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          一文看懂蔚來(lái)ET9全主動(dòng)懸架的由來(lái)

          水滴 崔建偉 | 03-21

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          保時(shí)捷帕拉梅拉可以跳舞,仰望U9原地起跳,蔚來(lái)ET9過(guò)減速帶六層香檳塔不倒,尊界S800踏雪無(wú)痕......

          汽車底盤已經(jīng)進(jìn)化到如此程度了嗎?除了炫酷的技能展示,還有讓人眼花繚亂的名詞:天行、云輦、途靈、太行、飛魚、云臺(tái)、磐石......

          本篇文章回溯到汽車懸架最開始的時(shí)候,抽絲剝繭,看看懸架的發(fā)展歷史。

          汽車懸架是連接車身與車輪的重要系統(tǒng),其核心功能是傳遞力與力矩、緩沖路面沖擊并保持車輛行駛穩(wěn)定性。

          有三個(gè)核心構(gòu)成部分:彈性元件、減震器和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

          彈性元件是懸架的緩沖基石,負(fù)責(zé)吸收路面沖擊并支撐垂直載荷。螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧、扭桿彈簧都是。簡(jiǎn)言之,各種彈簧,不論叫什么名字也脫離不了最原始的彈簧所起的基本物理作用。

          減震器也叫阻尼器,通過(guò)液壓或電磁原理將彈性元件的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能,抑制車身晃動(dòng)。筒式液力減震器(雙筒、單筒充氣式等,簡(jiǎn)單理解就是注射器),CDC、MRS。如果只有彈簧,車身遇到顛簸那就只能上下跳動(dòng),需要一個(gè)元件把上下跳動(dòng)的車身拉住,可以是液壓的、也可以是電磁的。

          導(dǎo)向機(jī)構(gòu),控制車輪運(yùn)動(dòng)軌跡并傳遞縱向/側(cè)向力,通常由連桿、擺臂等組成,單橫臂/雙橫臂,多連桿等等結(jié)。

          另外還有一些輔助功能部件,比如橫向穩(wěn)定桿(防傾桿),減少車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾,通過(guò)扭轉(zhuǎn)剛度平衡左右車輪運(yùn)動(dòng)。還有緩沖塊,防止懸架過(guò)載時(shí)金屬部件直接碰撞,保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

          懸架結(jié)構(gòu)是怎么演變的?

          汽車懸架的起點(diǎn)與馬車技術(shù)密不可分。早期的懸架就像一張“硬床墊”——鋼板彈簧直接安裝在車軸上,用多層鐵板疊加來(lái)緩沖顛簸。1886年奔馳一號(hào)甚至沒(méi)有獨(dú)立懸架,車輪與車身通過(guò)剛性軸連接,顛簸感堪比騎馬。直到1908年福特T型車仍采用非獨(dú)立鋼板彈簧懸架,舒適性極差,但勝在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉,適合當(dāng)時(shí)粗糙的土路。

          獨(dú)立懸架的起點(diǎn)可以追溯到1922年,意大利藍(lán)旗亞(Lancia)推出的Lambda車型,這是世界上第一款搭載前輪獨(dú)立懸架的量產(chǎn)車。當(dāng)時(shí)的工程師為了解決非獨(dú)立懸架的"左右車輪聯(lián)動(dòng)顛簸"問(wèn)題,首次將兩個(gè)前輪通過(guò)獨(dú)立擺臂連接車架,讓車輪可單獨(dú)跳動(dòng)。

          真正的技術(shù)突破發(fā)生在1931年,奔馳170成為首款搭載四輪獨(dú)立懸架的車型。其前懸采用雙叉臂結(jié)構(gòu),后懸則用擺動(dòng)軸設(shè)計(jì),這種設(shè)計(jì)讓車輛在碎石路上的顛簸感降低50%,但制造成本是當(dāng)時(shí)普通轎車的3倍,僅用于豪華車型。

          麥弗遜懸架的發(fā)明則是另一個(gè)里程碑。1949年,通用工程師厄爾·麥弗遜(Earle MacPherson)為雪佛蘭設(shè)計(jì)小型車時(shí),將減震器與螺旋彈簧合二為一,創(chuàng)造出結(jié)構(gòu)緊湊的懸架系統(tǒng)。

          1960年代,隨著汽車性能競(jìng)賽的興起,雙叉臂懸架在跑車領(lǐng)域大放異彩。1963年推出的保時(shí)捷911前懸采用雙叉臂結(jié)構(gòu),其上下兩組V型擺臂形成虛擬主銷,在高速過(guò)彎時(shí)輪胎傾角變化減少40%,被譽(yù)為"貼地飛行神器"。而同期的法拉利250 GTO更是將雙叉臂與橫向穩(wěn)定桿結(jié)合,側(cè)向支撐力提升60%。

          后懸架的技術(shù)革命始于1982年奧迪80(B2)搭載的拖曳臂式獨(dú)立懸架,通過(guò)單根縱臂連接車輪與副車架,空間占用比非獨(dú)立懸架減少30%。真正的巔峰是1994年奔馳W210 E級(jí)首次搭載五連桿后懸,五個(gè)連桿精確控制車輪六個(gè)自由度,濾震效率提升55%,但零件數(shù)量多達(dá)38個(gè),維修成本堪比更換發(fā)動(dòng)機(jī)。

          至此,懸架的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)基本確定下來(lái),前懸架是雙叉臂或者麥弗遜,后懸架是多連桿懸架。這是最考驗(yàn)汽車企業(yè)底盤調(diào)教的部分,看似簡(jiǎn)單,實(shí)則非常復(fù)雜。廚具、食材都是一樣的,不同的廚師炒出來(lái)的菜不一樣,開卷答題,就是這些數(shù)學(xué)和物理公式,一看就懂,能答出多少分真的看水平。

          比如1998年寶馬Z3創(chuàng)新采用雙球節(jié)麥弗遜,將單下擺臂拆分為兩個(gè)鉸接點(diǎn),橫向剛度提升70%。保時(shí)捷911(996世代)通過(guò)高剛度鋁合金塔頂和矢量彈簧技術(shù),使麥弗遜懸架側(cè)傾角控制在1.8°以內(nèi),媲美雙叉臂結(jié)構(gòu)。法系車更是另類,扭力梁非獨(dú)立后懸架依然能帶來(lái)媲美獨(dú)立懸架的舒適度。

          空氣彈簧如何大行其道?

          彈性元件一開始是機(jī)械彈簧,后來(lái)漸漸演變成空氣彈簧。

          1957年,凱迪拉克Eldorado Brougham是首款量產(chǎn)搭載空氣懸架的乘用車,采用凡世通公司開發(fā)的機(jī)械式高度閥。系統(tǒng)通過(guò)氣泵向氣囊充氣,但傳感器響應(yīng)延遲達(dá)2秒,車身平衡控制效果差,故障率高,早期故障率堪比“漏氣氣球”。

          1963年奔馳600采用囊式空氣彈簧,搭配液壓減震器,車身高度調(diào)節(jié)范圍僅30mm。但是橡膠氣囊壽命不足2萬(wàn)公里,氣泵連續(xù)工作易過(guò)熱,維修成本高昂。可靠性差,僅作為豪華車型的“身份象征”,未形成規(guī)模化應(yīng)用。

          這一階段的巔峰是奔馳S級(jí)(1998年)的ABC主動(dòng)液壓懸架,通過(guò)傳感器預(yù)判路況,但成本高達(dá)一輛緊湊型轎車價(jià)格,成為富豪專屬。

          20世紀(jì)30年代,液壓減震器開始取代傳統(tǒng)剛性軸懸掛系統(tǒng),通過(guò)油液流動(dòng)的阻尼效應(yīng)減少車輛震動(dòng),1935年,德國(guó)BMW首次在摩托車上應(yīng)用彈簧液壓式前懸掛,成為液壓技術(shù)在懸掛領(lǐng)域的早期實(shí)踐。

          2003年凱迪拉克CTS使用的CDC連續(xù)阻尼控制和2006年克爾維特Z06搭載的MRC磁流變減震器讓懸架進(jìn)入“毫秒級(jí)響應(yīng)”時(shí)代。CDC像“自動(dòng)調(diào)節(jié)水龍頭”,通過(guò)電磁閥控制油液流速;而MRC的減震液含有磁性顆粒,通電后瞬間變粘稠,反應(yīng)速度比眨眼快10倍。

          革命性的變化是空氣彈簧與CDC可變阻尼減震器聯(lián)動(dòng),結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)節(jié)。響應(yīng)速度提升至10ms級(jí),空氣彈簧壽命突破20萬(wàn)公里,成本降至3000美元以下。二三十萬(wàn)元的車型都可以配備空氣懸架和CDC的配置。

          從這里我們可以劃分一個(gè)大的分水嶺,之前的懸掛技術(shù)都是被動(dòng)的,根據(jù)底盤的反饋,及時(shí)調(diào)整,一開始是存粹的機(jī)械結(jié)構(gòu),后來(lái)變成電控調(diào)節(jié),反應(yīng)的速度越來(lái)越快。但總是事后諸葛亮,不管是1秒,還是0.1秒,還是0.01秒都是遇到路面沖擊之后做出反應(yīng)。

          下一個(gè)階段,底盤懸掛要能夠智能預(yù)判,通過(guò)激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭提前看到路面情況,提前做出應(yīng)對(duì)。

          2018年的奧迪A8 是首款搭載預(yù)測(cè)式主動(dòng)懸架,通過(guò)前置攝像頭預(yù)判路面顛簸,提前50ms調(diào)整懸架參數(shù)。支持高速過(guò)彎時(shí)車身主動(dòng)傾斜3°,側(cè)傾角減少40%。

          2020年的W223的奔馳S級(jí)采用魔毯懸架2.0,集成48V電氣架構(gòu),每秒調(diào)整阻尼1000次。通過(guò)激光雷達(dá)掃描路面,實(shí)現(xiàn)“零沖擊”通過(guò)減速帶。

          2024年的保時(shí)捷帕拉梅拉搭載Active Ride,采用液壓泵+雙外置閥控制減振器的壓縮和回彈。每個(gè)減振器通過(guò)獨(dú)立的高性能電子液壓泵驅(qū)動(dòng),取消傳統(tǒng)防傾桿,800V高壓系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)油泵,實(shí)現(xiàn)四輪獨(dú)立控制。50毫秒級(jí)調(diào)節(jié),每秒可調(diào)整減震器特性13次,在彎道中主動(dòng)抵消側(cè)傾(如右轉(zhuǎn)時(shí)左輪主動(dòng)下壓)。

          2025年蔚來(lái)ET9搭載的天行系統(tǒng)遇到減速帶,提前抬輪,將正面沖擊減緩;制動(dòng)時(shí),全主動(dòng)懸架對(duì)阻尼和高度的瞬態(tài)調(diào)節(jié)能力,能讓車身始終保持幾近水平的姿態(tài),不點(diǎn)頭、不抬頭;上坡時(shí),施加主動(dòng)力下拉車頭避免被坡道大幅抬起,同時(shí)后懸架施加主動(dòng)力抬起車尾,保持車身姿態(tài)平穩(wěn)。

          可以預(yù)判的全主動(dòng)懸架是怎么一回事?下期詳聊。

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