帶你全面認識越野車(四)懸掛行程
在前三篇的系列文章里,我們介紹了一些越野車的起源歷史和發展現狀。對于車子的性能,很多時候是公說公有理,婆說婆有理,但如果具體劃分,深入研究的話。還是能從根本上將車輛的特性區分開來的。例如在越野車中,有些人覺得牧馬人好,有些人覺得路虎才是王者,當然也有人認為帕杰羅才是老大,這些都沒錯。但具體在某些方面,還是能分個高低的。本篇開始,我們將會側重從具體的技術層面去理解越野車的特點。
或許我們都是第一時間專注于一些復雜的技術和能力,例如中央差速鎖、交叉軸脫困能力、可調懸架。不過我們有沒有想過,不過其實一些基本的原理才是最為重要的,例如我們今天討論的這個懸架行程問題。
懸掛行程的概念很簡單,把汽車舉升到汽車懸空,通過觀察輪胎和輪眉之間的距離的變化,懸空之后的距離減去靜止在路面上的距離,就可以知道懸架的行程了。懸架的行程深受越野玩家的重視。行程越大,輪胎越不容易懸空,這是顯而易見的道理。只要輪胎不懸空,就不容易出現單邊空轉的情況,什么差速鎖啊就不需要用到,車輛的傳動就越簡單,性能越可靠。如果行程不夠,則需要加裝差速鎖等一系列的裝備去改善。
行程長的車輛,從骨子里就具備更好的跨越障礙的能力,就好比身體好的人,大冬天穿衣服也比別人少,而自身身子弱的,只能通過多穿衣服來解決問題。這些衣服就是復雜的差速鎖和電子元件了。
我們來回顧一下《越野時代之北緯21度》視頻和里面的一些照片。過同樣的炮彈坑,牧馬人的姿態最輕描淡寫,奧迪Q7的姿態最夸張。如果不是像炮彈坑這種惡劣程度的路面,而是一般的坑洼地,牧馬人完全可以只利用其極其出色的懸掛行程,保持4輪貼地,完全不需要使用到差速鎖等裝備,甚至在兩驅的時候就能通過。這就是懸掛行程本身的魅力。
在第一篇《經典3劍客》中,我們提到了JEEP,當時的JEEP-MB使用的懸掛形式是彈簧鋼板。這是早期越野車普遍使用的懸掛形式,即使在今天,這種懸掛依然是大部分貨車首選的懸掛。因為它的結構簡單可靠。路虎工程部門也一度堅持使用鋼板彈簧,而不是螺旋彈簧。不過鋼板彈簧的行程短,對于越野車來說是一個很致命的缺點。直到70年代,路虎的Range Rover終于歷史性地棄用了鋼板彈簧選用前后硬軸加螺旋彈簧的設計。這種設計現在仍然被廣泛使用。螺旋彈簧本身不起減震的作用,只是作為彈性原件,因此重量比鋼板彈簧輕得多,并且適合壓縮和拉伸,因此避免了鋼板彈簧行程太小的缺陷。
硬軸是一種純“爺們”,為了越野而留下了的設計。因為整條硬軸通過拉桿浮在半空,這種設計的懸掛行程相當大。這也可以說是一種最不考慮車輪定位的懸掛形式。很明顯:單邊輪子既不能自由跳動,一跳動就影響到對邊車輪的定位參數也隨之變化。但也正是這種特性,在同軸上一邊懸掛被壓縮的時候,另一邊恰恰可以通過硬軸增加下壓力,使車輪緊貼地面,但如果是獨立懸掛的話,當一邊懸掛被壓縮,另一邊則很容易被懸空。
硬軸加螺旋彈簧的設計,目前主要是三種形式,一種是以牧馬人為代表的5連桿硬軸設計,使用非常廣泛。一種是很少見的以鈴木吉姆尼為代表的3連桿硬軸。還有以普拉多為代表的4連桿硬軸。
對于5連桿的懸掛,除了一個橫向的止推桿外,硬軸兩邊各需要兩根連桿,因此構成了5連桿。下方的連桿長而粗壯,也是我們能夠輕易看到的,一般稱為縱臂,承受了輪胎大部分前后碰撞的力量,例如高速裝上一個大石塊。由于這根連桿只有一個安裝點,因此需要在硬軸上方加上一條細小的連桿。上方連桿基本上不承受輪胎前后受力,主要目的是平衡硬軸自身的扭轉所采用的。這樣的5連桿設計,硬軸行程會受到短連桿的一定影響。
鈴木吉姆尼采用的是3連桿的設計,這種連桿取消了5連桿上方的兩根連桿。為了防止硬軸自身扭轉,3連桿懸掛的縱臂采用兩個連接點“抱住”硬軸。由于縱臂在硬軸端有連個連接點,面積較大,形狀很像一把刀,越野玩家稱這種形式叫做走“刀”式懸掛。例如經典的LC80,就是走刀懸掛的代表。這種“刀”式懸掛結構更簡單,由于沒有5連桿中上部2根細小連桿的影響,行程可以做得很大。不過由于“刀”把整條硬軸抱死,舒適性比5連桿的更差。
在5連桿和3連桿硬軸懸掛中,還有一種折中的4連桿。就是目前普拉多為代表的車型。這種懸掛結構就是將5連桿結構中硬軸上方的2根細小連桿合并為一根,從兩邊移動到中間而已。比5連桿簡單些,也比3連桿舒適點。
但隨著人們對公路性能越來越重視,越野車也必須向公路性能有所妥協。因此我們現在所熟知的三菱Pajero在1979年率先采用前雙A臂懸架+扭桿彈簧,而且還配備了防傾桿。其后在1983年的達喀爾拉力賽上利用人海戰術取得不錯的成績,從而奠定Pajero的地位。這種前雙A臂懸架+扭桿彈簧的結構被廣泛使用,從而構成雙A臂+扭桿彈簧的懸掛系統在行程上是依賴A臂的長度,依靠A臂上下擺動而實現。A臂做得越大,越長,可以達到的行程也就越大,但占用的空間當然也非常大。因此這種形式的懸掛也無法到達硬軸螺旋彈簧的懸掛行程。
不過由于雙A臂+扭桿彈簧的高速性能比硬軸實在好太多,因此目前的硬派越野大部分都采用了后硬軸+前雙A臂的設計了。其實回想一下達喀爾拉力賽,主要的越野地形是沙漠和戈壁,因此特別適合采用這種行程稍短的懸掛模式。
從環境要求來看,對車輛行程要求最高的是雨林里面的無道路越野,其次就是一般的山路越野,而對行程要求最低的就是沙漠和戈壁越野了。因此,Pajero的確是沙漠戈壁越野的行家,高速性能比LC系列更優秀,不過論低速高難度越野,LC的確更勝一籌。
前后都使用硬軸的越野車已經很少見了,代表就是吉姆尼和牧馬人SaHara。而更多的硬派越野都采用前雙A臂,后硬軸的方式,既能滿足越野需要,高速性能也很不錯。典型如普拉多、國產的長城哈弗、陸風X8等。
發展都今天,雙A臂也不能滿足人們對公路性能的要求了,于是采用多連桿獨立懸架的“越野車”應運而生。相比雙A臂,多連桿獨立懸掛的每一根連桿都更加短小,目的都是為了更加精準的車輪定位,滿足高速性能。因此懸掛行程就沒必要奢望了。
多連桿使用的典型代表就是路虎和帕杰羅。其實路虎成名絕技就是一款豪華、舒適、可以穿著西裝開的豪華越野車品牌,因此使用獨立懸掛也是很正常的一件事情,當然,你在電影里看到的在非洲叢林里穿梭的路虎衛士,依然保留著硬軸懸掛。而帕杰羅是一直追求高速性能的,因此更是可以理解。由于追求高速性能,除了需要車輪精準定位外,還需要車輛重心降低,但重心降低后的車輛在外形上就有很大的越野劣勢,最明顯的就是接近角和離去角變小,因此,高度可調懸掛也出現了。
高度可調懸掛聽上去真的很酷,某些性能的確很棒,但對行程并沒有任何幫助。懸掛行程是機械結構決定,搖臂或者連桿能移動的距離是多少就是多少,是20厘米就是20里面,這是一款款鋼板和鋼條決定的。高度可調懸掛只是預先“透支”了懸掛的行程,當遇到坑洼地帶的時候,輪胎可以用到的懸掛行程余地將會減少。當然,這不能抹殺高度可調懸掛增加接近角和離去角的偉大作用,因為這個參數對車輛通過性有極大影響。
編輯總結:懸掛的機械結構,決定了其行程,基本也就能判斷這款越野車的設計目的,這是很簡單、很基本同時也是很重要的考量,這里已經沒有考慮各種懸掛的可靠性問題了。或許我們能找出例如途銳和路虎這種使用多連桿后懸、越野性能也很強的越野車,但要知道它們僅僅是在“怕冷的身子上多穿了幾件衣服”而已。鋼板彈簧就讓它塵封在歷史中吧,硬軸的行程和其他優勢決定了還是硬派越野的首選,雙A臂次之,多連桿則毫無疑問地是把重點放在高速行駛了。當然,高速在戈壁上奔馳,也算是越野的一種形式了。
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