“魔毯”底盘,真不算先进了

忽如一夜春风来,“魔毯”汽车遍地开。

有些汽车品牌,只要车上装了空气弹簧,就迫不及待地高声叫卖“魔毯”,仿佛“空簧=魔毯”

岚图主打个实惠,恨不能全系普及“魔毯底盘”;理想突出个拓展,“魔毯空悬”可搭售“魔毯座椅”;极氪强调个“智能魔毯”,属于古老魔性与现代科技的混搭风。

“魔毯”底盘,真不算先进了-有驾

▲“魔毯”概念深受汽车厂商喜爱(本图由AI生成)

“老头乐”也按捺不住了,魔毯悬架赶紧给家人们安排上;关键人家还特别讲究知识产权,明说是借鉴了“劳斯莱斯技术”。

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▲“魔毯”属实提升气质

绕不开的雪铁龙

劳斯莱斯反倒比较低调,避而不谈“魔毯”概念,只说自家的古斯特和闪灵有“魔毯般驾乘感受

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▲劳斯莱斯悬架像“魔毯”,而非“魔毯”

劳斯莱斯自然也是心知肚明,70年前,法国的雪铁龙突发奇想,搞出一款注定要惊艳世界的“女神”DSDS为法语“女神”缩写),而“魔毯”真正的主人,正是这位女神。

“女神”不光外观优雅得要命,在螺旋弹簧都没普及的年代(当时乘用车后悬普遍用钢板弹簧),这款车居然使用了令人匪夷所思的“液气悬架”。凭着出色的设计和超前的技术,DS收获“有史以来最美汽车”、“世纪之车”等殊荣。

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▲雪铁龙DS于1955年亮相巴黎车展,轰动一时

1955年,DS上市时,雪铁龙就各种宣传它“液气悬架”的舒适性,说DS走烂路如履平地,就像坐在魔毯”上一般——雪铁龙未必是第一个以魔毯形容汽车的品牌,但DS是第一个以“魔毯悬架”蜚声世界的车型

雪铁龙的“魔毯”被劳斯莱斯盯上了。

劳斯莱斯向来注重车子的的静谧性和“飘逸感” (劳斯莱斯为此专门造了一个单词:waftability),这从车名上就能看出来,偏爱鬼啊魂儿啊的,什么幻影、银魅、闪灵之类。周杰伦特别喜欢那种调调,深情唱道:我送你离开,千里之外,你无声黑白……

1960年代,劳斯莱斯跟着潮流向承载式车身转型,原先底盘和车身是分离的,搞成一体后,振动处理成了新问题。于是,劳斯莱斯从雪铁龙手里买来“魔毯”,用在新一代车型银影(Silver Shadow)上。

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▲劳斯莱斯Silver Shadow从雪铁龙获得液气悬架授权

当年,你要想开发顶级底盘,貌似绕不开雪铁龙家的魔毯。十年之后,魔毯又迎来新买家,奔驰也获得“液气悬架”的授权,用在平台代号为W116的S级上(这套东西显然对后来奔驰开发自家的“魔术车身”深有启发)。

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▲奔驰450SEL 6.9上装备了全液气悬架

知道了这个渊源,你应该明白劳斯莱斯为什么有意无意回避使用“魔毯悬架”这个说法。

何以称“魔毯”?

话到此处,也该分辨一下什么算“魔毯”了。

雪铁龙当年提“魔毯“,无非是想突出这套“液气悬架”带来的“悬浮感”。那种悬浮感,来自“液气悬架”中的“气”。

在今天的教科书中,DS悬架上的关键部件叫“油气弹簧”,直观来看,就是一个金属球,上半部分充满高压氮气,下半部分是液压油,中间用橡胶隔膜隔开。

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▲雪铁龙DS悬架上的核心部件是“油气弹簧”

这就相当于“空气弹簧+液压”。

金属弹簧的刚度是线性的,而空气弹簧刚度是非线性的,压缩的初段柔软,后段急剧变硬。

这就带来一个很大的好处,车子正常行驶时,初段柔软的空气弹簧会提供很好的舒适性,如同轮胎和车身之间加了气垫,这就是所谓“悬浮感”;而空气弹簧前软后硬的特性,在车子满载或遇到路面大冲击时能撑住车身,防止悬架过度压缩而触底”。

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▲雪铁龙DS深受当时法国达官显贵青睐

空气弹簧带来的这种“悬浮感”,就是魔毯说法的来源。现在有些汽车厂商只要装个空簧就高呼魔毯,倒也不能算错。

雪铁龙DS上用的“魔毯”,即便放到现在看,也是个神奇的存在。空气弹簧不用多说,是缓和振动的;液压部分的功能就复杂了,它不但是减振器,还负责自动调平和升降车身。

听到这里,是不是有一种穿越感?

懂行的人应该看出点门道了,雪铁龙DS真正牛的地方,是它的悬架居然是“主动”的。

汽车工程师百年来的一大梦想,就是“隔离”路面和车身,好的悬架系统,就是不管路况好坏,都能保持驾乘的平稳舒适。但悬架一旦设计调校完成,“软硬”就是固定的,在舒适和操控之间必须有所取舍;高度也是固定的,低了通过性差,高了稳定性差。

要想两头兼顾,悬架最好能根据不同路况,“主动”调整高低软硬

雪铁龙DS问世时,正值二战结束之后,法国路况差,国道上也到处是破损坑洼。为了保证在烂路上也能跑得飞快,悬架必须有很强的“过滤”能力,还要能防住“托底”。

液气悬架用在汽车上的设计思路天马行空,据说是受了飞机起落架的启发。这套悬架应对烂路确实有一套,空气弹簧滤振好,液压系统能让车子重载时保持车身高度,在坑洼路面还能抬高车身。

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▲DS的液压悬架能升降车身

雪铁龙DS的空气弹簧是封死的,刚度系数不可调;但液压系统能调整车身高度,这就是所谓“主动悬架”。

悬架怎样“主动”?

什么是主动悬架?简单来说,就是悬架的性能不是一成不变,而是“软硬”、“高低”能随机应变。

这里出道思考题:悬架上哪些部件能“主动”?

悬架不外乎那几个部件:弹簧、减振器、导向机构(连杆摆臂)、防倾杆。

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▲汽车悬架主要构件示意

钢制弹簧不用说,刚度(可简单理解为软硬)系数是死的,变不了。

雪铁龙DS问世两年后,时在1957年,美国的凯迪拉克Eldorado Brougham悬架首次用上膜式空气弹簧,这是现代空簧的鼻祖。

准确地说,雪铁龙DS上的空簧属于油气弹簧的一部分,是金属球体中一个完全封闭的气体腔,不能和外界交换空气;而凯迪拉克上用的空簧,可以通过充放气改变车身的高低——弹簧这就算有点“主动”了。

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▲凯迪拉Eldorado Brougham悬架首次使用了现代空气弹簧

空簧持续40多年都是“单腔”,主要调高低;一直到2002年,奔驰E级装备了双腔空簧,多加了一个气室,弹簧的刚度实现了两级可调;再到2016年,保时捷帕拉梅拉首搭三腔空簧刚度多级可调——这就算比较强的“主动”了。

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▲2016年,三腔空簧首搭保时捷帕梅

减振器上能动的脑筋就多了。

首先是阻尼(也可以简单理解为软硬)。1983,丰田双门轿跑Soarer上首次出现了“电子调节悬架(TEMS)“,名字相当高大上,实际上就是装了四根可变阻尼减振器。调整的方式也比较简单,四个小电机带着四根减振器内部的控制杆,分三档调整油液流速,搞出“软、中、硬”三个模式。

又过10年,德国的萨克斯(SACHS,现属ZF旗下) 1993推出“无极变速”减振器,这也就是现在大家耳熟能详的CDC连续阻尼可变减振器。这款减振器是用电机带着比例阀调整油液流速,在“软硬”之间随意调整。

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▲CDC减振器能持续调整阻尼

再过10来年,凯迪拉克Seville STS在2002年装备了了“MRC(磁流变减振器)”,油液粘度的变化只在一瞬间,阻尼调整速度奇快,一秒能调1000次以上。

说了半天,其实调整减振器的“软硬”在主动悬架里算是基本功真正变态的是让减振器大力出奇迹,抬高或降低车身。

这就是液压悬架。

这里再赞叹一下雪铁龙,实在是敢想敢干,DS的液气悬架是液压悬架的祖宗,现在能“跳舞”的各种液压悬架,都是它的徒子徒孙。

雪铁龙DS把减振器融入了液压系统中,也可以说,是把减振器扩展成了液压系统。普通的减振器,只是通过油液流动的阻力去衰减振动;液压悬架能通过加压推动油液去升高车身,也能泄压来降低车身。

奔驰1970年代买了雪铁龙的技术,用在S级上。到1999年,开始用电子系统控制液压悬架,搞出ABC(主动车身控制);2013年,ABC长了眼睛,加上双目摄像头变身MBC(魔术车身控制);到2018年,又把发动机带着的液压泵改用四个电机驱动,是为E-ABC(智能魔术车身控制)。

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▲奔驰ABC液压悬架实现了电子控制

总的来看,液压系统的力道越来越大,调整速度越来越快,尤其是液压泵改电动以后,力道猛增,装了E-ABC的奔驰GLE长了一个新本事,能摇头晃脑地来段儿摇摆舞。

目前液压悬架的最高境界,是比亚迪的云辇-X,能旱地拔葱,原地起跳。

雪铁龙DS的液压悬架只能调高低,而且调一次需要点耐心,升高一次没个108秒的完不了;而云辇-X从最低调到最高,只用0.4秒,也就是一眨眼的时间。

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▲比亚迪云辇-X把液压悬架性能推到新高度

很多人想不到,防倾杆也是能“主动”的。

第一根主动防倾杆也出自雪铁龙家,时在1994年,雪铁龙Xantia在液压悬架上稍加改造,加装了液压主动防倾杆,弯道性能大增,1999年把麋鹿测试的世界纪录推高到85公里/小时,一直保持了20多年。

除了导向机构和胶套,悬架上能“主动”的全主动了。

“魔毯”算什么等级?

在机械悬架时代,各种主动部件基本都研究出来了,为什么“主动悬架”一直处于非主流,只在一小部分车上装备?为什么“主动悬架”近两年突然来了个大爆发?

要实现悬架主动,弹簧、减振器、防倾杆只是执行部件,是链条上的最后一环,前边还有两个重要环节:“感知”和“控制”。

雪铁龙DS上的液气悬架问世时,完全处于机械时代,判断和调整车身高度,纯靠连杆和阀门之类的机械结构,反应迟钝、调整慢、精度差。

1980年代以后,悬架开始“触电”,速度、转向角度、车身姿态等传感器可以提供信号,空气弹簧、减振器逐渐通过电控阀门来调整,整个过程由ECU协调指挥;2010年以后,又开始加入摄像头“预瞄”,现在更有激光雷达之类更强的感知和更好的算法,让悬架更智能。

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▲“预瞄”能让悬架“看到”路面状况

+智能,让悬架长出了更强的肌肉,也长出了眼睛和大脑,于是,“主动悬架”的能力突飞猛进。

现在都愿意把空气悬架叫“魔毯”,那空气悬架在主动悬架技术天梯中处于什么位置呢?

比亚迪是目前掌握主动悬架技术最全面的,云辇系列涵盖了所有的技术路线,连传说中的悬浮电机都量产装车了。

按能力从弱到强,云辇系列的排名依次为:

云辇-C(可变阻尼减振器)、云辇-A(空簧+可变阻尼减振)、云辇-P(越野型液压悬架)、云辇-X(运动型液压悬架)、云辇-Z(悬浮电机+空簧)。

对了,比亚迪还有个云辇-M,用了磁流变减振器,还没正式上市,具体技术细节不掌握,暂不参与排名。

市面上的这些所谓“魔毯悬架”,相当于比亚迪云辇-A,这么一看,在云辇中算是比较低的等级,技术上也确实没啥新鲜东西。

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▲在主动悬架技术中,空悬等级并不高(本图由AI生成)

这次聊了一下汽车悬架是怎样一步步实现“主动”的,至于怎么评判一款主动悬浮的水平高低,且听下回分解。

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