汽車懸架，它是如何工作的

我只想看着你跟我一起搖擺 一起搖擺 這是小麗兒抱握在 《和我一起跳》裏唱的歌詞 跟我一起跳 一起跳 這首經典老歌裏的 彈跳概念簡直絕了 你知道彈跳在哪不好嗎 懸掛系統 懸掛系統有幾十億種呢 不是字面意思啊 但我可不會像個書呆子一樣 去查具體數字 所以可能沒有幾十億種 但懸掛的種類確實很多 比如你以爲咬攝像師被停職 就是那種停職處分 還有像懷疑革職 這種懸制 讓你能相信那些虛構的事 比如超人會飛 或者人生會一帆風順 還有你車上的懸掛系統 而且車輛的懸掛系統 也是五花八門 車輛懸掛的種類 比我九年前 那個宿命班的九月夜晚 在臥室裏發現的DNA鏈 數量還要多 那個數字是三 我是刀 種類實在太多了 我們這次只能簡單聊聊皮毛 介紹一些基礎知識 和最常見的幾種類型 看到你在評論裏說 我忘了這個忘了那個 我沒忘 這事我一清二楚 其實我就是 故意放那兒欺你的 所以別 別煩我了大衛 好吧 汽車剛發明那會兒 簡直太棒了 他們抽着雪茄 拍着彼此的肩膀 吃着冷盤 互相道賀 覺得這玩意 會徹底改變出行方式 活塞發動機 會讓我們 飛速抵達目的地 我愛吃冷盤 Yes 咔 他們意識到 發動機再嗆勁 如果司機控制不了車 那也是敗打 四重城內燃機技術 剛剛被掌握 工程師們就 馬不停蹄地 投入到懸掛系統的 完善工作中去了 馬車也有懸掛系統 但速度一快就不行了 同樣的坑窪 你速度一快 車身就會顛得厲害 汽車懸架的作用有三個 第一 在加速和剎車時 最大化輪胎 與路面的摩擦力 第二 保證轉向穩定 和良好的操控性 第三 確保乘客的舒適度 如果所有道路 都完全平坦 沒有任何起伏 顛簸或波浪 那懸掛系統 就沒那麼必要了 但跟我可不一樣 剛鋪好的路面 也有瑕疵 來 咱們給這車庫 來點可學反 牛頓運動定律指出 力既有大小 也有方向 路面上的凸起 會讓車輪上下運動 方向垂直於路面 幅度大小 取決於車輪 是撞上大坑 還是小石子 車輪碾過 不平整路面時 會產生垂直方向的加速度 也就是說 車輪會向上彈起 如果沒有中間結構緩衝 車輪的垂直能量 就會直接傳到車架上 帶着車身 一起往上跳 車輪可能會完全脫離路面 然後由於重力作用 又會重重砸回地面 這就是彈跳兄弟 要是沒有重力 這一跌能直接把你甩進太空 一路衝進超空間 直到看見世界世界 怪嚇人的 你需要一個系統 來吸收車輪垂直加速產生的能量 讓車身和底盤保持平穩 同時車輪能順應路面的顛簸 這都屬於車輛動力學 研究的是 姓氏中汽車所受的各種理應 汽車工程師 從兩個角度來看這個問題 乘坐體驗 就是汽車撫平顛簸路面的能力 還有操控性 也就是汽車安全加速 剎車和過彎的能力 而這些又可以細分成這幾個原理 路面隔離 就是車輛吸收或隔離路面衝擊 不讓它傳進車廂的能力 過彎指車輛沿曲線行駛的能力 抓地力指車輛在各種方向變化 以及直線行駛時 保持輪胎與路面接觸的程度 比如剎車時 車的重量會從後輪轉移到前輪 因爲車頭會向路面下沉 這種運動就叫俯衝 而相反的效果 也就是後蹲 發生在加速的時候 會把車身重量從前輪轉移到後輪 這些都是懸掛系統必須應對的挑戰 就像我之前說的 懸掛系統種類多到爆 而且一輛車的前後懸掛 通常還真就不一樣 在這些系統裏 要麼是整體橋結構 用一根硬軸把車輪連在一起 要麼是獨立懸掛 讓每個車輪都能獨立運動 但是任何懸掛系統的三個基本部件 都是彈簧 減震器和防傾杆 就是那些討厭前MTV新聞主播思維的杆子 等等不對 我剛知道 它們其實只是和減震器或支柱一起用 給行駛中的汽車增加穩定性 防傾杆是一根橫跨整個車橋的金屬桿 把懸架兩側有效地連在一起 爛透了思維 咱們接着聊懸掛系統的三大基本部件之一 在我第三喜歡的季節 春天 彈簧其實有好幾種類型可以用 槓板彈簧 就是多層金屬片疊在一起 作爲一個整體來工作 這種彈簧通常用在很多卡車上 85年以後 美國車上就很少撿了 這用的是扭杆彈簧 扭杆的一端固定在車架上 另一端連接着插臂 插臂就像一根槓桿 垂直於扭力杆運動 遇到顛簸時 垂直運動傳遞到插臂 再通過槓桿作用傳到扭杆 扭杆隨後沿自身軸線扭轉 以此提供彈簧力 這種結構在歐洲車上更常見 還有螺旋彈簧 本質上就是重型扭杆 繞着軸心捲起來 這是最常見的 彈簧上方 由彈簧支撐的車體部分 就是簧上質量 彈簧以下 介於彈簧和路面之間的部分 比如車輪 就是飛簧載質量 大學時 我的外號就叫簧下質量 直到三年前 那個難忘的九月之夜 彈簧剛度會影響 簧載質量在行駛中的反應 彈簧較軟的車性 比如豪華較車 能很好的攜手顛簸 帶來平穩的駕乘體驗 但它們在剎車和加速時 容易點頭或後蹲 過彎時車身也會側傾 彈簧硬的車型 比如跑車 在顛簸路面上就沒那麼舒服了 但它們能最大程度 抑制車身晃動 所以開起來可以很猛 過彎也不在話下 不過光用彈簧可不行 你這個小傻瓜 彈簧能吸收能量 但釋放能量 這方面就很差勁了 所以你得用減震器 減震器 減震器就是一種常見的阻尼結構 減震器通過將懸架運動的動能 轉化爲熱能 再通過液壓油散發出去 從而減緩並降低震動的幅度 減震器的上支座連接車架 下支座連接車橋 在雙筒設計中 上支架連着活塞桿 活塞桿連着活塞 整個組件泡在液壓油裏 好像說過了 內管被稱爲壓力管 而外管則被稱爲儲液管 儲液管用來儲存多餘的液壓油 當車輪碾過路面凸起 迫使彈簧反覆壓縮回彈時 彈簧的能量會通過上支架 傳遞到減震器 再沿着活塞桿向下 最終傳導至活塞 活塞上開有小孔 當它在壓力管中上下運動時 油液就會從這些小孔中滲流過去 這些小孔很關鍵 它們非常細小 只有極少量高壓液體能通過 這會減慢活塞的速度 進而減緩碳化的運動 減震器的工作分爲兩個衝程 壓縮形成時 活塞向下運動 壓縮活塞下方槍室裏的液壓油 而伸張形成時 活塞朝壓力管頂端移動 壓縮活塞上方槍室裏的液壓油 所有現代減震器都對速度很敏感 懸掛移動的越快 減震器提供的阻力就越大 它能根據路況進行調整 控制行駛中車輛產生的各種多餘運動 包括彈跳 側傾 我真受不了那傢伙剎車點頭和加速下蹲 另一種常見的減震結構是滑柱 簡單來說 就是把減震器裝在螺旋彈簧裏面 減震支柱有兩個作用 一是像減震器那樣緩衝震動 二是爲車輛懸掛提供結構支撐 減震支柱比普通減震器功能更多 後者不承受車身重量 它們只控制重量轉移的速度 不承受重量本身 減震支柱的鼻祖是邁弗遜使 由俄爾S發明 邁弗遜 沒人知道S代表什麼 除了維基百科 上面說它代表鋼鐵 空 邁弗遜懸掛由一根控制臂和一個支柱總成組成 能讓車輪上下運動 這種設計減少了零件數量 降低了飛簧載質量 同時帶來平穩舒適的駕乘體驗 這種零件體積小 結構不復雜 價格也不貴 所以很常見 它們橫向佔空間小 所以在前驅車的前懸架上特別常見 不過它們確實很佔垂直空間 另一種常見的前獨立懸架 雙叉臂懸架 也叫AB懸架 縱向佔的空間不大 但橫向特別佔地方 就像評論區裏那個傢伙 雖然配置方式有好幾種 但這種設計通常用兩個叉谷形擺臂來平衡車輪 每個叉臂都有兩個連接點固定在車架上 一個連接車輪 並配有減震器和螺旋彈簧來吸收震動 雙叉臂懸掛能更好地控制車輪的外傾角 也就是車輪內外傾斜的程度 這種懸掛還能減少側傾和晃動 轉向手感也更穩定 這就是爲什麼雙叉臂懸掛在大型車的前輪上這麼常見 來咱們快速看幾種後懸掛 就一眨眼的功夫 像看我的杜奇爾照片那麼快 這種結構通常更簡單 因爲不需要整合轉向系統 對於非獨立後懸掛 如果後輪之間是硬軸連接 結構就很簡單 要麼用鋼板彈簧 要麼用螺旋彈簧 鋼板彈簧直接夾在驅動軸上 兩短則直接連到車架上 減震器就裝在固定彈簧和扯橋的那個夾子上 螺旋彈簧也能用同樣的基本設計 但這時彈簧和減震器可以裝成一個整體 也可以分開安裝 如果是分體式的 彈簧就可以做得更小 這樣整個懸掛佔用的空間也就更少了 對於獨立後懸掛來說 如果前後懸掛都是獨立的 那所有車輪就都是單獨安裝單獨配備彈簧的 這就是有些廣告裏說的四輪獨立懸掛 凡是能用在汽車前部的懸掛系統 後輪也一樣能用 前面講過的那些前獨立懸掛 在後軸上也能找到對應的版本 當然車尾就沒有轉向機了 那個把所有部件連在一起 讓你能轉彎的東西后面是沒有的 所以後獨立懸掛可以看作是前懸掛的簡化版本 但他們的基本原理是相同的 我們下期再見