[愛卡汽車 導購原創]
在如今的汽車市場,懸掛形式不下十幾種,其中不乏一些鄙視鏈的存在。雙叉臂看不起多連桿,電磁減震看不起空氣減震。而在這其中處於底層位置的,常年是我們口中的“板簧”。可它真的有那麼差麼?你一定不知道,美國跑車用它,汽車鼻祖用它、如今的瑞典豪華品牌依舊還在用它。今天,我們就來幫它“昭雪”。
“板簧”是大家對於鋼板彈簧結構的統稱,在我們絕大多數人的傳統認知當中,這種彈簧多出現在大型貨車或者小型封閉式貨車上,一晃三搖,空載時顛的飛起。
在大家的傳統認知當中,鋼板彈簧都是長成這個樣子的,多片組合在一起,片數越多,承重能力越強,一些載重超過50噸的車型在彈簧片的使用上甚至會超過20片。而在空載時透過減速帶,車輛尾部簡直都要飛起來。
但你一定不知道,所謂的板簧也曾是賓士上的配置,而且一度引領例如福特等早期汽車廠商跟風使用。而且最先在汽車中得到應用的懸掛系統就是板式彈簧,什麼麥弗遜、雙叉臂都是弟弟。
在18世紀的時候,英國人Obadiah Elliot發明了板式彈簧,並把它用在了馬車上。1886年,世界上第一款量產車賓士Patent-Motorwagen就使用了板式彈簧。它的前輪像腳踏車一樣,沒有彈簧,後輪採用梁式車軸,透過板式彈簧和車身連線在一起。
1931年,賓士推出了第一款前後都是獨立懸掛的車——Mercedes-Benz W15。其中前懸掛就單獨使用了一對橫置板式彈簧。
其實在1920年,扭杆結構已經出現,而且在1922年的藍旗亞 Lambda車型上,已經開始使用螺旋彈簧,但是板式彈簧並沒有淡出人們的視野,賓士還是依舊採用板式彈簧。隨著時間的推移,各種懸掛結構陸續推出,彈簧的樣式也變得更加多樣,螺旋彈簧可以細分為漸進式彈簧和直卷彈簧、各類避震器的出現也彷彿在各個方面證明著板式彈簧已經跟不上時代。不過你要是以為板式彈簧就此退出乘用車市場那就大錯特錯了,這裡面美國的國寶級跑車科爾維特第一個不答應。
作為美國的國寶級跑車,從1953開始製造第一代科爾維特,到現在2021年已經設計並製造了8代,並用C1-C8 這樣的編號來分辨。第一代C1 “ Birth Of A Legend”的誕生在二戰結束後的1953年,起初完全是因為美國人嚐到了英倫跑車的樂趣,那時的他們只想帥帥氣氣,沒想走效能路線。
作為板式彈簧的絕對擁躉,科爾維特從C2開始就使用板式彈簧,並且一直延續到C7之上。即便到C7的時候已經使用了電磁減震,但是彈簧部分還是不能捨棄板式彈簧。
或許大家會好奇,為什麼一臺美式跑車會使用板式彈簧如此古老且廉價的彈簧形式。但實際上,科爾維特的板式彈簧並不同於貨車,無論是佈置形式還是科技含量,都不在一個量級上。
板式彈簧的高光時刻----1
縱置是貨車 橫置是跑車
從C2開始,科爾維特就一直用“板簧兒”式懸掛創造著傳奇,並一直沿用到C7。官方給它起了個聽起來機械感滿滿的名字,叫“複合式葉片彈簧”。葉片彈簧佈局和貨車彈簧佈局最大不同就是在於,科爾維特的彈簧為橫置。
有人一定會問,為什麼不使用螺旋彈簧呢。我可以很確定的告訴你:因為沉。有更換過減震的朋友一定清楚,傳統的鋼製螺旋彈簧重量並不算輕,懸掛的螺旋彈簧大概可以換算為1/2的非簧載質量,減去螺旋彈簧,用輕量的複合玻璃纖維作為彈性元件,無疑讓懸掛上下跳動變得更加輕鬆、活躍。第二個原因就是剛性的考慮,傳統的承載式車架佈置,雙叉臂懸掛的螺旋彈簧一端需要連線懸掛的擺臂,另一端需要連線車身,這樣車身其實是受力的。
圖中為C7的前懸掛結構,我們可以清楚的看到,電磁避震器和複合材料製成的板式彈簧構成了懸掛的主要結構。要知道傳統的承載式車架佈置,雙叉臂懸掛的螺旋彈簧一端需要連線懸掛的擺臂,另一端需要連線車身,這樣車身其實是受力的。
而C7這樣的板簧結構,車身塔頂處無需再受到來自螺旋彈簧的衝擊力,因為板簧的受力點都在下襬臂和鋁製副車架上,剛性無疑是更優的。
C7的板簧採用複合玻璃纖維材質,其材料特性遠非一般的鋼板彈簧可比。在美國的阿帕奇武裝直升機的主旋翼上,也可以見到類似的材料。此前有外媒測試過,用科爾維特C7做定圓測試,可以獲得最大1.08G的側向加速度,這要比當年的911卡雷拉S還要強。看到這,我想各位一定有一些問題想問,所以我在此直接給出答案。
1 為什麼選擇單片橫置?
因為如果按貨車那樣兩組彈簧分左右縱向佈置的話,那麼對於空間的佔用要更大,跑車沒有多出的空間來支援。
2 為什麼別的超跑不用?
大家想一想和科爾維特在同一級別的跑車,大家要不就是有各自的看家本領,要不然就是有集團內部成熟的主流螺旋彈簧和懸掛結構可供選擇,自然不會花時間再去和經過幾代車歷練的科爾維特爭長短。
3 別的超跑不用,為什麼別的乘用車也不用?
首先科爾維特的定位為超跑,對於懸掛行程要求不高,葉片式彈簧足以保證它車輪的跳動範圍。其次,別的車也用,也正是我下文所要提到的,現在咱們就一起來看看沃爾沃的葉片式彈簧。
只要是沃爾沃基於SPA平臺打造的車型,你一定能在其身上找到這種橫向板狀GRP材質的彈簧。以沃爾沃S90為例,這種整合式多連桿後懸掛與其他主流多連桿結構有很大不同,其中最明顯的就是利用葉片彈簧取代金屬螺旋彈簧。
如果說上圖不夠明顯,那麼這張結構圖應該就清晰多了,中間這條綠色的葉片式彈簧由纖維增強複合材料和漢高(Henkel)提供的基於聚氨酯基體樹脂材料(即粘合劑)一層層貼上而成,製造工藝有點像碳纖維部件。相比傳統螺旋彈簧結構,其可為後懸掛減輕3公斤左右的重量,同時對輪拱空間的佔用較小,利於車內空間佈置。
沃爾沃 沃爾沃S90(詢價模組,請勿手動編輯,如需刪除,請在圖片上右鍵刪除詢價)
其實早在1995年,沃爾沃已經開始嘗試使用這種葉片彈簧了,和雪佛蘭算是同時期,並且在當時的旗艦車型960上嚐了鮮。只不過雪佛蘭靠改變厚度和長度把跑車懸掛變得更運動,沃爾沃則是靠改變長度和受力點讓車輛懸掛更加舒適。這個原理咱們有機會再深入展開聊。
其實在2019年第十屆慕尼黑國際底盤交流會上,大眾集團就公佈了一份名為“GRP-X-Axle”新型改進懸掛的PPT。裡面明確這種新式後懸掛採用了GRP材質,而這種材質能用在哪呢?無非就是那幾個不會承受重力和超大應力的部件上。再參考海外版的奧迪車型曾使用過GRP材質的螺旋彈簧,所以不算新技術。所以最終我推測,就是也會使用GRP材質板式彈簧。
全文總結:由此可見,板式彈簧結構並非只是貨車專屬“廉價貨色”,作為一種懸掛形式,它可以透過材質和技術實現出與其他懸掛相同的特性甚至更好。雖然在同樣的成本面前,板式彈簧有著自身的侷限性,但它所能做到的絕不止於此。借用一位汽車網路作者的話作為今天的總結:機械規格和形式並不能直接決定汽車本身的優劣,技術的先程序度以及調校取向才能決定。
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