好久沒寫文章了,今天就隨便寫點,文字表達很爛,圖片很糊,大家湊合看吧。
前兩天比亞迪發布的云輦車身控制系統以后,有個細心的小伙伴問了我一個問題:為啥從低到高的云輦C、云輦A、云輦P三個系統中(X未做更多細節發布,暫時不在這次的討論范圍),只有中間的A用的是空氣彈簧,而即將搭載于仰望U8車型也就是眼下最高版本的云輦P反而用的是和C版甚至普通懸架汽車一樣的螺旋彈簧呢?
其實這問題乍一聽還真是個靈魂拷問,因為在過往大部分的認知中,空氣懸架屬于很高端的技術,而這一次在比亞迪的云輦發布上,采用空氣懸架的A版只排在中間,而更高端的P版液壓懸架竟然只用了“最普通”的螺旋彈簧,那這算不算一種“降級”?或者某些人看來的“偷工減料”呢?
可以看到,搭載云輦P系統的仰望U8采用螺旋彈簧
對此我先說說自己的理解,我覺得非但不算偷工減料,螺旋彈簧配在液壓懸架上反而是比空氣彈簧更適合仰望U8這種硬派越野車的結構。
為什么呢?咱們先從A版空氣懸架和P版液壓懸架能夠實現的功能看起:
二者都能實現車身高度、彈簧剛度(可以理解為彈簧軟硬),和阻尼調節能力;至于P版獨有的四輪聯動技術,包括實現露營調平等功能,空氣懸架在理論上也都能夠實現。只不過二者用來實現這些功能的原理不同。
無論何種懸架,螺旋彈簧和空氣彈簧都是作為彈性介質存在的,起到的作用是:1.緩沖——延長力的作用時間;2.穩態支撐。
而在活塞內充滿油液并雙向流動的減震器是作為阻尼介質存在的,作用是:1.減震——把車身垂向的動能轉化為熱能吸收掉;2.配合彈性介質提供瞬態的輪荷改變。
上述這些是基礎。
對于可變懸架機構,空氣彈簧實現可變車身高度、剛度和阻尼的方式如下分工:
主腔的氣壓即自身剛度改變用來調節車身高度。
高端的雙腔空氣彈簧還帶有一個副腔,它的氣壓用來配合主腔剛度來綜合調節整個彈簧系統的剛度。
減震阻尼的調節靠的是與空氣彈簧并聯的減震器內活塞油孔的大小來改變油液的流速,進而調節阻尼(這也是云輦C系統的實質,本質上是減震器分內之事,與彈性介質的空氣彈簧還是螺旋彈簧無關)。
很好理解對吧。
接下來再說P版的液壓懸架如何實現上述功能。
先說阻尼調節,跟C版和A版一樣靠調減震器內活塞油孔的大小,沒區別。
再說高度調節,靠的是與減震器串在一起長度可變的液壓活塞,通過充入油液的多與少實現車身的高度變化。
最后說最復雜的剛度變化,這是核心。因為P版的液壓懸架在控制車身高度功能上,并不是像空氣懸架一樣直接給空氣彈簧充放氣即通過調節空氣彈簧主腔剛度來舉起或放下車身。而它是通過并聯在彈簧以外的液壓系統來舉放車身,這就帶來了一個問題:在舉放的過程中,其實螺旋彈簧的剛度本身并沒有變化,但是隨著它被一同壓縮或拉伸,根據胡克定律,彈簧的張力是會隨著長短變化而同步變化的,即彈簧對車身的支撐力發生了改變。那么這部分支撐力要如何配合調節和補償呢?靠如下機構來實現:液壓蓄能器。
如圖所示,液壓蓄能器的結構是一個壓縮氣腔串聯液體腔,通過電機控制的剛度閥來調節液體對氣體的壓力,進而把氣體的壓力再通過液壓來傳遞給懸架。以這種方式實現對螺旋彈簧本身不可變剛度的輔助補償和動態調節匹配。你可以把它簡單理解為一套可變的輔助空氣彈簧。
而且仰望U8其實具有多種液壓蓄能器連接在液壓系統上,不僅能夠實現基礎的三級剛度調節,理論上還能夠在車輛動態中實現對于剛度的實時調整。
仰望U8搭載的多液壓蓄能器,位置掛在大梁側面
稍微比空氣懸架難理解一點點,但其實也挺簡單的。
接下來說結論,如果你上述那些沒看明白也沒關系,記住結論即可:
更高級的云輦P系統之所以不用空氣彈簧而只采用最簡單的螺旋彈簧作為基礎彈性介質,是因為在液壓蓄能器的加持下,采用螺旋彈簧已經足夠,并且具備了與空氣彈簧同樣的高度和剛度調節能力。所以用螺旋彈簧非但不是因為偷工減料,反而是因為螺旋彈簧+可變液壓懸架的組合相比空氣彈簧更適合硬派越野車,它具有如下優勢:
1.在大家普遍的理解中,螺旋彈簧+主動液壓懸架理論上具有更好的適應性,包括廠家宣稱可支持-40 ~ 85攝氏度范圍的超寬溫域適應。而相比之下空氣懸架更容易過熱,除了環境適應性以外,耐久可靠性也是大家普遍對空氣懸架較核心的質疑點,尤其是用在硬派越野車和全地形場景下。
2.如果說可靠性其實很大程度也取決于工藝而并非單純結構種類決定的話,那么一旦懸架系統出現損壞,比如空氣懸架漏氣 vs 主動液壓懸架漏油這兩種可能在極端艱險環境下出現的狀況。空氣懸架一旦出現較嚴重損壞漏氣,懸架的彈性介質直接失能,相當于車輛幾乎失去了非鋪裝路面動態行駛能力,懸架無緩沖、無穩態支撐這會是很可怕的狀態。而主動液壓懸架即便發生漏油,懸架只是失去了更進一步舉升的能力和減震阻尼,但此時螺旋彈簧仍然可以為車身帶來基礎的支撐力和緩沖能力,相當于提供一個備份保障,雖然車輛的行駛能力也會大幅下降,但至少在非鋪裝路面仍然能夠保證車輛一個最基本的行駛能力,慢慢的還能走,并把車持續開到維修站。
近年來有一種現象非常不好,就是管中窺豹式評車,即忽視全局而僅通過某個單獨部件就去判斷功能原理性能安全等等,并把它無限放大。在懸架領域比如看見螺旋彈簧就覺得一定不如空氣彈簧好,或者某種懸架結構一定比另一種更好或更差等等,這都是武斷而錯誤的。這次針對云輦系統幾種結構進行了一些原理層面簡單的分析和猜測,但其實這仍遠遠不夠,畢竟實際的調校水平更加重要,所以接下來非常期待能夠實際測試搭載云輦車身控制系統的車型,尤其是仰望U8,咱們一起期待它的真實表現吧。
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