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越野车为何都偏爱扭杆弹簧?

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发布:liuxianglong 来源: IND4汽车人
PostTime:20-6-2019 13:10
如果去问一个越野迷,他的终极目标是什么?10个人可能11个会回答:Benz G500。如果作为纯的越野为目的话,那么‘陆巡、霸道、路虎发现’都能满足这一需求。

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如果去问一个越野迷,他的终极目标是什么?10个人可能11个会回答:Benz G500。如果作为纯的越野为目的话,那么‘陆巡、霸道、路虎发现’都能满足这一需求。但如果在越野功能的前提下,能适当的提升‘逼格’,那范围就很窄了,方头方脑的G500 成了几乎唯一的选择。

其实对于这些庞然大物,我们所知道的技术背景,大约就是分时四驱、大排量发动机、非承载式车身、Fox or King 减震、AT胎等等这些书本上都能获得的知识点。

其实对于这些越野车,无论是土豪版的G500,还是大众版的三菱帕杰罗。


甚至草根版的哈弗 H3/H5


如果我们轻轻的拿掉他们的车身,抛开越野车常用的那几个特征之外,你可能会观察到他们的悬架都很奇特!


什么?都是扭杆弹簧,没错。尤其带车架非承载式车身的越野车都使用扭杆弹簧作为他们的悬架缓冲单元,所以,G500从前舱来看,就少了巨大的TOWER。

一 力学分析

越野车偏爱扭杆弹簧的原因是什么,单纯是为了空间吗? 其实不是的,回归到曾说过的一句话:底盘工程师 就是为了解决各种各样的力学问题而存在的。

用扭杆弹簧而不用螺旋弹簧一定有它在力学方面的考量,我们不妨试着分析一下,就拿考核越野车车架刚性以及四轮驱动锁止性能的‘交叉轴’工况来说事。


假如用的是螺旋弹簧,那么来自四轮的垂向载荷直接通过车架Tower 传递到了车架,整个车架承受扭转的将是前后Tower之间的所有部分(橘黄色区域)。而对于梯形车架,参与扭转的部分越多,刚性越差,扭转的角度也会越大。表现在整车上就是刚性太差。


而采用了扭杆弹簧,则会将来自车轮的垂向载荷通过扭杆传递到了车架中部(扭杆固定端),这样参与扭转的车架部分就会大大缩短,响应的扭转刚度也提高了不少。


二 逐渐被挑战

上面我们分析了越野车使用扭杆弹簧的力学原因,但这种设计现在慢慢的也被挑战了。这倒不是因为这种理论本身的错误,而是非承载式车身的刚度被承载式车身所挑战。我们知道非承载式车身,对于整车扭转刚度的贡献,主要来自车架,而梯形车架,虽然具有好的弯曲刚性,但扭转刚性却很薄弱,材料力学中我们知道承受扭转最强的是封闭的圆形截面.比如TATRA。

当然,在乘用车上,开发TATRA 脊梁式的车架有一定的局限性,而所有材料参与扭转的承载式车身却是比较容易的,一个比较经典的案例就是路虎发现系列的更迭。

路虎发现4 还是非承载式车身结构。

而路虎发现 5 却偷偷成了承载式

但从路虎官方公布的数据来看,发现5的车身扭转刚度比4代倒是提高了不少。而且在路虎的影响下,现在越野车开始纷纷效仿。或许在未来,分承载式车身只能存在于博物馆中了。没有了非承载式车身,扭杆弹簧也就失去了它存在的土壤。技术的发展就是如此,永远没有最好,只有最合适。

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