汽車懸掛，比發動機技術含量更高？

07-03

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引言 |懸掛，先從彈簧說起。

懸掛並不是近現代的產物，早在發明車輪之初，懸掛系統就有了初步概念。

車的概念在中國最早用于軍隊，比如千盛之國，就是形容一國國力強大，一乘為四馬一車，車上3人，車下72人，後勤25人，是為百人。古時戰車的構造十分簡單，一般為木製車輪，使用木軸固定。這就構成了早期的懸掛系統。

由於整體採用硬連接，沒有減震、緩衝結構，加之道路狀況不佳，所以古時的戰車具有一些致命缺點，舒適性極差，行駛穩定性也十分差。即便經過一些小障礙物時，車身也會產生較大起伏。如果戰車速度足夠快，遇到坑窪後，輕則撞斷車軸，重則發生傾覆。

於是，人們開始尋找「減震」的裝置。

懸掛系統的概念

從現代汽車的角度看，懸掛系統是指車身與輪胎之間的整個承載結構。它最主要的功能就是支撐車身，隨著時代進步，懸掛不僅滿足於支撐車身，而且承擔了舒適性、運動性等駕駛感受的重任。

而今，我們會有「這是寶馬」或「這是賓士」的認知，這是因為這些品牌在懸掛系統的調校上擁有豐富的特色和經驗，是品牌最重要的競爭力。可以說，懸掛系統幾乎是整個汽車行業里最考驗技術水平的部件，它甚至要比發動機和變速箱更深奧。

懸掛系統並非底盤，這是很多人常犯的錯誤。底盤的概念要大過懸掛，是一個很複雜的幾何體。底盤的作用是安裝汽車發動機以及周邊部件、總成，形成汽車整體造型，它大致由傳動系、行駛系、轉向系以及制動系四部分組成。

通常我們說的懸掛只是底盤行駛系（車架、車橋、車輪、懸掛）中的一部分。

目前懸掛系統可以大致分為非獨立懸掛和獨立懸掛，這兩種懸掛又有不同的分類，至於兩者各自的優勢，後面文章會具體解釋。無論哪一種懸掛，其最終都離不開彈性元件、導向機構以及減震器。這其中彈性元件以及減震器的作用又尤其大。

彈性元件的分類

出於對減震考慮，人們率先發明了片狀彈簧，其採用的大致是由鋼帶繃緊的輻條式結構，同時人們也把目光轉移到車輪上，尋求突破。自行車發明後，速度越來越重要，減震變得迫不及待。約翰·鄧祿普因此發明了充氣式輪胎，安德烈·米其林隨後發現充氣式輪胎有一些缺陷，比如跳動等。

這種跳動其實就是早期彈簧的概念，也是後來誕生防傾桿等扭桿彈簧的原因。最初的一段時間，車輛上最常使用的彈性元件便是片狀彈簧。片狀彈簧最先被發明有它深層次的原因，橫向剛性而且價格低廉。

片狀彈簧現在又稱鋼板彈簧，它利用的是數片長度相同或不同的彈簧片組成的略彎曲的彈性梁。這類彈簧在受力時不僅可以依靠自身形變，而且可以依靠彈簧片之間的摩擦抵禦外力。

鋼板彈簧雖然製造簡單，但其舒適性很差，重量較大，對車輛縱向空間要求較大。更重要的是，這類彈簧形變不大，也就導致車輪上下形變軌跡受限，不靈活。因此，這類彈簧目前主要應用在載重較大的車輛上，比如商用載貨汽車以及純越野車型上。

螺旋彈簧誕生時，時間已經來到了20世紀中期，這種彈簧最初被應用在重型車輛上，但隨後受到青睞。原因是，這類彈簧的阻尼係數不僅固定，而且可以定製。人們可以根據不同的需求，對彈簧的疏密進行更改，以滿足不同需求。

最常見的彈簧是圓形螺旋彈簧，它的結構十分簡單，佔用空間也十分小，重量輕，吸收能量也較高，是目前絕大多數車輛使用的彈簧類型。

更高一階的是空氣彈簧，目前被應用在高端豪華車型上，它利用的其實是在可伸縮密閉容器里充入不同量空氣這一原理。這種彈簧可以通過充入壓縮或排出空氣，實現彈簧的伸長和壓縮。

目前高端車型採用的空氣彈簧大部分可控，通過空氣壓縮機、蓄壓器、控制單元以及前後橋車身高度感測器等控制車身姿態。如果車輛急加速，感應器接收到信號之後會傳送給控制單元，控制單元則會控制後懸空氣彈簧變硬，以保證車輛不至於抬頭，保持良好的駕駛姿態。

如果高速行駛，空氣彈簧還可以降低車身高度，從而保證車身重心下降以提高空氣下壓力和減少車底亂流通過，營造更好的駕駛感受。

扭桿彈簧最常見的便是車輛的防傾桿了，它利用的是金屬彈性元件保持原狀的能力。防傾桿最重要的功能是保證操控的平衡，限制過彎時車身側傾以及改善輪胎的貼地性，也就是抑制我們常說的跳動情況。扭桿彈簧直接應用在車輛上作為懸掛已經不常見了。

減震器與彈簧相輔相成

車輛只有彈簧是不可行的，因為彈簧不能吸收能量，它只是作為一種緩衝存在。將瞬間的產生的力轉換成長時間較小的力，駕駛質感依然不會太好。這就需要減震器了。

減震器的最主要的目的是抑制彈簧吸收力之後反彈給車身的震蕩。它可以最大程度的吸收衝擊，保證車輛行駛的平穩性。我們日常見到的減震器都與彈簧結合在一起。結構類似於發動機氣缸，只是減震器內部充滿了粘稠的油液，活塞上也布滿了小孔，一旦彈簧接收到地面的衝擊，巨大的壓力會使活塞擠壓油液，油液便會從活塞的孔里滲透，最終完成吸收能量的過程。

不過，隨著科技的進步，減震也已經不再拘泥過去油液的方式了。最新比較知名的減震器有凱迪拉克的MRC主動感應懸掛，其實它隸屬於可變阻尼減震器，它的阻尼可以根據不同情況而發生變化。

之所以如此，是因為它採用的是一種可以磁化的軟鐵顆粒，這種微粒常規狀態下是液態，具有油液的特點，不過在添加磁場後，這些磁化軟鐵微粒可以以特定的順序排列，變成像鋼材一樣的硬連接，增加懸掛剛度。至於磁場，可以通過電磁鐵實現，而電磁鐵的強度則可以通過電流大小調節，最終減震器越來越智能。

雅斯頓

小結

懸掛的概念看似簡單，其實大有門道。這些彈簧的設計力度、安放角度，減震器的力度、角度以及其他橫臂、縱臂的角度和受力，是一項巨大的工程，因此，才出現了市面上不同駕駛感受的汽車，可以說，懸掛系統的調校是整車中最需要技術的部分。