扭力梁悬挂真的就一无是处吗?
在今年东京车展上,马自达推出魁(Kai)概念车,它将是下一代马自达3的雏形,也就是国产昂克赛拉的概念车。魁的外形可以用惊艳来形容,但后悬挂由多年一直使用的多连杆式后独立悬挂更改成扭力梁,难免给人一种“缩水”的感觉,并招致一片口诛笔伐。
诚然,扭力梁在国内的名声并不好,常被人认为是偷工减料的一种低端配置。尽管有像本田思域FK2、梅甘娜RS等性能小钢炮和标致408、奥德赛等舒适取向的车型,但很多人依旧认为,无论是运动性还是舒适性,扭力梁都不是一个正确的选择。但扭力梁悬挂真的就是一无是处吗?
一石激起千层浪
扭力梁悬架靠一根可弹性扭转的横梁连接左右两个车轮,左右轮的动作有一定的独立度,所以被称为半独立悬挂。它既不像刚性悬挂那样限制两侧车轮的相对独立运动,但也不想独立悬架那样两侧车轮可以完全独立跳动。这种暧昧的定位,决定了它同时具备刚性悬挂和独立悬挂的某些特性,也存在不可避免的先天不足,譬如大幅度运动时两侧车轮会相互影响。
悬挂调教的永恒话题是舒适性和运动的平衡,对于扭力梁悬挂来说,主要的区分点在于扭力梁和轮轴线之间的距离。扭力梁与轴轮线的距离越近,可以增加车轮的横向支撑,使束角变化更稳定,对侧倾的抑制效果比独立悬挂更好,但两侧车轮干涉会更明显,因此舒适性一般;扭力梁与轴轮线的距离越远,两边车轮的独立活动范围更大,对另一侧车轮的影响也更小,舒适性更佳,但由于横梁对车轮的横向支撑性较差,所以车轮束角定位不准确,操控性相对较差。
扭力梁悬挂结构简单,便于装配,占据空间不大,能够为车辆换来更大的乘坐空间,而且平顺性和操控性略优于刚性悬挂,因此是目前紧凑型车型使用最多的后悬挂模式。本来一切相干无事,但大众速腾的断轴事件,使扭力梁悬挂成为了众矢之的。为了降低成本,在2012款速腾上,大众将老款的多连杆独立悬挂换成扭力梁半独立悬挂,事后便频频出现断轴问题。所以大家都将矛头指向扭力梁悬挂,并将其与廉价和简配画上等号。
但细想一下,当时奥迪也是采用这种形式的悬挂,却没有出现速腾那样的问题。事后经调查证明,这是大众自身设计的问题,速腾底盘原来是为多连杆独立悬挂设计的,新速腾为了降低成本,采用原来的底盘设计,所以出现了“车轮轴线与横梁几乎是重合”的扭力梁。这种设计导致扭力杆无法起到扭转侧倾刚度的作用,在车轮上下跳时纵臂承受了大部分重量,长时间的超负荷引起该出疲劳断裂。
虽然速腾断轴事件等到解决,扭力梁悬挂也终于沉冤得雪,但每提到它,消费者都难免心情复杂,“骨折”的阴影依旧徘徊在脑海。
独立悬挂才是正义之选?
当然,大多数人还是固执认为扭力梁就是低端的配置,独立悬挂就是代表逼格。有需求就会有市场,当一项新技术被普遍认可的时候,产业链就会打开,供货成本也会大大下降,所以越来越多的10万级别车型都“标配”上独立悬挂,来证明自己的实力。
说到底,扭力梁半独立悬挂和多连杆独立悬挂到底选谁?当然还是多连杆独立悬挂,但这个是在两者用料水平、性能取向、调教水平差距以及其它外部条件都相近的条件下。譬如7.5代高尔夫在1.4T车型中回归使用多连杆独立后悬挂,与7代高尔夫的扭力梁半独立悬挂相比,不用说都知道谁更好。但如果把扭力梁版的7代高尔夫和奇瑞艾瑞泽7放在一起比,你会选谁?
关于后悬挂形式是多连杆还是扭力梁,一些品牌工程师就有自己的坚持。马自达3自诞生之日其就是多连杆后悬挂,第四代却改用扭力梁,这并不是马自达要退化了,而是认为结构简洁的扭力梁相比结构复杂的多连杆在改善NVH表现方面会更有优势。
因为多连杆后悬挂的运动部件数目和转轴点数目比扭力梁后悬挂更多,所以车辆行驶过程中会产生更多的振动、噪音,影响舒适性,而扭力梁结构的简洁性让工程师在开发过程中可以更容易将这些声振调好。此外,非独立悬挂也能改善车内乘坐空间。NVH表现不佳一直是马自达的痛点,这次更改后悬挂的动作可以看出马自达解决NVH的决心,当然凭借马自达底盘调教的功力,新一代马自达3应该不会丢失过去极佳的运动性和驾驶体验。
而在本田的工程师看来,简单比复杂更难,扭力梁比多连挂更加考验底盘调教的能力。因为多连杆独立悬挂结构复杂,但其结构决定了它天生拥有很好的运动学性能,很容易就能达到工程师想要的效果;相反,如果把结构简单的扭力梁半独立悬挂设计成同样的性能就没那么容易了。但调教得当的扭力梁悬挂,同样可以拥有超强的性能,譬如纽北最速前驱车——本田思域TYPE-R,以扭力梁的后悬架在纽北干掉一大票独立悬架的小钢炮。
好的扭力梁万里挑一
由此可见,虽然同样是扭力梁,但根据结构和设计上的差异,也会有高低等级之分。横梁在稳定车轮时受到的是拉伸力和挤压力,在干涉两侧纵梁时,横梁受到的是弯曲力,因此要同时兼顾舒适性和操控性,横梁的设定要兼顾稳定车轮和减少两侧车轮的干涉,在这方面法国人就特别擅长。
扭力梁的材质和截面很大程度决定了其刚度,而纵臂的长短也对整个悬挂的刚度产生影响。通常情况下,同平台下的不同车型,扭力梁的结构并没有明显区别,例如上一代标致408和3008来自PSA的2号平台,虽然一个是轿车一个是SUV,但扭力梁结构基本一致。不同平台之间,通过改变扭力梁的截面和增加扭转刚度,就会产生较大的区别。
加强杆是扭力梁悬挂经常用到的部件,其作用是减少车辆转弯时的侧倾。加强杆对车身姿态的保持非常重要,因为紧靠弹簧和减震器来抑制侧倾,需要非常硬的弹簧和阻尼很高的减震器,但车辆的舒适性就会相应变得很差。
而法国人通过改变扭力横梁的形状,将加强杆的功能直接融合在扭力横梁中,从而省去传统的加强杆。譬如标志5008上,采用变截面扭力梁的结构,通过改变截面的形状达到增加抗扭刚度的作用。而且中间窄两头粗的结构,能为车轮提供横向的支撑力,而且因为横梁中间截面在垂直方向上的抗弯截面系数较小,因此两侧的车轮能更自由地活动,很好兼顾舒适性和运动性。
卡罗拉作为全球销量冠军车型,其后悬架结构可以称作扭力梁悬挂的教科书,采用弹簧和减振器分离式设计,并未采用加装稳定杆来辅助控制,而且车轮中心线与扭梁中心线距离较远,调校偏舒适性,扭力梁能最大限度的发挥其性能。
从速腾断轴的事件来看,扭力梁悬挂背负了太多的委屈。其实要设计好一款扭力梁设计到很多方面,炫耀很多的工程经验。想造出一个扭力梁悬挂很简单,但是一个好的扭力梁就需要千千万万的工程调教经验才能得出来,因此并不能盲目认为扭力梁悬挂就是低端货,一套成熟可靠的扭力梁悬挂并不输给一副滥竽充数、看似“高级”的独立悬挂。
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