什么才算好的底盤？

大家好，我是電動車公社的社長。

前兩天，奔馳發(fā)了一篇文章，標榜自己138年的底盤研發(fā)歷史。拋開品牌宣傳層面，同樣是值得推薦的底盤科普：《是什么，讓每一輛奔馳開起來都像奔馳？》

但這篇文章里，很多術語還是相對專業(yè)。什么頻率、共振、操穩(wěn)、道路特征、駕駛特性……很容易讓人看得一頭霧水。

那么，懸架軟或者底盤硬，就一定等于底盤好嗎？大家說的底盤調校，又到底是不是玄學？什么樣的底盤，才是一副好底盤？

今天，我們就從原理聊到實踐，和大家好好科普一下底盤里藏著的秘密。

（今天的內容會有些硬核，我會盡量用通俗易懂的語言和大家講明白）

01. 懸架是什么？????

很多人不知道的是，早在2000多年前的秦朝時期，古人就已經(jīng)有利用“懸架”來減振的意識了。

作為君子六藝之一的御（駕車），馬車上就出現(xiàn)過一種叫作轐的木塊。因其獨特的造型，人們也給它起了一個頗具文學意境的名字，叫做伏兔。

墊在圓形車軸和方形車廂之間的伏兔，能夠增加兩者之間的受力面積，避免脆弱的車軸過早損壞；但更重要的是，它作為中間層，能夠一定程度上化解從車輪傳來的顛簸！

這種結構，也成了懸架最早的雛形。

經(jīng)過了一千多年的演變，車上的懸架逐漸由硬變軟，也逐漸分成了兩派。

一派，是王公大臣們最喜歡的“八抬大轎”，能以最直接的方式帶來柔軟的乘坐質感，避免車馬勞頓之苦；

另一派，就是材料學和力學飛速發(fā)展之后，隨時代而來的新型發(fā)明了。

在15-18世紀，歐洲出現(xiàn)了用鐵鏈條懸掛的車廂（和秋千是同一種連接方式）、以及用多條皮帶進行減振的馬車，通過軟連接的方式讓行駛變得更加平穩(wěn)：

把車廂“懸起來、吊起來”之后，懸架（suspension）在歷史上才寫下了真正的開端。

第一次工業(yè)革命之后，一位名叫奧巴迪亞·埃利奧特的年輕發(fā)明家設計了由兩塊鋼板疊在一起的彈簧，并申請了專利。

簡單理解的話，鋼板彈簧就是“強化版”的皮帶！

更強的緩沖能力，不僅讓它榮獲了一票貴族們的“舒適五星認證”，還在美國開發(fā)西部地區(qū)時立下了汗馬功勞：

有了鋼板彈簧，馬拉的大篷車才能穿越廣袤的荒蕪之地開疆拓土，帶來源源不斷的金礦、銀礦、鐵礦和煤炭產(chǎn)量，從而給美國打下了堅實的工業(yè)基礎和經(jīng)濟基礎。

作為懸架的老祖宗，它也從馬車時代走進了汽車時代，歷經(jīng)數(shù)百年依然經(jīng)久不衰。時至今日，還能在不少貨車乃至豪華車上，找到它的身影。

（沃爾沃S90上的復合材料葉片彈簧，輕量化的同時還能提供后備廂空間）

只不過因為鋼板彈簧乘坐舒適性存在天生缺陷，想解決需要花費很大力氣，因此在很長的時間里被主流的螺旋彈簧所取代，這就又是后話了。

02. “相愛相殺”的彈簧和減振器????

步入汽車時代之后，出現(xiàn)了一個新的問題：汽車的時速比馬車要高得多、重量也要沉得多，從路面?zhèn)鱽淼臎_擊力也就大得多。

彈簧依然能夠支撐車身的重量，但已經(jīng)無法滿足車輛對緩沖能力的要求了。

發(fā)明彈簧的胡克告訴我們，在彈性限度內，彈簧所受的拉力與伸長/壓縮量成正比。彈簧會在壓縮時將振動的能量儲存起來，隨后在伸張時釋放，起到“蓄能器”的作用。

這也就是說，如果不施加外力干預，彈簧需要壓縮-伸張-再壓縮-再伸張很久，才能把這能量耗散完畢！

體現(xiàn)到坐車的人身體上，就好比在浪最大的時候“上了賊船”，一浪接著一浪……那感覺肯定無比酸爽。

這時，就必須增加一個新的“耗能器”了，它必須能把彈簧存儲的機械能消耗掉，這就是減振器（避震、減震器的說法都不嚴謹，因為消耗的是“振動”能量，而不是“震動”）。

這種減振器里面，都存放著油液。這些液壓油會在壓縮、回彈時穿過內部閥系的截留小孔，從而把機械能轉化為熱能，借助外殼導到外界空氣中。

這樣一來，在路面起伏把沖擊傳遞給懸架的時候，減振器和彈簧會同時壓縮，前者先吸收掉一部分沖擊能量，多余的再由彈簧儲存起來；

而減振器回彈的時候，又會把彈簧回彈的能量吸收掉，形成一次完美的閉環(huán)。

彈簧的剛度、勁度系數(shù)和長度，決定了它能儲存、釋放多少能量；而減振器的阻尼大小和行程的長短，則決定了它消耗能量的速度。

（大多數(shù)情況它倆會以合體的方式出現(xiàn)，少數(shù)情況下會分開）

總而言之，在現(xiàn)代汽車懸架里，彈簧主要負責在車身與車輪間提供支撐，而減振器主要負責吸收路面沖擊和彈簧多余的能量，提升舒適感和操控性。

說它倆是一對“相愛相殺”的CP，也毫不為過。

03. 懸架軟硬=底盤好壞？????

接下來，就是今天要聊的重點了：“軟”或者“硬”，就意味著底盤的好或者壞嗎？

研究底盤138年的奔馳已經(jīng)給出了答案：完全不是！

正相反，如果懸架設定很硬，雖然在高速行駛、高速過彎下能如同貼地飛行一般，但路面所有的顛簸和振動也都會通過車架、座椅傳遞到人體，同樣會非常難受。

總而言之，只有適中的“軟硬程度”，才能盡可能照顧到車輛更多的使用場景。

因此，出于彈簧和減振器的特性，工程師們想盡了辦法，想要兼顧“軟”底盤的舒適和“硬”底盤的操控。

相對節(jié)約成本的方案，就是FSD(Friction Shifting Damper)可變阻尼減振器，以及和線性彈簧對應的漸進式彈簧（在家用車上很少見，一般都是改裝車或者越野車會用）。

這兩種，都屬于“被動式懸架”的范疇。

前者能夠通過一個特殊的閥門設計來調節(jié)油液的流動速度，實現(xiàn)“前段阻尼小，化解細碎的顛簸；后段阻尼大，提高車身穩(wěn)定性”的效果：

而后者，就是前端簧絲圈數(shù)少，剛度??；后端簧絲圈數(shù)大，剛度也更大（下圖中紅色的彈簧）。

相比之下，更完美、成本也更高的解決方案，就是很多人所說的空氣懸架了。

一個冷知識：乘用車上的空氣懸架并不是一個像“氣球”那樣的氣包那么簡單，而是由空氣彈簧和CDC?減振器共同組成的最佳拍檔。

其中，CDC?減振器的作用要更大一些，它能根據(jù)傳感器傳回來的路面數(shù)據(jù)主動調節(jié)阻尼，從而實現(xiàn)“低速柔、高速韌”，飛坡如同呼吸一般的高級行駛質感。

至于空氣彈簧，大家可以簡單理解為一個剛度和勁度系數(shù)非常大的彈簧（儲存能量的能力很強），給CDC?減振器提供最大的發(fā)揮空間。

至于更高級的空氣彈簧，會選擇雙腔室甚至三腔室，能夠在單腔調節(jié)高度的基礎之上進一步調節(jié)剛度，調節(jié)范圍更廣，也就能最大程度地兼顧舒適和運動性能。

但更關鍵的，其實是車型的產(chǎn)品定位。

就比如跑車，哪怕犧牲舒適性，也要把彎道性能拉滿。而且為了減重，幾乎不會用空氣彈簧；

再比如一些行政級轎車，就不需要考慮激烈駕駛時的車身姿態(tài)，反而更重視后排的舒適性。

04. 誰決定了車輛的操控？????

不得不說，汽車作為上萬個零部件組成的工業(yè)品，確實是一個大規(guī)模的系統(tǒng)性工程。和大家講了這么半天，連懸架都沒講完，更不用說更廣義的底盤了……

除了彈簧、減振器之外，懸架中的又一個重要組成部分就是大家常說的“雙叉臂”、“麥弗遜”、“多連桿”——導向機構。沒有它，你的車甚至開不起來！

要知道，咱們生活的三維世界是由X-Y-Z三軸坐標組成的，物體的運動也就是6個自由度：

前進/后退、左滑/右滑、上跳/下潛、以及側傾（左搖右晃）、俯仰（點頭抬頭）和橫擺（漂移）。

其中Z軸就是彈簧和減振器主要負責的部分，影響著車輛的乘坐品質；而X軸代表著加速、剎車和極速，Y軸代表著車輛在彎道中的表現(xiàn)，這兩點都和性能、操控直接相關。

而車輛的運動，又是車輪相對地面運動所帶來的。

要想讓車輪受控制，就必須通過導向機構——也就是這“幾根桿子”消滅掉5個自由度，只留下Z軸的“上下跳動”這一個選項。

（只要5連桿，就能約束住車輪）

因此這些導向機構的幾何設計，決定了4個車輪將以怎樣的距離、怎樣的角度接觸地面。硬點連接確定了，也就決定了懸架的“K特性”（忽略形變后的運動學特性）。

就好比一個人身高腿長，一步能邁1米多，K特性就比較不錯；另一個人只能邁半米，就是K特性不太好。這就意味著，先天結構（和材料）就決定了懸架的下限和上限。

不嚴謹?shù)卣f，如果雙叉臂前懸的操縱穩(wěn)定性能有60-95分，那么麥弗遜可能只有20-90分（絕大多數(shù)家用車都不會高于80分）。

確實有的麥弗遜（比如寶馬3系、保時捷911&718）能做到85-90分，能追平甚至碾壓很多友商，但依然比不過自家用雙叉臂的大哥（比如寶馬7系、保時捷911 GT3）的95分。

那么，為什么上下限差距會那么大？這就要說到懸架的另一個特性——“C特性”了（包含形變的運動學特性）。

因為輪胎是會形變的，各類擺臂的膠套是會形變的，彈簧和減振器也是會壓縮/回彈的，這就讓車輛行進中的姿態(tài)變得千奇百怪——

如何調整各個擺臂連桿的形狀和位置、以及四輪定位參數(shù)，選擇哪款輪胎、供應商要不要特調，又采用什么材質、什么剛度的擺臂襯套，彈簧、減振器的“軟硬”改怎么調整……

才能讓輪胎盡可能保持更大的接地面積，就是車企里的底盤工程師要做的事了。

如果用做菜來比喻，懸架硬件的水平就像是食材的等級。但具體能不能讓食材變得好吃，還是要看車企工程團隊的底盤調校功底。

這里面的部分，由于涉及太多know how的知識，社長就不班門弄斧了，有機會的話請專業(yè)的VD工程師再來和大家好好聊一聊。

05. 寫在最后：什么才是好的底盤？????

懸架作為車輪與車身之間所有連接機構的統(tǒng)稱，和車輛舒適性和操控性息息相關。

最理想的狀態(tài)，一副懸架在舒適模式下能夠過濾掉所有的振動，讓車身像魔毯一樣穩(wěn)定；而在運動模式下，又能夠時刻保持輪胎接地面積最大，提供最強的抓地力。

這對車企的工程能力、調校能力都提出了極高的要求。即使強如勞斯萊斯、賓利或是保時捷、法拉利，也只能做到舒適和運動中的一極。

如果還要同時兼顧成本和利潤，更是難上加難。

從趨勢來看，想要同時實現(xiàn)極致的舒適和極致的運動，或許要靠全新的概念和技術，比如角模塊搭配四電機才可以。

目前最有希望實現(xiàn)量產(chǎn)的，或許是已經(jīng)擁有易四方技術的比亞迪。

至于已經(jīng)“有現(xiàn)貨”的，我覺得是WRC賽車：

只不過這一根減振器就價值一套房……一般的民用車，根本消受不起??！