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解析蔚来 ET5 悬架系统 五连杆悬架到底是什么
百科

这段时间讨论比较多的蔚来 ET5 换上的前后五连杆悬架系统,作为目前没有搭载空悬的蔚来车型,悬架的调教成为了众多网友关心的一面,今天就来说说 ET5 这个五连杆到底是什么。

倘若你关注汽车的底盘悬架,会发现如今采用五连杆悬架的新车突然间比比皆是。作为所谓“多连杆”中的一类,五连杆俨然有成为其中主流之势。

多连杆 or 五连杆?

“多连杆”是老车迷们很熟悉的词了,但这个名字其实非常宽泛且不标准。

什么才是多,语法上大于等于“2”皆可称多,至于这些连杆长什么样、怎么排布,都没作限定。能称“多连杆”的悬架类型远不止一种,像五连杆就是其中一种。同理,所谓“三连杆”、“四连杆”,其实也是含糊而不标准的叫法。

独立式五连杆后悬架就基本不存在误解了,因为五根连杆就只能有这一种悬架形态:五根连杆彼此独立且不平行,各自连接车身副车架和车轮转向节,每端都有五个硬连接点。

A1~A5、B1~B5 代表两端的五个硬点

在燃油车的世界,五连杆基本上只属于高端、豪华、后驱车。宝马 CLAR 平台、奔驰纵置车系、奥迪 MLB Evo 早就是清一色的后五连杆。

MLB Evo悬挂系统

全新研发的纯电平台中,就有大众 MEB、奥迪/保时捷 PPE、奔驰 EVA、福特 Mach-E、特斯拉 Model 3/Y,整齐划一的后五连杆阵营。国内致力于品牌升级的车企,小鹏 P7、智己 L7 等,后悬架也都用上了五连杆结构。

大众MEB平台

至于原因,为何后悬架五根连杆封顶。原因是我们生活的空间是三维的。长宽高三个维度 (x、y、z 轴),沿 x、y、z 方向上的平移(3 个),和绕 x、y、z轴的滚转(3 个),任何物体在三维空间内都有 3×2=6 个自由度。

轮上的 6 个自由度

一根连杆可以限制物体的一个自由度。五根连杆即可限制住物体的五个自由度,说白了就是物体在五个方向上的移动会受限。对于汽车后轮这就够了,因为我们要留出一个自由度即 z 轴方向上的平移,给弹簧和减振器去允许车轮可以上下起伏。

ET5 所采用的前后五连杆悬架,就像上面所说的一样,五根连杆能够像五个手指一样控制住车轮,减少来自路面的前后方向力。并且还可以针对每个连杆的硬度、方向进行调整,从而拥有更加宽广的调校自由度,最大程度挖掘车型的底盘潜力。

蔚来ET5上的五连杆悬架

五连杆悬架也有一些问题,首先是总计 10 个连接点太多,就需要使用多达 10 个球铰/衬套,成本比较高。但橡胶衬套的好处也有,可以有效提升对路面颠簸传递的隔振性能。同时在拥有更优性能的同时,五连杆悬架的体积还更为紧凑,为底盘及座舱布局预留更多空间。

五连杆从悬架的基本功能—控制车轮自由度来看,这几乎是最简单、最直白的后悬架结构了:需要约束五个自由度,每个连杆可以约束一个,那么我上五根连杆,就可以搞定。

对于前轮悬架系统需要约束四个自由度,比后轮多出一个车辆 z 轴方向上的滚转自由,就是前轮的转向功能。事实上这个看似被释放的自由度,是由转向拉杆去约束和控制的。也正是这一点区别,前轮和后轮有了不同的悬架发展路径。

双叉臂 or 五连杆?

后五连杆悬架从结构上来说,可以视作双叉臂悬架的近亲,奥迪在 MLB 平台进化到 MLB Evo 时,就已经切换到了前后五连杆悬架。

不过它的这个前五连杆,并不是把后悬架装到了前轴,而是一种上下叉臂均被分拆的双叉臂前悬,奥迪将转向拉杆一起算上叫做五连杆。如果把前双叉臂悬架的叉臂全部分拆为单个连杆 (二变四) ,再加上转向拉杆为一杆,确实与五连杆有那么一丢丢相仿。

前五连杆上“叉臂”已被分成两个连杆

所以,并不是奥迪把双叉臂叫做五连杆,而是这俩从原理上讲本来就是近亲。

标准的后五连杆

奥迪在燃油车时代选择前五连杆,与其 quattro 全时四驱系统对前轴需要承受较大压力有关。这种情况同样出现在现在的性能电动车上,于是我们看到奥迪 PPE 这样的高性能电动平台也继承了 MLB Evo 的衣钵,同样出现了前五连杆的上下拆分式双叉臂悬架。

而蔚来在 ES8、ES6 一直使用的是标准的双叉臂前悬架,但到了第二代平台的轿车蔚来 ET7 时,就将前悬架改为了奥迪同款前五连杆。

蔚来一代平台双叉臂前悬架

那么为何拆分后的五连杆,比原双叉臂更适应前轮强动力,则与车轮几何中的虚拟主销有关。

说到虚拟主销,这个可以简单理解为“五连杆 Plus” 悬架系统,从字面上就可以理解就是主销外移,所以在性能上要优于传统的双交叉臂悬挂系统。

因为原来的两个摆臂受力现在变成了四个独立的摆臂,所以在受力分布上来说,这个结构力学更加简单,从而对于整个材料和制造来说也更简单,也更容易控制成本。

带有虚拟主销的五连杆悬挂

同时,随着制造工艺的推进,悬挂的塔顶也从原来的分体式,变成了现在与车身的一体式的结构,这个好处是不仅减轻了悬挂整体重量,提升操控性能,同时又轻量化的车身,可以使用更多的铝制部件,强度也有所提升。

在蔚来 ET5 上,主销是车轮转向时的回转中心,它的位置对于车辆性能有着重要影响。在车辆转向过程中,悬架的核心便是减小纵向力波动对车辆的影响,轮心越靠近轴线,纵向力的力臂就越小,转向稳定性也就越好。

虚拟主销

ET5 五连杆悬架没有采用传统的实物主销,而是由两根独立摆臂连线的交点形成虚拟主销,在转向过程中随着车轮转动而变化、转向点位置可更靠近轮心,从而增强抵抗纵向力波动的能力,在急加速和急转弯等极端工况下实现更稳定的驾驶感受。

主销倾角正视图

同时,更靠近轮心的转向让车轮在转弯时能绕着接地胎面的中心转动,转动相同角度需要的摩擦面积更小,且减少轮胎滚动距离,能以更小阻力完成转向,操控精准的同时能够减少轮胎磨损。

主销转向俯视图

在五连杆悬架的基础上,蔚来 ET5 采用了轴前转向结构,将负责带动前轮的转向拉杆布置于轮心前,这样使得转向拉杆能够充分地利用车头前部空间,获得更好的动态响应性同时提供更灵敏的操控。

轴前转向结构

蔚来 ET5 在轴前转向的设计上,将前端的转向系刚度设置得较高,而后摆臂刚度较低,因此在受到转弯侧向力后,会使得外侧轮胎获得 “负前束” (前束是指前轮前端距离和后端距离的差值)变化特性。

就是在车辆转弯时,外侧轮胎会向转弯的反方向有一个轻微的角度偏转,在实现平稳过弯的同时,避免甩尾或者推头等车辆动态情况的发生。

同时转向力度会随着过弯速度的提升而线性提升,达到“稳中带快”的效果,提高激烈驾驶时的运动感与安全性。

总结

电动化对于汽车基础部分的影响不可小觑,机械基础的进步发展也从未因电动化而停止。车身如此,转向如此,传动如此,悬架同样如此。悬架二字并不只代表着绕桩劈弯,更是乘客与路面之间最重要的缓冲,是车辆动态性能的基础。

但话说回来,好的悬架系统只是车辆操控的硬件基础,真正达到良好的驾驶体验是一门深奥的大学问。除了底盘以外,还涉及到包括双电机、四驱系统、轮胎等各类零部件的选型、整合、匹配,甚至连方向盘手感、踏板脚感都要经历数轮微调,才能达到最优的综合表现,希望蔚来 ET5 的驾驶表现能完美印证“一触即发”。

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