点击收藏荣华弹簧厂
全讯网:可变为最高境界 从MRC谈汽车弹簧与减振器
2015-01-13 来源: 】 浏览:次 评论:0

 汽车在设计的时候,性格就已经被固化——或追求舒适,或追求运动。导致这种差异的主要因素是悬架——追求舒适的悬架,能够过滤更多的颠簸;追求运动的悬架,能够给予足够强的支撑。事实上,舒适与操控永远是对立的,它们之间的关系是此消彼长。不过,自从可变悬架出现以后,这种现象开始产生了变化。

可变为最高境界 从MRC谈汽车弹簧与减振器

    可变,这个看似简单的描述,对于汽车来说,实在是太有价值了。因为,汽车与其它生活中常见的工业品不同,它所面临的环境总在改变,按照A环境标定出最佳工作状态,到了B环境就不适合了,更不用说还会有C环境和D环境。所以,无论是轮胎花纹的选择,还是发动机气门的开启、关闭时间,都只能取个平均。为了弥补这个欠缺,可变气门正时被发明出来,30年前,这技术还显得非常高端,眼下却早已普及。而汽车悬架的可变,发展步伐明显慢了许多,至今仍处于少数车辆拥有的阶段。

    汽车悬架可变的发展为何如此缓慢,它的构成究竟有哪些元件,装备了它到底能带来怎样的感受——这就是今天所聊的内容。

    汽车的悬架是做什么用的?

    除了汽车刚刚被发明出来的那些年,所有的汽车都有悬架,没听说哪辆车的车轮,与车身之间是硬连接,事实上,就连100年前的马车都有悬架。安装悬架的目的很简单,让车上的人舒服些。如果没有悬架,几个小时旅程走下来,人可能要被颠散架了。

    车轮与车身之间的连接装置叫悬架。悬架由3部分组成——弹性元件、导向装置和减振器。

    汽车弹簧分为5种——钢板弹簧的优缺点。

    弹性元件的作用是让车轮与车身之间形成弹性关系,通俗理解就是弹簧。具体划分,主要是钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧,此外还有一种橡胶弹簧,较为少见。其中,钢板弹簧极为实用,且结构简单——这种弹簧本身具有导向性,无需额外增加导向装置。从下图就能看出,它只能往前走,或者往后走,而其它几种弹簧做不到这一点,比如螺旋弹簧,它可以往任意一个方向倾斜。

    看到钢板弹簧,可能有人会鄙夷:这不是大货车才用的弹簧吗?负重可以,但肯定很不舒服。其实这个是误解。在美国,SUV与皮卡都有采用钢板弹簧的,就连轿车也有,比如早期的别克轿车,目前能看到的,在北京军事博物馆以及南京的美龄宫。事实上,只要材质合适,钢板弹簧照样能做的很舒服,但关键在于,钢板弹簧需要更多的安装空间,而小汽车里根本没有这样的空间。美国车历来以宽大著称,它至今仍在一些车型上采用钢板弹簧,就是这个原因。

    当然,钢板弹簧有需要定期保养的缺点,比如,钢板之间的养护,弹簧与车架连接处的定期润滑,由此显得较为麻烦。在这一点上,它逊色于螺旋弹簧。

    汽车弹簧分为5种——并不常见的扭杆弹簧。

    扭杆弹簧虽然出现已久,但至今只在军用车辆上较为常见,比如坦克、装甲车,民用车辆采用的不多,经常能够看到是哈弗H5。这种弹簧的外形是一根具有弹性的金属杆,一端固定在车体上,另一端与悬架摆臂相连,悬架摆臂上下摆动所产生的能量,靠金属杆吸收。据研究人员说,扭杆弹簧的效率高于钢板弹簧,但成本也较高,所以使用范围不大。

   

    汽车弹簧分为5种——倍感舒适的空气弹簧。

    在悬架摆臂处安装一个气囊,靠气囊吸收摆臂上下摆动所产生的能量,这便是空气弹簧。空气弹簧还能改变车身高度——在日本,有些公共汽车便采用了这样的设计,当汽车进站,司机打开车门时,整个车身向站台一侧倾斜,降低了车厢与站台的高度,乘客稍微一抬腿就上车了,倍感便利。此外,不少大型客车也都是空气弹簧,坐着特别舒服。由于空间和成本的制约,小汽车采用空气弹簧的极少,即使有,也仅限于高级小汽车,比如部分行政型汽车和豪华型汽车。

    汽车弹簧分为5种——极为普遍的螺旋弹簧。

    在小汽车的世界里,最为常见的是螺旋弹簧。因为它具有质量小、无需润滑、占用空间小的优点,缺点是只能承受垂直载荷,需要安装导向装置。但这个缺点并不重要,因为扭杆弹簧和空气弹簧同样需要导向装置。所以,无论是三四万元的经济车,还是三百万元、四百万元的跑车,无一例外地全部采用了螺旋弹簧。

    螺旋弹簧必须与减振器、导向装置搭配使用。

    刚才说的都是弹簧,但汽车只有弹簧不行,还必须具备减振器和导向装置(钢板弹簧不用),才能组成一个有效的悬架。在下面这张图中,可以很清晰地看到这3个部分的所在位置。其中,减振器的作用非常显著,它能够直接影响到汽车的操控性能。

    减振器有何作用?

    弹簧玩具很常见(下图),它的原理是靠弹簧任意释放能量。对于汽车来说,一方面需要借助弹簧吸收能量,另一方面,又不希望弹簧在没有制约的情况下,任意释放能量。所以,汽车的弹簧必须配合减振器。如果没有减振器,只有弹簧,汽车就会止不住地上下摆动。这就好比跳进蹦蹦床,能够反复起落很多次,如果腰间系根绳子,另一头固定住,刚被弹起,就让绳子拉住了。减振器的作用就是那根绳子,它能制约弹簧释放能量所导致的车身振动,使其迅速恢复平稳状态。

    减振器的外观是个金属筒。

    在汽车上,应用最为广泛的是液力减振器,它的原理是利用液体流动的阻力,消耗车身振动的能量。液力减振器的外形不大,是个细长的圆筒,半段粗,半段细,细的那一段可以上下活动,好像给自行车打气的气筒子。

    减振器的工作原理。

    减振器的里面是个缸筒,当车身颠簸时,缸筒里的活塞上下移动,缸筒内的油液被活塞推动,从一个内腔流向另一个内腔,由此形成阻尼,继而实现了减振的功能。阻尼的大小是人为设定的,它能决定汽车的悬架是硬朗风格还是柔软风格。改变阻尼可以通过两个内腔之间的空隙大小实现,也可以通过改变油液的粘度实现。

    绝大多数汽车的减振器阻尼是固化的。

    绝大多数汽车的减振器阻尼是固化的,设计师依据该车的主题,设定出最适宜的阻尼——以运动为主题的汽车,阻尼会大些;以乘坐为主题的汽车,阻尼会小些。对此不了解的人们,往往会忽视汽车主题,单纯做出这样的评价:这车不好,悬挂太硬,一颠一颠的;或者是:这车不好,悬挂太软,忽悠忽悠的。

    对于改装玩家来说,如果希望提升操控性能,改装项目之一是更换减振器(俗称换避震)。通过更换阻尼较大的减振,让它在弯道中有更强的支撑,从而提高过弯车速。说的极端一些,如果希望车辆操控性能很棒,就应该取消悬架,让车轮与车身之间硬连接,但发烧到这一步的玩家并不多。别说硬连接了,就是目前跑车的悬架,已经硬的失去了舒适感——每次看到有人憧憬保时捷、法拉利,并将其称为豪华车,我就会感到困惑:豪华的定义应该是考究、舒适、享受,而跑车并不具备这些,它的长处是性能。坐在跑车里,真的没有享受可言。除非您非常渴望受到旁人的注目,或者您与生俱来就是追求个性化的富人。

    最理想的减振是该硬时硬,该软时软。

    既然发动机气门正时都能实现可变,减振器的阻尼就不能做成可变的吗?

    没错,最理想的减振,应该是减振器的阻尼,可以根据行驶状况可调,通俗一点儿说,就是该硬的时候它会自动变硬,该软的时候又会自动变软,具备这种功能的悬架,被称为主动悬架。改变阻尼的方式之一,是在2个内腔之间装个电控阀门,通过阀门的开闭,使里面的油液流的快或者流的慢,就实现阻尼的变化了。下面这张图,就是电控阀门式的可变阻尼减振器。从外部看,它的特征是在圆筒侧面多了个凸起(据说,也有不带凸起的),并连着电线。这种减振器被称为CDC,这是Continuous Damping Control的缩写,意为连续阻尼控制。

    效果更为显著的主动悬架:MRC减振器。

    还有一种主动悬架,称为MRC。是在减振器的油液里添加了磁力材料,形成电磁液,通过磁场的改变,使电磁液的粘度得到改变,继而使减震器的阻尼出现变化。很显然,电流—磁场—粘度变化,这一过程的反应速度快于CDC的阀门控制,所以,同样是主动悬架,MRC的效果更为显著。

    MRC的结构

    切开MRC减振器,可以看到它的内部结构。缸筒与活塞部分,与常见的减振器并无二致。

    它与普通减振器的不同之处在于,活塞上面有一组结构(下图红色圆圈内),而这正是它实现阻尼可变的因素之一。

    下面这张图,是上图中红色圆圈部分的放大图。油液通过红色箭头所指示的空隙,在上下腔之间流动,在油液流经的地方,有2组线圈(黑色部分),它在电流的作用下产生磁场,磁场作用于油液里的磁力材料,油液的流动特征因此被改变。

    用针管做形象试验。

    这么说可能略有抽象,通过下图中的试验,表现的就更为直观了。两个针管里装的是MRC中的油液,正常情况下,可以很自如地推动某一个针管;拿一个磁铁靠近,推动针管的阻力会随着磁铁的靠近而加大,如果将磁铁吸附在2个针管之间,就彻底推不动了。

    MRC减振器里的油液不普通。

    由此看来,MRC的神奇之处由2个要素,第一是控制系统,第二是减振器里的油液。下面这张图是在没有磁场作用时,油液的状态。

    将磁铁靠近,油液形态立即发生了变化(下图)。由于这种变化,使得油液在减振器流动速度产生不同,由此实现了阻尼的改变,构成了主动悬架。

    控制系统同样重要。

    虽然有了如此别具匠心的设计,但什么时候施加磁场,施加多大的磁场,就需要有个精确的控制系统了。在首个安装MRC的凯迪拉克车上,需要把车速、发动机转速、制动器工作情况、横向加速度、垂直加速度以及转角加速度等数据,传输给控制单元,控制单元依据这些数据进行运算,把得出的结果传送到MRC减振器。与此同时,由于它装备有空气弹簧,所以,运算结果还得告知空气压缩机。减振器与空气压缩机根据指令工作,共同维护车身始终保持在一个最佳的状态。

    MRC目前已经发展到第三代
 
    目前,MRC减振器已经发展到第三代,与第二代产品最为明显的差异是,第二代产品只有一组线圈,第三代产品有2组线圈,为的是提高阻尼变化的效果。装备着第三代MRC减振器的凯迪拉克XTS,能够根据路况情况自动改变减震阻尼的设定。比如,当路况良好时,MRC会被设置为“硬”;遇到颠簸路面时,MRC的减振作用立刻提升。这一改变过程用语言描述很啰嗦,但在实际运转时,只是一瞬间的事儿。反应极为敏捷。因为,它的传感器是以每秒1000次的频率侦测路面状况。这是个什么概念呢?如果您看到这儿,眨了一下眼,您眨眼所需要的这段时间里,MRC的传感器已经侦测了300次。
 
    由于具备如此优秀的性能,装备着MRC减振器的车子,可以实时调整减振器阻尼系数,并独立控制四轮悬架的软硬程度,此举对于保持车身姿态、尤其是弯道中的车身姿态,保持轮胎与地面的最大接触面积,功不可没。毫无疑问,这样的性能所带来的,不仅仅是良好的操控性,更是安全性。

     MRC为何很少见
 
    MRC问世已经十余年,但普及范围有限,主要的制约因素是成本。据了解,MRC减振器与普通减振器在价格方面整整相差一个零,也就是说,某款普通减振器400元一个的话,MRC减振器就得4000元,一辆车需要4个减振器,算下来就是1.6万元。在汽车制造商连几百块钱的防护杠、几十块钱的线束防护套都要节省的情况下,1.6万元的成本支出,实在是天文数字了。所以,MRC之类的可变悬架,只会出现在档次较高的汽车里。

    截止到目前,主动悬架主要应用在豪华型车中,在行政型车范围内,只有为数不多的几个车型具备,比如2014款的奥迪A6L共有10个版本,具备可变悬架的只有指导价74.26万元一款,其余均为选装,而玛莎拉蒂Ghibli尽管售价高达89.8万元,可变悬架也仅仅是个选装件。而指导价49.99万元的凯迪拉克XTS铂金版,不仅装备了MRC减振器,还配备了空气弹簧,相比之下,确实在技术上颇为占优。

 

   关于《星爷说车》

  星爷—汽车使用爱好者、汽车媒体评论人。1988年开始驾车周游列省,至今兴趣盎然;2001年开始为媒体做汽车评测,阅车无数。

  星爷从不单纯迷信汽车品牌,更不盲目崇拜汽车动力,秉承汽车是工具的简单思想,把汽车的功能发挥到极致。物尽其用是星爷最大追求。《星爷说车》实乃休闲茶馆,新车上市、旧车改款、业内故事、汽车生活,驾驶心得、旅行感受,凡与车相关的话题,都将在“茶馆”与大家分享。

本文由:全讯网整理发布


Tags: 责任编辑:
】【打印繁体】 【关闭】 【返回顶部
上一篇: 限量全讯网不锈钢拉簧 下一篇:很抱歉没有了

相关栏目

最新文章

  • 全讯网:可变为最高境界 从MRC谈汽车
  • 限量全讯网不锈钢拉簧
  • 【全讯网】日标模具弹簧
  • 冲压铜垫片、卡环、卡圈、垫圈
  • 热门文章

  • 冲压铜垫片、卡环、卡圈、垫圈
  • 【全讯网】日标模具弹簧
  • 限量全讯网不锈钢拉簧
  • 全讯网:可变为最高境界 从MRC谈汽车
  • 相关文章