類則是電子控制式空氣懸掛。
前者能通過(guò)車(chē)載電腦計(jì)算出懸掛受力大小和加速度，利用液壓減震器的伸縮來(lái)保持車(chē)身平衡；而后者也是通過(guò)車(chē)載電腦計(jì)算懸掛的受力及感應(yīng)路面情況，適時(shí)調(diào)整空氣減震器的剛度和阻尼系數(shù)，雖然介質(zhì)不同，但二者共同之處在于通過(guò)改變減震器阻尼來(lái)抑制車(chē)身姿態(tài)變化。
●日產(chǎn)ARC主動(dòng)行駛舒適控制系統(tǒng)
嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，日產(chǎn)ARC（Active Ride Control）并不能算是一項(xiàng)懸掛技術(shù)。其工作過(guò)程并未針對(duì)懸掛和避震做出任何調(diào)整，它只是在“抵消”顛簸，而非“過(guò)濾”顛簸。不過(guò)ARC做到了通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單、更節(jié)省成本的方式達(dá)到近似功效。
當(dāng)車(chē)輛遇到顛簸路段時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)剎車(chē)力度以及發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出來(lái)對(duì)車(chē)身重心變化進(jìn)行調(diào)整，以提升舒適性，準(zhǔn)確的說(shuō)ARC更像是從ESP車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)上衍生出來(lái)的一項(xiàng)分支功能。
●凱迪拉克MRC主動(dòng)電磁感應(yīng)懸掛系統(tǒng)
凱迪拉克為XTS裝配了一套MRC主動(dòng)電磁感應(yīng)懸掛系統(tǒng)，其技術(shù)核心是減震器筒內(nèi)的一種磁流變體材料。當(dāng)電磁線圈接通電流后，原來(lái)處于分散狀態(tài)的磁性體便會(huì)重新排列，結(jié)構(gòu)中粒子之間結(jié)合的強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，所以只要改變電流就能改變阻尼性能。
控制懸掛的電腦以每秒鐘1000次的頻率收集信息并做出反應(yīng)，從而保證車(chē)輛將不必要的晃動(dòng)進(jìn)行過(guò)濾，控制車(chē)輛的重心轉(zhuǎn)移和前傾后仰程度。當(dāng)然，在車(chē)輛做出激烈的閃躲動(dòng)作時(shí)，該系統(tǒng)同樣能夠很好地控制車(chē)身?yè)u擺，以微秒級(jí)的反應(yīng)速度使得MRC成為目前全球響應(yīng)最快的主動(dòng)懸架系統(tǒng)。
由于主動(dòng)懸架系統(tǒng)往往具備相當(dāng)多的電子元器件，成本高昂之外，也擁有較高的耗電量。所以，凱迪拉克將懸架消耗的能量回收起來(lái)，他們將這項(xiàng)科技稱之為GenShock。減震筒外附加的模塊是系統(tǒng)的核心，主要由專屬的電子控制單元、電動(dòng)馬達(dá)與全新的電子液壓齒輪所構(gòu)成。
總結(jié)：
懸掛系統(tǒng)是汽車(chē)上必不可少的部件，因?yàn)樗拇嬖?，駕駛者才能擁有更好的操控和駕乘體驗(yàn)。我們已經(jīng)經(jīng)歷了懸掛技術(shù)從賽車(chē)到豪車(chē)、從豪車(chē)再到平民車(chē)的下放。隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的科技將會(huì)運(yùn)用的懸掛系統(tǒng)上。未來(lái)，遠(yuǎn)比你像想的更精彩。
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