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一文看懂蔚来ET9全主动悬架的由来

保时捷帕拉梅拉可以跳舞,仰望U9原地起跳,蔚来ET9过减速带六层香槟塔不倒,尊界S800踏雪无痕......

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汽车底盘已经进化到如此程度了吗?除了炫酷的技能展示,还有让人眼花缭乱的名词:天行、云辇、途灵、太行、飞鱼、云台、磐石......

本篇文章回溯到汽车悬架最开始的时候,抽丝剥茧,看看悬架的发展历史。

汽车悬架是连接车身与车轮的重要系统,其核心功能是传递力与力矩、缓冲路面冲击并保持车辆行驶稳定性。

有三个核心构成部分:弹性元件、减震器和导向机构。

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弹性元件是悬架的缓冲基石,负责吸收路面冲击并支撑垂直载荷。螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧、扭杆弹簧都是。简言之,各种弹簧,不论叫什么名字也脱离不了最原始的弹簧所起的基本物理作用。

减震器也叫阻尼器,通过液压或电磁原理将弹性元件的振动能量转化为热能,抑制车身晃动。筒式液力减震器(双筒、单筒充气式等,简单理解就是注射器),CDC、MRS。如果只有弹簧,车身遇到颠簸那就只能上下跳动,需要一个元件把上下跳动的车身拉住,可以是液压的、也可以是电磁的。

导向机构,控制车轮运动轨迹并传递纵向/侧向力,通常由连杆、摆臂等组成,单横臂/双横臂,多连杆等等结。

另外还有一些辅助功能部件,比如横向稳定杆(防倾杆),减少车辆转弯时的侧倾,通过扭转刚度平衡左右车轮运动。还有缓冲块,防止悬架过载时金属部件直接碰撞,保护系统结构。

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悬架结构是怎么演变的?

汽车悬架的起点与马车技术密不可分。早期的悬架就像一张“硬床垫”——钢板弹簧直接安装在车轴上,用多层铁板叠加来缓冲颠簸。1886年奔驰一号甚至没有独立悬架,车轮与车身通过刚性轴连接,颠簸感堪比骑马。直到1908年福特T型车仍采用非独立钢板弹簧悬架,舒适性极差,但胜在结构简单、成本低廉,适合当时粗糙的土路。

独立悬架的起点可以追溯到1922年,意大利蓝旗亚(Lancia)推出的Lambda车型,这是世界上第一款搭载前轮独立悬架的量产车。当时的工程师为了解决非独立悬架的"左右车轮联动颠簸"问题,首次将两个前轮通过独立摆臂连接车架,让车轮可单独跳动。

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真正的技术突破发生在1931年,奔驰170成为首款搭载四轮独立悬架的车型。其前悬采用双叉臂结构,后悬则用摆动轴设计,这种设计让车辆在碎石路上的颠簸感降低50%,但制造成本是当时普通轿车的3倍,仅用于豪华车型。

麦弗逊悬架的发明则是另一个里程碑。1949年,通用工程师厄尔·麦弗逊(Earle MacPherson)为雪佛兰设计小型车时,将减震器与螺旋弹簧合二为一,创造出结构紧凑的悬架系统。

1960年代,随着汽车性能竞赛的兴起,双叉臂悬架在跑车领域大放异彩。1963年推出的保时捷911前悬采用双叉臂结构,其上下两组V型摆臂形成虚拟主销,在高速过弯时轮胎倾角变化减少40%,被誉为"贴地飞行神器"。而同期的法拉利250 GTO更是将双叉臂与横向稳定杆结合,侧向支撑力提升60%。

后悬架的技术革命始于1982年奥迪80(B2)搭载的拖曳臂式独立悬架,通过单根纵臂连接车轮与副车架,空间占用比非独立悬架减少30%。真正的巅峰是1994年奔驰W210 E级首次搭载五连杆后悬,五个连杆精确控制车轮六个自由度,滤震效率提升55%,但零件数量多达38个,维修成本堪比更换发动机。

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至此,悬架的导向机构基本确定下来,前悬架是双叉臂或者麦弗逊,后悬架是多连杆悬架。这是最考验汽车企业底盘调教的部分,看似简单,实则非常复杂。厨具、食材都是一样的,不同的厨师炒出来的菜不一样,开卷答题,就是这些数学和物理公式,一看就懂,能答出多少分真的看水平。

比如1998年宝马Z3创新采用双球节麦弗逊,将单下摆臂拆分为两个铰接点,横向刚度提升70%。保时捷911(996世代)通过高刚度铝合金塔顶和矢量弹簧技术,使麦弗逊悬架侧倾角控制在1.8°以内,媲美双叉臂结构。法系车更是另类,扭力梁非独立后悬架依然能带来媲美独立悬架的舒适度。

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空气弹簧如何大行其道?

弹性元件一开始是机械弹簧,后来渐渐演变成空气弹簧。

1957年,凯迪拉克Eldorado Brougham是首款量产搭载空气悬架的乘用车,采用凡世通公司开发的机械式高度阀。系统通过气泵向气囊充气,但传感器响应延迟达2秒,车身平衡控制效果差,故障率高,早期故障率堪比“漏气气球”。

1963年奔驰600采用囊式空气弹簧,搭配液压减震器,车身高度调节范围仅30mm。但是橡胶气囊寿命不足2万公里,气泵连续工作易过热,维修成本高昂。可靠性差,仅作为豪华车型的“身份象征”,未形成规模化应用。

这一阶段的巅峰是奔驰S级(1998年)的ABC主动液压悬架,通过传感器预判路况,但成本高达一辆紧凑型轿车价格,成为富豪专属。

20世纪30年代,液压减震器开始取代传统刚性轴悬挂系统,通过油液流动的阻尼效应减少车辆震动,1935年,德国BMW首次在摩托车上应用弹簧液压式前悬挂,成为液压技术在悬挂领域的早期实践。

2003年凯迪拉克CTS使用的CDC连续阻尼控制和2006年克尔维特Z06搭载的MRC磁流变减震器让悬架进入“毫秒级响应”时代。CDC像“自动调节水龙头”,通过电磁阀控制油液流速;而MRC的减震液含有磁性颗粒,通电后瞬间变粘稠,反应速度比眨眼快10倍。

革命性的变化是空气弹簧与CDC可变阻尼减震器联动,结合传感器网络实现主动调节。响应速度提升至10ms级,空气弹簧寿命突破20万公里,成本降至3000美元以下。二三十万元的车型都可以配备空气悬架和CDC的配置。

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从这里我们可以划分一个大的分水岭,之前的悬挂技术都是被动的,根据底盘的反馈,及时调整,一开始是存粹的机械结构,后来变成电控调节,反应的速度越来越快。但总是事后诸葛亮,不管是1秒,还是0.1秒,还是0.01秒都是遇到路面冲击之后做出反应。

下一个阶段,底盘悬挂要能够智能预判,通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头提前看到路面情况,提前做出应对。

2018年的奥迪A8 是首款搭载预测式主动悬架,通过前置摄像头预判路面颠簸,提前50ms调整悬架参数。支持高速过弯时车身主动倾斜3°,侧倾角减少40%。

2020年的W223的奔驰S级采用魔毯悬架2.0,集成48V电气架构,每秒调整阻尼1000次。通过激光雷达扫描路面,实现“零冲击”通过减速带。

2024年的保时捷帕拉梅拉搭载Active Ride,采用液压泵+双外置阀控制减振器的压缩和回弹。每个减振器通过独立的高性能电子液压泵驱动,取消传统防倾杆,800V高压系统直接驱动油泵,实现四轮独立控制。50毫秒级调节,每秒可调整减震器特性13次,在弯道中主动抵消侧倾(如右转时左轮主动下压)。

2025年蔚来ET9搭载的天行系统遇到减速带,提前抬轮,将正面冲击减缓;制动时,全主动悬架对阻尼和高度的瞬态调节能力,能让车身始终保持几近水平的姿态,不点头、不抬头;上坡时,施加主动力下拉车头避免被坡道大幅抬起,同时后悬架施加主动力抬起车尾,保持车身姿态平稳。

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可以预判的全主动悬架是怎么一回事?下期详聊。

本文仅为作者个人观点,不代表水滴汽车立场

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