2024年06月25日 星期二

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如何能让放在车中菜篮里的鸡蛋,不会因崎岖道路颠簸而撞破?结构还要简单到能用现今最低的悬架成本实现。

上世纪30年代一位法国底盘设计师Alphonse Forceau就曾受这一问题困扰,此时他正在为一款面向法国老百姓打造的车型设计底盘。

而他的方案促成了世界首款销量超百万的前驱车型诞生,在2011年仍被评价为“the most intelligent application of minimalism ever to succeed as a car”(汽车领域中,有史以来最聪明的极简主义应用),且在如今的智能时代也不负“intelligent(智能的)”一词,采用同一逻辑的某款电控智能悬架,如今正以“遥遥领先”的形式备受关注。

常见的悬架结构可大致分为独立悬架与非独立悬架,强调的是车辆横向方向上的悬架结构关系。

若想提高车辆稳定性独立悬架是必须的,这样可以降低车轮跳动干扰导致的车身摇晃,如此一来控制车身纵向俯仰便成为了关键。

Alphonse Forceau的解决办法是,将前后轮进行连接,共用同一可移动的减震部件,并通过钟形曲柄将车轮的垂直运动变为减震部件的纵向运动。

当遇到颠簸时,前轮抬起促使前轮弹簧压缩,此时由于前轮弹簧与后轮弹簧位于同一减震部件内,而该部件可进行纵向活动,因此前轮弹簧的压缩将带动整个阻尼部件向前移动,拽动后轴钟形曲柄将后轮伸长。

前后车轮的一高一低有效抑制了车身在直线行驶遇到颠簸时的俯仰,并且还会根据起伏不同自动配平。

以当时的目光来看,这种与现代电控悬架相近的纵向稳定性完全可以用“智能”来形容,更重要的是其成本十分低廉,普通民众完全负担得起。

但这种悬架也存在严重弊端,左右两侧车轮的完全解耦,的确有助于降低车轮弹跳时对车身的影响,但在转弯时则会带来令人感到可怕的侧倾幅度,甚至直接侧翻的案例也比比皆是。

这种侧倾问题的根源在于,完全解耦的两侧车轮在转弯时,内侧车轮会伸长,而非与对侧车轮共同运动利用自身重量拉住车身,同时钟形曲柄设计也令悬架在压缩时,无法产生抵抗横向惯性车轮倾角。

多年后,一种名为Hydrolastic的悬架结构解决了上述种种问题,这种悬架不再通过共享避震器总成实现悬架行程间的互补,而是通过流体来实现。

结构上,借鉴于液压气动悬架,采用了氦气作为弹性元件,并利用装有液压油的双层橡胶腔室作为阻尼器,且前后轴互联用以实现调平功能,二者储存于有腔室分隔的弹性橡胶件内。

作动过程依旧以前轮压缩为例,若左侧前轮压缩,则前轮避震器内的液压油会先流向左侧后轮避震器内部,使后轮伸长,抬高整体车身,当前后轮均压缩时则由氦气弹簧承担缓冲作用。

这一设计保证了车轮运动限制得到了解除,可以适配不同的悬架结构与悬架几何,提供更好的操控性与横向稳定性。

尽管侧倾的缺点得到了解决,但却出现了新的问题,在遇到车辆腾空的情况时,落地瞬间则会由于液压油率先流向同侧不同轴的腾空车轮,导致产生车辆荷重转移的不可预见性,然而显然不是纯机械结构所能解决的。

同时这种悬架也有在平坦路面急加、急减速工况导致的荷重转移下,纵向俯仰颇为严重的老毛病。

(封面及文中图片来源网络 侵删)

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