越野車為何都偏愛扭杆彈簧?


前言

如果去問一個越野迷,他的終極目標是什麼?10個人可能11個會回答:Benz G500。如果作為純的越野為目的話,那麼‘陸巡、霸道、路虎發現’都能滿足這一需求。但如果在越野功能的前提下,能適當的提升‘逼格’,那範圍就很窄了,方頭方腦的G500 成了幾乎唯一的選擇。

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

其實對於這些龐然大物,我們所知道的技術背景,大約就是分時四驅、大排量發動機、非承載式車身、Fox or King 減震、AT胎等等這些書本上都能獲得的知識點。

其實對於這些越野車,無論是土豪版的G500,還是大眾版的三菱帕傑羅。

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

甚至草根版的哈弗 H3/H5

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

如果我們輕輕的拿掉他們的車身,拋開越野車常用的那幾個特徵之外,你可能會觀察到他們的懸架都很奇特!

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

什麼?都是扭杆彈簧,沒錯。尤其帶車架非承載式車身的越野車都使用扭杆彈簧作為他們的懸架緩衝單元,所以,G500從前艙來看,就少了巨大的TOWER。

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

一 力學分析

越野車偏愛扭杆彈簧的原因是什麼,單純是為了空間嗎? 其實不是的,迴歸到曾說過的一句話:底盤工程師 就是為了解決各種各樣的力學問題而存在的。

用扭杆彈簧而不用螺旋彈簧一定有它在力學方面的考量,我們不妨試著分析一下,就拿考核越野車車架剛性以及四輪驅動鎖止性能的‘交叉軸’工況來說事。

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

假如用的是螺旋彈簧,那麼來自四輪的垂向載荷直接通過車架Tower 傳遞到了車架,整個車架承受扭轉的將是前後Tower之間的所有部分(橘黃色區域)。而對於梯形車架,參與扭轉的部分越多,剛性越差,扭轉的角度也會越大。表現在整車上就是剛性太差。

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

而採用了扭杆彈簧,則會將來自車輪的垂向載荷通過扭杆傳遞到了車架中部(扭杆固定端),這樣參與扭轉的車架部分就會大大縮短,響應的扭轉剛度也提高了不少。

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

二 逐漸被挑戰

上面我們分析了越野車使用扭杆彈簧的力學原因,但這種設計現在慢慢的也被挑戰了。這倒不是因為這種理論本身的錯誤,而是非承載式車身的剛度被承載式車身所挑戰。我們知道非承載式車身,對於整車扭轉剛度的貢獻,主要來自車架,而梯形車架,雖然具有好的彎曲剛性,但扭轉剛性卻很薄弱,材料力學中我們知道承受扭轉最強的是封閉的圓形截面.比如TATRA。

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

當然,在乘用車上,開發TATRA 脊樑式的車架有一定的侷限性,而所有材料參與扭轉的承載式車身卻是比較容易的,一個比較經典的案例就是路虎發現系列的更迭。

路虎發現4 還是非承載式車身結構。

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

而路虎發現 5 卻偷偷成了承載式

越野車為何都偏愛扭杆彈簧?

但從路虎官方公佈的數據來看,發現5的車身扭轉剛度比4代倒是提高了不少。而且在路虎的影響下,現在越野車開始紛紛效仿。或許在未來,分承載式車身只能存在於博物館中了。沒有了非承載式車身,扭杆彈簧也就失去了它存在的土壤。技術的發展就是如此,永遠沒有最好,只有最合適。


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