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扭力梁的功与过:“铁棍”竟不是原罪?

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  [爱卡汽车 科技 原创]

  汽车是一项庞大的系统,其产品素质涉及方方面面,但性能总有主次之分,并非每个细节都被人重视。例如,几乎没有消费者把风阻系数作为选车指标,而在意驾驶体验的用户通常会对底盘性能多加关注。说起底盘,坊间总有一种“以结构论英雄”的声音,认为扭力梁悬挂不够高级,无法满足人们对质感的渴望。持此观点的人总说,扭力梁的罪过源自那根“铁棍”,事实果真如此吗?

解读扭力梁悬挂

  前不久,我刚巧被卷进了一场关于扭力梁的讨论。那是一次周末郊游,“与会者”包括我和两位高尔夫(参数|询价)车主,好友A的座驾是2015款高尔夫1.4T(Mk7),好友B则拥有一部2018款高尔夫GTI(参数|询价)(Mk7.5)。按理说,GTI车主早已习惯了运动风格底盘,对“硬朗”有一定免疫力。尽管如此,那辆采用扭力梁后悬挂的高尔夫1.4T还是让他抱怨良多,主要因为车尾方向的振动传递非常直接,长时间坐在后排甚至有些屁股发麻。

解读扭力梁悬挂

解读扭力梁悬挂

  坦白地讲,这种观点未免有些草率。扭力梁悬挂确实有一根连接左、右车轮的横梁(即扭力梁/扭转梁),单侧车轮跳动时,力矩会通过横梁传递至另一侧。相反,如果两侧车轮平跳或者坑洼的幅值较小,干涉就无从谈起。在城市道路中,发生明显干涉的频率并不算很高,但扭力梁依然给人一种很“愣”的感觉,对桥面接缝的处理堪称简单粗暴。这究竟是为什么?

解读扭力梁悬挂

  内行看门道,外行看热闹。中间那根扭转梁当然非常重要,其刚性直接影响到悬挂性能,但它还不是最关键的部分。如果你足够仔细,相信已经注意到扭力梁的几项特殊之处:

  1.扭力梁后桥没有复杂的杆系设计,因此取消了后副车架(存在极个别特例),这能够节省一大笔成本;

  2.纵臂后端承担着弹簧/减振器底座的角色,可省去独立车轮架;

  3.扭转衬套是纵臂与车身的唯一连接点,同时承担横向力和纵向力,通常以倾斜角度布置。

解读扭力梁悬挂

解读扭力梁悬挂

  减振器主要用于吸收垂直方向(上下)的振动,但处理纵向冲击的能力非常有限。因此,纵向冲击(向后的分力)就通过悬挂衬套传递到车身上。具体到扭力梁,纵向冲击主要通过纵臂传导,前后方向的力全靠左、右两颗衬套化解。假如纵向冲击很大,那么衬套就无法很好地隔绝振动,造成突兀的前后拉扯。

解读扭力梁悬挂

解读扭力梁悬挂

  仅有的这组衬套既要承担纵向力,改善冲击柔性,又要承担横向力,加强操控稳定性。大部分情况下,柔和刚的矛盾很难完美调和,容易顾此失彼,副车架的缺失则进一步加剧了衬套负担。由于橡胶力学特性复杂,工程师需要丰富的经验以及大量的试验、验证,才能找到衬套调校的平衡点。在底盘开发中,操控稳定性的优先级高于减振舒适性,特别是车尾需要足够踏实。因此,扭力梁应当首先保证横向刚度,牺牲一些柔性属于可接受的范畴。

解读扭力梁悬挂

  扭力梁的缺憾,在多连杆上能否得到解决?很大程度上可以。在主流价格区间,刀锋臂四连杆是最常见的后桥独立悬挂,通常被称作E型多连杆。E型多连杆同样有着粗壮的纵臂,但纵臂主要承担纵向力,横向有其他控制臂/连杆顶着。通过力和力矩的解耦,E型多连杆规避了扭力梁的主要不足。当然,E型多连杆远非完美,悬挂对轮心运动的约束仍存在提升空间。

解读扭力梁悬挂

  想要平衡好舒适性和操控性,扭力梁的潜力小于多连杆,但这无法掩盖扭力梁的优点。扭力梁省去了副车架、车轮架、多组连杆+衬套,制造成本非常低。同时,扭力梁结构简单,体积紧凑,有利于拓展后排空间和行李厢空间。在中小尺寸车型上,扭力梁会是个不错的选择。

  看到这里,你或许认为扭力梁的优势就只有便宜和紧凑,但事实并非如此。通过合理调校,扭力梁甚至可以提供一些独立悬挂不具备的优质特性。此外,扭力梁的劣势也可通过一些方法进行弥补。想知道扭力梁有哪些功劳和潜力?就请翻开下一页揭晓答案。

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