刷屏的云辇,高端的P版反而只用最简单的螺旋弹簧?偷工减料还是另有玄机?

好久没写文章了,今天就随便写点,文字表达很烂,图片很糊,大家凑合看吧。
前两天比亚迪发布的云辇车身控制系统以后,有个细心的小伙伴问了我一个问题:为啥从低到高的云辇C、云辇A、云辇P三个系统中(X未做更多细节发布,暂时不在这次的讨论范围),只有中间的A用的是空气弹簧,而即将搭载于仰望U8车型也就是眼下最高版本的云辇P反而用的是和C版甚至普通悬架汽车一样的螺旋弹簧呢?
其实这问题乍一听还真是个灵魂拷问,因为在过往大部分的认知中,空气悬架属于很高端的技术,而这一次在比亚迪的云辇发布上,采用空气悬架的A版只排在中间,而更高端的P版液压悬架竟然只用了“最普通”的螺旋弹簧,那这算不算一种“降级”?或者某些人看来的“偷工减料”呢?
图片
可以看到,搭载云辇P系统的仰望U8采用螺旋弹簧
对此我先说说自己的理解,我觉得非但不算偷工减料,螺旋弹簧配在液压悬架上反而是比空气弹簧更适合仰望U8这种硬派越野车的结构。
为什么呢?咱们先从A版空气悬架和P版液压悬架能够实现的功能看起:
二者都能实现车身高度、弹簧刚度(可以理解为弹簧软硬),和阻尼调节能力;至于P版独有的四轮联动技术,包括实现露营调平等功能,空气悬架在理论上也都能够实现。只不过二者用来实现这些功能的原理不同。
图片
无论何种悬架,螺旋弹簧和空气弹簧都是作为弹性介质存在的,起到的作用是:1.缓冲——延长力的作用时间;2.稳态支撑。
而在活塞内充满油液并双向流动的减震器是作为阻尼介质存在的,作用是:1.减震——把车身垂向的动能转化为热能吸收掉;2.配合弹性介质提供瞬态的轮荷改变。
上述这些是基础。
对于可变悬架机构,空气弹簧实现可变车身高度、刚度和阻尼的方式如下分工:
图片
主腔的气压即自身刚度改变用来调节车身高度。
高端的双腔空气弹簧还带有一个副腔,它的气压用来配合主腔刚度来综合调节整个弹簧系统的刚度。
减震阻尼的调节靠的是与空气弹簧并联的减震器内活塞油孔的大小来改变油液的流速,进而调节阻尼(这也是云辇C系统的实质,本质上是减震器分内之事,与弹性介质的空气弹簧还是螺旋弹簧无关)。
很好理解对吧。
接下来再说P版的液压悬架如何实现上述功能。
先说阻尼调节,跟C版和A版一样靠调减震器内活塞油孔的大小,没区别。
再说高度调节,靠的是与减震器串在一起长度可变的液压活塞,通过充入油液的多与少实现车身的高度变化。
最后说最复杂的刚度变化,这是核心。因为P版的液压悬架在控制车身高度功能上,并不是像空气悬架一样直接给空气弹簧充放气即通过调节空气弹簧主腔刚度来举起或放下车身。而它是通过并联在弹簧以外的液压系统来举放车身,这就带来了一个问题:在举放的过程中,其实螺旋弹簧的刚度本身并没有变化,但是随着它被一同压缩或拉伸,根据胡克定律,弹簧的张力是会随着长短变化而同步变化的,即弹簧对车身的支撑力发生了改变。那么这部分支撑力要如何配合调节和补偿呢?靠如下机构来实现:液压蓄能器。
图片
如图所示,液压蓄能器的结构是一个压缩气腔串联液体腔,通过电机控制的刚度阀来调节液体对气体的压力,进而把气体的压力再通过液压来传递给悬架。以这种方式实现对螺旋弹簧本身不可变刚度的辅助补偿和动态调节匹配。你可以把它简单理解为一套可变的辅助空气弹簧。
而且仰望U8其实具有多种液压蓄能器连接在液压系统上,不仅能够实现基础的三级刚度调节,理论上还能够在车辆动态中实现对于刚度的实时调整。
图片
图片
图片
仰望U8搭载的多液压蓄能器,位置挂在大梁侧面
稍微比空气悬架难理解一点点,但其实也挺简单的。
接下来说结论,如果你上述那些没看明白也没关系,记住结论即可:
更高级的云辇P系统之所以不用空气弹簧而只采用最简单的螺旋弹簧作为基础弹性介质,是因为在液压蓄能器的加持下,采用螺旋弹簧已经足够,并且具备了与空气弹簧同样的高度和刚度调节能力。所以用螺旋弹簧非但不是因为偷工减料,反而是因为螺旋弹簧+可变液压悬架的组合相比空气弹簧更适合硬派越野车,它具有如下优势:
1. 在大家普遍的理解中,螺旋弹簧+主动液压悬架理论上具有更好的适应性,包括厂家宣称可支持-40 ~ 85摄氏度范围的超宽温域适应。而相比之下空气悬架更容易过热,除了环境适应性以外,耐久可靠性也是大家普遍对空气悬架较核心的质疑点,尤其是用在硬派越野车和全地形场景下。
2. 如果说可靠性其实很大程度也取决于工艺而并非单纯结构种类决定的话,那么一旦悬架系统出现损坏,比如空气悬架漏气 vs 主动液压悬架漏油这两种可能在极端艰险环境下出现的状况。空气悬架一旦出现较严重损坏漏气,悬架的弹性介质直接失能,相当于车辆几乎失去了非铺装路面动态行驶能力,悬架无缓冲、无稳态支撑这会是很可怕的状态。而主动液压悬架即便发生漏油,悬架只是失去了更进一步举升的能力和减震阻尼,但此时螺旋弹簧仍然可以为车身带来基础的支撑力和缓冲能力,相当于提供一个备份保障,虽然车辆的行驶能力也会大幅下降,但至少在非铺装路面仍然能够保证车辆一个最基本的行驶能力,慢慢的还能走,并把车持续开到维修站。
近年来有一种现象非常不好,就是管中窥豹式评车,即忽视全局而仅通过某个单独部件就去判断功能原理性能安全等等,并把它无限放大。在悬架领域比如看见螺旋弹簧就觉得一定不如空气弹簧好,或者某种悬架结构一定比另一种更好或更差等等,这都是武断而错误的。这次针对云辇系统几种结构进行了一些原理层面简单的分析和猜测,但其实这仍远远不够,毕竟实际的调校水平更加重要,所以接下来非常期待能够实际测试搭载云辇车身控制系统的车型,尤其是仰望U8,咱们一起期待它的真实表现吧。
图片
图片
图片