舒服是永久话题,副车架对车辆底盘质量有什么影响

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作为普通的消费者可能对汽车这些底盘结构并不是样样都很了解,但是它们对于购车决策又至关重要,直接决定着汽车整体的操控性和舒适性表现,副车架就是其中的典型。

  作为一名普通消费者,我们在购车选车的时候都会提前做功课——掂量一下自己“心水”车型的三大件,例如:发动机用的自吸还是增压形式/跑高速满载够不够力、变速箱是AT还是双离合的/低速跟车顿不顿挫,有精力者还会关注下悬架用的是独立还是非独立/偶尔走烂路舒适性好不好,却鲜有听人聊过“副车架”对车辆的重要性。

汽车的底盘性能无外乎舒适性、操控性两大主题,而这两大功能又是一对相互制约的矛盾。传统悬挂系统通常只能偏向一方调校。也就是说注重操控性的悬挂系统势必会损失一些舒适性能,而注重舒适性的悬挂势必也会影响一些操控性能。所以在悬挂系统的设计和匹配上设计师们都尽可能的用一些复杂结构来实现舒适性和操控性的平衡。

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  要知道,汽车的底盘性能无外乎舒适性、操控性两大主题,而这两大功能又是一对相互制约的矛盾。传统悬架系统通常只能偏向一方调校,也就是说注重操控性的悬架系统势必会损失一些舒适性能,反之亦然。这时候,打破这一尴尬局面的新装备、新技术纷纷应运而生,其中最典型的就是“副车架(Subframe)”的出现。

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通常情况下,我们买车的时候都会研究一下备选车型使用什么发动机、变速箱,也会关注备选车型的底盘表现怎么样,甚至还会研究下非独立悬挂和独立悬挂的优劣,但绝大多数消费者并不知道“副车架”对底盘的重要性,副车架的好坏优劣也无从知晓,甚至备选车型有没有副车架都不知道。

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而一些对舒适性和操控性影响较大的装备和设计也应运而生。副车架就是一个典型的代表。追溯副车架的发展历史,我们不难发现。与其他任何复杂技术一样,副车架最早也是从D级豪华车的标准配备,发展到如今A级家用车上也能找到的装备。那么副车架到底是什么东西?它的装配与否对汽车的底盘性能到底有哪样的影响呢?

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什么是副车架?

简单的说,副车架可以看成是前后车桥的骨架。是前后车桥的组成部分。我们知道,传统的没有副车架的承载式车身,其悬挂是直接与车身钢板相连的。因此前后车桥的悬挂摇臂机构都为散件,并非总成。在副车架诞生以后,前后悬挂可以先组装在副车架上,构成一个车桥总成,然后再将这个总成一同安装到车身上。

那么,副车架到底是什么?它在底盘结构中能够起到什么样的作用?副车架又有哪些优势和缺点?不同类型的副车架又各自有哪些特点?带着一系列问题,我们要揭开“副车架”神秘的面纱。
什么是副车架?
其实,副车架并不是所有汽车上必备的结构,但是在家用车型上却是非常重要的底盘组成部分。有副车架就有主车架,主车架其实就是汽车的车身,简单地讲,汽车的副车架就是车桥、车轴和差速器等悬架构件的支架,形成一个车桥总成,通过它再与汽车主车架进行刚性或柔性连接。

  相信在座各位对“电路板”并不陌生吧,打个不太恰当的比喻,说错了别打小编:副车架相当于是一块电路单板,而将悬架零散部件集成在副车架上形成的车桥总成,则相当于将电容电阻二极管等焊在电路板上。

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对于平台化的今天,这样的设计当然是大有好处的。复杂的悬挂系统由散件变成了总成。同样的悬挂总成可以安装在不同的车身上。也就是说,如今的悬挂设计已经不像过去,需要针对车身来开发与其匹配的悬挂,而是可以直接装上总成,只需稍作调校就能实现良好匹配。这种总成式的车桥能够很好的降低成本,提高技术利用率。

副车架一般由本体、横向稳定杆和控制臂所共同组成,一方面它可以承受发动机的振动载荷,另外一方面它可以承受路面情况所带来的各种冲击,提高汽车悬挂系统的连接刚度。
副车架有什么作用?是可有可无的吗?
可能大家对副车架并不太了解,但通过下面这张“受力传递图”可以看出,副车架其实是“可有可无”的,市面上很多经济车型就没有安装副车架,而是将悬挂系统直接与车架硬性相连,这样的最大好处是节省生产成本,但行驶质感就不敢恭维了。

  副车架其实是支承前后车桥、车轴及悬架构件的支架,它们组成一个车桥总成后,再与车身进行刚性或柔性(橡胶或液压衬套)连接。副车架并不是所有汽车上必备的结构,但在家用车型上却是非常重要的底盘组成部分。在还没有出现副车架之前,悬架系统是由许多零散组件构成的,它们直接与车身钢板相连的,这样的车随便压个井盖过个减速带都颠得不行,毫无舒适性可言,再者,这样的底盘调校也显得很单一,调软以后就像“开船”一样,无操控性可言。因此,工程师为了提高车身强度和抗扭能力,副车架就应运而生,从最开始运用在D级豪华车上,如今发展到A级家用车上也得以配备。

当然,这种带副车架的悬挂总成,除了在设计,安装上能带来各种方便和优越性以外,最重要的还是其舒适性和悬挂刚度的提高。

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所以,副车架常见于运动型轿车或者高端车型,通过副车架可以减弱路面震动给车身带来的冲击,提高悬挂系统的连接刚度,提高汽车行驶过程中的舒适性和稳定性,使底盘的行驶表现更扎实紧凑。而汽车行驶在各种路面时,悬挂系统会对车身造成各种冲击,时间久了就会因受力不均带来各种形变,但在副车架的作用下,就可以代替车身承受如受载弯曲、非水平扭动、横向弯曲和水平菱形扭动等车架变形情况,提升车身抗扭能力,在发生碰撞时更会直接受力,从而提高整车碰撞安全性能。此外,通过副车架还能降低发动机和路面震动所带来的噪音,提高汽车舱内静音水平。

  路上看到的家用轿车基本是承载式车身结构,与传统硬派越野车那类非承载式车身不同的是,承载式车身没有大梁架,各总成部件均直接装在车身上。地面、悬架传过来的振动都由车身部分(侧围、立柱、车顶等)吸收。

我们知道,汽车发动机并非直接与车身刚性连接。而是通过悬置与车身连接。悬置就是我们经常能看到的,发动机与车身连接处的橡胶软垫。随着技术的发展,悬置的种类也越来越多,高档车多采用液压悬置。

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副车架分为哪几类?

悬置的作用是用来隔绝发动机震动。也就是说在悬置的作用下,发动机震动能够尽可能少的被传至驾驶舱。由于发动机在各个转速范围段都有不同的震动特性,所以好的悬置机构能够有效屏蔽各个转速范围段的震动。这就是为什么我们在开一些匹配较好的高档车时,无论发动机处于2000转还是处于5000转,在驾驶时都感觉不到太多发动机震动的原因。

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  目前常见的副车架种类有全框式(“口”型)、半框式(“H”型)及低成本的元宝梁,元宝梁在某种意义上并不算是一个完整的副车架,它与全框、半框式副车架有个很本质的区别就是它不能起到很好的吸能作用。

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其实,副车架是将各种零散的悬架元件连接起来,变成了总成部件,提高了悬挂的通用性,并为汽车厂商打造汽车制造通用平台,并向模块化发展,降低研发和装配成本,为规模化生产效应提供了基础。
副车架有那些缺点?
很明显,副车架的优势主要在行驶舒适性、噪音、悬架刚度和安全性等方面有重要作为,但副车架也并非没有缺点。通常情况副车架大多数是钢制品,本身会有较大的重量,影响汽车燃油经济性表现,而铝合金副车架重量较轻,但成本居高不下。

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副车架与车身的连接点就如同发动机悬置一样。通常一个车桥总成需要由四个悬置点与车身连接,这样既能保证其连接刚度,又能有很好的震动隔绝效果。

ca88手机版登录,而它作为悬架和车身之间的“第三者”,副车架悬置的软硬程度需要花费大量时间和成本去调校,硬性链接还是软性链接都得根据车型定位的需求而来,,说到底还是生产成本高。但也可以这么说,舒适与操控的取舍难以两全,副车架的出现其实是承载式纯硬性连接与非承载式车身之间的一种折衷方案。
副车架分类:元宝梁、H型和全框式
副车架的分类主要有元宝梁、H型和全框式,当然还有一些比较少见的如液压管材弯曲式等,这里主要介绍以上三种形式:第一种元宝梁,因形似元宝的形状而得名,尺寸相对较小、重量也较轻,成本并不高,常见于德系车型,如大众进口Tiguan就采用的这种类型。

  接下来分别介绍一下副车架的三种形式:元宝梁,因形似元宝的形状而得名,尺寸相对较小、重量也较轻,成本并不高,常见于德系车型。

这种带有副车架的悬挂总能分5级减小震动的传入。第一级震动由轮胎台面的软橡胶变形来吸收,这一级变形能吸收大量的高频震动,第二级为轮胎的整体变形吸收震动,这一级主要吸收比第一级稍高的路面震动,比如石子之类引起的震动。第三级为悬挂摇臂各个连接点内的橡胶衬套进行震动的隔绝,这一环节主要是减小悬挂系统的总成冲击。第四级为悬挂系统的上下运动,这一运动主要吸收长波震动,也就是过沟过槛时引起的震动。第5级为副车架悬置对震动的吸收,这里主要吸收的是前4级没有完全屏蔽的震动。

第二种H型形状很像H字母,一般在中级轿车上用的较多,许多车型后车桥一般也都喜欢采用H型副车架。特点是机舱布置灵活,可以配合许多结构加强件,整体的连接刚度也不错。此外有一种井字型副车架,其实本质也都是H型的变种,特性与H型大致相当。

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至于全框式副车架又被成为口字形副车架,整体的连接刚度最好,有六个支点与车身连接,支撑面更大更稳固;还可以控制发动机下沉轨迹,吸收碰撞能量,提升汽车安全性,可以配合各种结构加强件。它是豪华车型普遍采用的一种方式,也是最为推荐的一种副车架结构形式。在紧凑级家用车型中,雪佛兰新科鲁兹、马自达昂科赛拉和别克威朗等都采用了这种形式,值得称赞。
结语
副车架已经从当年D级豪华车才能有的配置,发展到今天,已经逐渐普及到了家用紧凑级车型上面,作为连接悬挂和车身的桥梁,直接决定着汽车整体的操控性和舒适性表现,副车架的重要性不言而喻。副车架的有无可以认为是底盘高级还是低级的分水岭随着消费者对汽车文化知识的加深,它也会成为影响购车决策的重要因素。

  半框式副车架,因形状很像H字母而得名,一般在中级轿车上用的较多,许多车型后车桥一般也都喜欢采用H型副车架。特点是机舱布置灵活,可以配合许多结构加强件,整体的连接刚度也不错。此外还有一种井字型副车架,其实本质也都是H型的变种,特性与H型大致相当。

所以对于副车架来说,在性能上主要目的是减小路面震动的传入,以及提高悬挂系统的连接刚度,因此装有副车架的车驾驶起来会感觉底盘非常扎实,非常紧凑。而副车架悬置软硬度的设定也面临着像悬挂调校一样的一个不可规避的矛盾。副车架悬置如果设计较软,那么能够很好的隔绝汽车行驶时产生的震动,但是过软的副车架悬置设计会在高速转弯时带来较大的运动形变,这样会导致轮胎定位的不准确,从而降低了汽车的操纵稳定性。较硬的副车架悬置,能够带来很高的连接刚度,但是对震动噪音的隔绝却十分有限。所以工程师们在设计和匹配副车架时通常会针对车型的定位和用途选择合适刚度的橡胶衬垫。

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  全框式副车架纵梁上的应力槽左右对称,受到猛烈撞击后整个动力总成会沿着槽弯曲,保证车内人员的安全。它是豪华车型普遍采用的一种方式,也是最为推荐的一种副车架结构形式。在紧凑级家用车型中,雪佛兰新科鲁兹、马自达昂科塞拉和别克威朗等都采用了这种形式,值得称赞。

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怎样才算得上是一副好的Subframe?

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  但却无人对一个好的“副车架”问津,此处应有两声乌鸦叫并自带黑线~gua~gua~

  当然了,GK5是走错片场的,而操控、舒适、车身刚性才是小编要说的,单方面优化提升悬架或加强件是治标不治本的,还要匹配上一副好的副车架。因为它一定程度上兼顾了舒适和操控,还提高承载式车身天生的缺陷——刚性的问题。刚性不足使得车辆在长期使用的过程中,车身在受到悬架系统的挤压后会出现不可恢复的扭转变形,变形严重时会出现前挡风玻璃碎裂的情况。

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  带有副车架的悬架总能分五级减少振动的传入。第一级振动由轮胎胎面的软橡胶变形来吸收,这一级变形能吸收大量的高频振动,第二级为轮胎的整体变形吸收振动,这一级主要吸收比第一级稍高的路面振动,比如石子之类引起的振动。第三级为悬架摇臂各个连接点内的橡胶衬套进行振动的隔绝,这一环节主要是减小悬架系统的总成冲击。第四级为悬架系统的上下运动,这一运动主要吸收长波振动,也就是过沟过槛时引起的振动。第五级为副车架悬置对振动的吸收,这里主要吸收的是前四级没有完全屏蔽的振动。所以,一个副车架的好不好,就看第五级这个阶段它能吸收多少前四级未吸收的振动。

总结

  副车架已经从当年D级豪华车才能有的配置,发展到今天,已经普及到了家用紧凑级车型上面,作为连接悬架和车身的桥梁,直接决定着汽车整体的操控性和舒适性表现,副车架的重要性不言而喻。底盘高级还是低级不仅仅由有无副车架决定,还取决于它是不是一副好的副车架。就像那句经典的“坐奔驰开宝马”一样,套到今日也不太适用了,所以各位在掂量自己“心水”车型时,更多时候是要对比同级别车型都在用什么类型副车架。随着消费者对汽车文化知识的加深,副车架也会成为影响选车购车决策的重要因素。

(图/文/摄:太平洋汽车网 苏炜祺)

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