趣味問題:為什麼汽車開久了底盤會變得「鬆散」?

2021-01-10 汽車科學島

#老司機聊汽車知識#

概念解析:

底盤鬆散往往指車輛的操控感受較差,包括減振效果、側傾控制、異響振動三大因素。新車開起來往往感覺更紮實,老舊車輛不論實際車況如何,看起來總會感覺「鬆散」;其實這種感受更多來自心理暗示,因為汽車作為非常複雜的工業產品,在使用過程中總會出現「老化」的問題,這是不能否認的客觀事實。

但主要為鋪裝路面代步的汽車實際沒有什麼問題,有些設計調校水平高,而且養護標準也很高的車輛,即使是老車也不會鬆散;反倒是有些新車落地就有松松垮垮的感受,那麼究竟存不存在「變鬆散」的概念呢?當然當然是有的,原因可能會出乎預料。

01底盤結構·強度變化

底盤並不是單純的是腳踩的底部鋼板,絕大多數家用代步汽車採用的是「承載式籠式車身」;這種結構的車身框架與底盤是集成為一體的,所以整體結構剛性對於駕駛感受必然會有影響,因為車身在運動狀態中會「扭轉」。

汽車以相對高的車速轉彎,或在崎嶇路面行駛時,車架與底盤都會有一定程度的扭轉變形,不過這是在允許範圍的,也就是不超過抗力強度的極限。參考下圖。

然而正常的高頻率扭轉也會造成車身鋼材的金屬疲勞,所以的材料疲勞不是「累」的概念,而是指強度的降低;因為材料內部會出現分子級別的斷裂,那麼車身可以扭轉的程度當然會變大一些嘍。

而懸架結構的支撐鑄件也是鋼材為主,少數中高端車輛會採用高強度鋁合金(這種材料基本不用考慮強度變化的問題)。那麼底盤車架與懸架核心部件都變「軟」了之後,駕駛過程中車身扭轉與側傾的程度變化就會感覺變差,這是底盤鬆散的一大概念。

02減振系統·工況變化

減振器彈性元件這兩個結構哪個更重要呢?也許更多人會認為減振器更重要,其實螺旋彈簧才是支撐車身的核心!

彈簧依靠自身的強度與車身的重力相互作用,最終撐起車身並保持穩定的狀態;不過在行駛中彈簧還是可以被壓縮的,比如每次車輛經過起伏路面,往下降的時候會產生慣性力,大於正常重力標準後就會二度壓縮彈簧。所以彈簧是減振系統的核心,也會被以超高頻率壓縮變形。

雖然彈簧本身就要負責這個任務,但是彈簧鋼也是會金屬疲勞的; 直觀反應的狀態是彈簧的強度降低,車身會以更大的程度壓縮彈簧,造成車身的離地間隙下降。車身重心不見得越低就越好,這會影響操控極限、減振效果以及NVH(噪音振動聲振粗糙度),然而同步的金屬疲勞已經是最理想的結果。

很多車輛的彈簧疲勞是不一致的,比如右後輪的強度相對高,左前輪相對低,車身就會出現車頭與車頭不水平的情況。車身的扭轉幾乎是在靜態時就會出現,行駛中的感受會如何也是可想而知的了。至於新車是否鬆散則要以彈簧的強度決定,偏舒適設定的彈簧比較軟,偏運動設定的彈簧比較硬,這也會影響車輛的駕駛感受,一些代步汽車落地後就會感覺「鬆軟」。

重點:減振器的功能同樣很重要,雖然它不作為支撐結構。單純依靠彈簧減振的效果不差,然而也會讓車身以非常高的頻率「晃悠」;因為起伏時的相互作用力需要對衝好多次才能抵消,過程中的車身就會起起伏伏,這是很容易讓人暈車的。

所以必須通過加入減振器,以減振器自身的阻力,加速緩衝掉相互作用力;說白了就是讓以彈簧濾除地面的振動,再以減振器降低彈簧的振動頻率。如果減振器老化損壞,結果則有兩種可能性。

失去減振效果-車身顛簸失去限制能力-車身搖晃然而減振器總是會損壞的,雖然不要定期保養,但如果漏油後還是要更換的;只是很多舊車在銷售時只是把減振器滲出的油給擦掉,這些車的駕駛感受能好的了嗎?

03橡膠襯套·整體老化

車型分類:

承載式代步汽車非承載式越野車型越野車使用的車身比較特殊,整體車架之下還有一套獨立底盤,車架等於坐在底盤上;但是車架不會是剛性的與底盤連接,否則車身會感覺到非常明顯的顛簸。所以車架會通過液壓襯套進行固定,這種橡膠襯套不是單純的橡膠塊,內部會填充液壓油以實現有效支撐和減振。

而所有類型的合成橡膠都是會老化的,隨著老化程度的提升,橡膠的硬度會提升而降低減振效果;同時老化到最後總是會開裂,液壓油滲漏會進一步降低車輛的駕乘感受。由於老化的程度不一致,車輛行駛中就會感覺到松松垮垮。

懸架系統的橡膠襯套也有很多,看似剛性結合的連杆擺臂、轉向拉杆、減振彈簧等等位置基本都有橡膠襯套;其中也有使用液壓襯套的選項,這是為了緩衝振動與降低噪音的設計。這些襯套的老化就會造成懸架角度變化,運動過程中剛性接觸磨損,並且會產生噪音。

這就是老舊車輛會變得鬆散的原因,達到一定的車齡後,往往要更換彈簧、減振器、襯套等零部件才能提升駕駛感受。不過車架剛度的變化是無法還原的,所以車輛的駕乘感受總是會越來越差。

特殊情況:車齡並不高的階段如果出現駕駛感受的明顯變化,原因多為懸架參數錯誤。比如在行駛中高頻率的中高速撞擊減速帶,高頻率的壓道牙石,停車時車身一側高一側低,此類情況都會造成懸架參數的變化。

此時想要恢復原車參數就要進行「四輪定位」的修復,所謂定位其實是通過四輪的傳感器採集數據,對原車角度對比進行懸架的微調。但四輪定位屬於維修項目而不是保養項目,主要在良好路況行駛且沒有上述用車習慣的話,懸架參數總是會比較精準的。其他方面的影響也就沒有什麼了,汽車的工況總是會變差,所以平均換車周期只是6/8年而已。

編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權發布

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