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瓦特連桿有宣傳的那麼神嗎?

[導讀]瓦特連桿看上去非常簡單,僅僅就是比普通的扭力梁懸架多了一組「Z」字形的連桿。它真的有宣傳的那麼神嗎?下面車域無疆一起跟大家來深入了解一下。

一說起扭力梁,很多人都不怎麼待見它,其實扭力梁自身也潛藏著很不錯的性能潛力,譬如說專註刷紐北的本田思域TYPE-R、雷諾梅甘娜RS 275、歐寶雅特OPC等前驅鋼炮都是扭力梁,而雅特OPC後懸架上的「瓦特連桿」,更是被通用將其引入國內的威朗、科魯茲等車型上的時候大書特書。然而,它看上去非常簡單,僅僅就是比普通的扭力梁懸架多了一組「Z」字形的連桿。它真的有宣傳的那麼神嗎?下面車域無疆一起跟大家來深入了解一下。

瓦特連桿的作用有多大?

「瓦特連桿」最初是由一位名叫詹姆斯-瓦特(James Watt)的工程師發明的,沒錯,就是大名鼎鼎的那位改良蒸汽機的瓦特,後來才被引入到汽車上。而它搭配轎車的扭力梁使用,也不過是最近十多年的事情。要理解它的作用,先要從扭力梁的基礎原理說起。

這就是「瓦特連桿」的雛形,相信小時候的大家都不會陌生。

為什麼有一些媒體會被扭力梁稱之為「半獨立懸架」而不是「非獨立懸架」?從下面這個簡化的示意圖就可以看出來了。扭力梁的主梁,相當於一根串聯左右輪之間的粗彈簧。這個粗彈簧的布置位置,也是底盤設計和調校的一部分。

再對比一下下面的兩個圖,左邊的扭力梁,比較遠離後輪軸線,偏向舒適取向。右邊的這個(沒錯,就是沒換獨立懸架的速騰),扭力梁靠近後輪軸線,偏向操控取向。為什麼呢?其實這就像槓桿原理一樣,越是遠離後輪軸線,力臂越長,車輪彈跳對主梁的扭轉作用越大,相當於這跟「粗彈簧」越軟。

這時候問題就來了,如果想操控好一點,就需要把扭力梁做硬一些,或者讓其靠近後輪軸線,但是這樣一來過坎的時候,左右輪之間跳動干涉會非常嚴重,舒適性不好,而且會對縱臂造成不良的額外扭轉受力。所以我們日常看到的扭力梁,大多數是遠離後輪軸線的設計。這一類設計舒適性相對好,但是對車輪定位,尤其是前束的控制能力就比較差,而且側傾也會更嚴重。

有一些主打運動的車型,會通過外加防傾桿來抑制,或者加硬彈簧、加大減震器的阻尼等等,但是效果並不明顯,同時也會無可避免地影響舒適性。這時候,瓦特連桿的作用就凸顯出來了,它的好處主要有以下幾個:

1、為兩側的車輪多提供一組軸向支撐,提升整個懸架的結構剛度;

2、發生側傾,一側懸架壓縮過多時,通過連桿的作用,抑制另一側懸架的過度伸張,左右兩側車輪在轉向時的受力相互補償,避免了極端情況下內側車輪失去附著力;

3、有了瓦特連桿的牽製作用,保證高速過彎的支撐力,後懸架得到了「減負」,可以專心對付日常的舒適性,這在工程上被稱之為受力的「解耦」。譬如說,彈簧、減震器可以調的更軟,襯套可以布置成與車身縱軸線垂直,專註於吸收來自路面的衝擊;

4、佔用空間小,保持了扭力梁成本低、佔用空間小的優勢。不過,瓦特連桿沒有改變扭力梁結構的本質。受到扭力梁固有結構特點限制,左右車輪運動相互干擾的缺陷並沒有消失,對震動的控制能力還是不如獨立懸架。

所以總體來說,它是一個在較低的成本下,有效兼顧空間、舒適與操控的,比較高效的方案。但是要在結構上完全戰勝獨立懸架,顯然還是天方夜談。真要做好,還是得靠調校,看的還是最終療效。

誰在用瓦特連桿?

值得一提的是,雖然「瓦特連桿」已經成為了通用的專利,但是瓦特連桿一類的結構,並不是通用的孤品。它最早都是出現在一些使用大梁式車架(也就是所謂的非承載式車身)的車型的剛性軸後懸架上,至今還有不少硬派越野車和皮卡在使用,譬如福特撼路者、RANGER皮卡等等。

福特撼路者帶瓦特連桿的後懸架

不過在它們身上,瓦特連桿的用法不太一樣,它們是把兩條連桿固定在車架上,搖臂固定在後軸上。它們的目的不是控制側傾,而是抑制車身的左右晃動。從下面這兩張圖的對比,就可以很直觀地看出瓦特連桿的優勢了。不過這種形式的瓦特連桿,用在硬派越野車上的話,一定程度上會限制後懸架的行程。

根據實際情況的不同,瓦特連桿的組成還有諸多不同的「變種」。譬如說下面的這種,帶有兩個搖臂,在車架上有兩個固定點,不但保留了瓦特連桿在牽制側傾方面的獨特優勢,而且效果更接近獨立懸架,可以實現更為複雜的運動軌跡的控制。

雙搖臂瓦特連桿

而在乘用車上,使用瓦特連桿的也大有人在。通用在北美的死對頭之一——克萊斯勒,在它們旗下的PT漫步者(PT Cruiser)上使用了瓦特連桿。雖然PT漫步者的外觀看了就讓人倒胃口,但是殼子底下藏的底盤設計還是挺獨特的。它的瓦特連桿布置和撼路者相似,同樣是為了控制後懸架的橫向竄動。

和通用的用法最為接近的,是老款的賓士A級/B級(W169),它們的瓦特連桿,搖臂和通用系的一樣固定在車架上。不同的地方,在於賓士的連桿組是「躺」著布置的,目的更多地傾向於控制束角。

而通用旗下Delta平台的車型,包括科魯茲、老英朗、威朗/威朗GS等車型的瓦特連桿,都是「豎立」布置,兼顧控制束角和側傾。這種布置形式早已被歐寶申請專利,而且「瓦特連桿」這個名字也被歐寶註冊了。由於通用收購了歐寶,它也就成為通用的獨門秘技。所以嚴格意義來說,只有這種「立式布置」、單搖臂的瓦特連桿組,才是通用的獨家專利,而且由於名字也被「收編」的緣故。

總結

在合理的成本下達到理想的性能,一直是每一個廠商都在追求的目標,扭力梁懸架搭配瓦特連桿就是一個典型例子。這種兼顧舒適、性能和成本的高效設計,看似簡單,然而在其背後,都匯聚了各大汽車廠商的心血,是它們開發能力的集中體現。(文/何華)

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