什么才算好的底盘？

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大家好，我是电动车公社的社长。

前两天，奔驰发了一篇文章，标榜自己138年的底盘研发历史。抛开品牌宣传层面，同样是 值得推荐的底盘科普： 《 是什么，让每一辆奔驰开起来都像奔驰？ 》

但这篇文章里，很多术语还是相对专业。什么频率、共振、操稳、道路特征、驾驶特性…… 很 容易让人看得一头雾水。

那么，悬架软或者底盘硬，就一定等于底盘好吗？大家说的底盘调校，又到底是不是玄学？什么样的底盘，才是一副好底盘？

今天，我们就从原理聊到实践，和大家好好科普一下 底盘里藏着的秘密。

（今天的内容会有些硬核，我会尽量用通俗易懂的语言和大家讲明白 ）

01. 悬架是什么？ ‍‍‍‍

很多人不知道的是，早在2000多年前的秦朝时期，古人就已经有利用“悬架”来 减振 的意识了。

作为君子六艺之一的御（驾车）， 马车上就出现过一种叫作轐的木块。 因其独特的造型，人们也给它起了一个颇具文学意境的名字，叫做伏兔。

（把车翻面之后，看车底的视角）

垫在圆形车轴和方形车厢之间的伏兔，能够增加两者之间的受力面积，避免脆弱的车轴过早损坏；但更重要的是，它作为中间层，能够一定程度上 化解从车轮传来的颠簸！

这种结构，也成了 悬架最早的雏形。

经过了一千多年的演变，车上的悬架逐渐由硬变软，也逐渐分成了两派。

一派，是王公大臣们最喜欢的 “八抬大轿”， 能以最直接的方式带来柔软的乘坐质感，避免车马劳顿之苦；

另一派，就是材料学和力学飞速发展之后，随时代而来的新型发明了。

在15-18世纪，欧洲出现了用铁链条悬挂的车厢（和秋千是同一种连接方式 ）、以及用多条皮带进行减振的马车， 通过软连接的方式 让行驶变得更加平稳：

把车厢“悬起来、吊起来”之后， 悬架（suspension） 在历史上才写下了真正的开端。

第一次工业革命之后，一位名叫奥巴迪亚·埃利奥特的年轻发明家设计了由两块钢板叠在一起的弹簧，并申请了专利。

简单理解的话， 钢板弹簧就是“强化版”的皮带！

更强的缓冲能力，不仅让它荣获了一票贵族们的“舒适五星认证”，还在美国开发西部地区时立下了汗马功劳：

有了钢板弹簧，马拉的大篷车 才能穿越广袤的荒芜之地 开疆拓土，带来源源不断的金矿、银矿、铁矿和煤炭产量，从而给美国打下了坚实的工业基础和经济基础。

作为悬架的老祖宗，它也 从马车时代走进了汽车时代， 历经数百年依然经久不衰。时至今日，还能在不少货车乃至豪华车上，找到它的身影。

（沃尔沃S90上的复合材料叶片弹簧，轻量化的同时还能提供后备厢空间）

只不过因为钢板弹簧乘坐舒适性存在天生缺陷，想解决需要花费很大力气，因此在很长的时间里被主流的 螺旋弹簧 所取代，这就又是后话了。

02. “相爱相杀”的弹簧和减振器 ‍‍‍‍

步入汽车时代之后，出现了一个新的问题：汽车的时速比马车要高得多、重量也要沉得多， 从路面传来的冲击力也就大得多。

弹簧依然能够支撑车身的重量，但已经无法满足 车辆对缓冲能力 的要求了。

发明弹簧的胡克告诉我们，在弹性限度内，弹簧所受的拉力与伸长/压缩量成正比。弹簧会在压缩时将振动的能量储存起来，随后在伸张时释放， 起到“蓄能器”的作用。

这也就是说，如果不施加外力干预，弹簧需要压缩-伸张-再压缩-再伸张 很久，才能把这能量耗散完毕！

体现到坐车的人身体上，就好比在浪最大的时候“上了贼船”，一浪接着一浪……那感觉肯定无比酸爽 。

这时，就必须增加一个新的 “耗能器” 了，它必须能把弹簧存储的机械能消耗掉，这就是减振器（避震、减震器的说法都不严谨，因为消耗的是“振动”能量，而不是“震动”）。

这种减振器里面，都存放着油液。这些液压油会在压缩、回弹时穿过内部阀系的截留小孔，从而 把 机械能转化为热能， 借助外壳导到外界空气中。

这样一来，在路面起伏把冲击传递给悬架的时候，减振器和弹簧会同时压缩， 前者先吸收掉一部分冲击能量，多余的再由弹簧储存起来；

而减振器回弹的时候，又会把弹簧回弹的能量吸收掉， 形成一次完美的闭环。

就像这样：

弹簧的刚度、劲度系数和长度，决定了它能储存、释放多少能量；而减振器的阻尼大小和行程的长短，则决定了它消耗能量的速度。

（大多数情况它俩会以合体的方式出现，少数情况下会分开）

总而言之，在现代汽车悬架里，弹簧主要负责 在车身与车轮间提供支撑， 而减振器主要负责吸收路面冲击和弹簧多余的能量， 提升舒适感和操控性。

说它俩是一对“相爱相杀”的CP，也毫不为过。

03. 悬架软硬=底盘好坏？ ‍‍‍‍

接下来，就是今天要聊的重点了：“软”或者“硬”，就意味着底盘的好或者坏吗？

研究底盘138年的奔驰已经给出了答案： 完全不是！

正相反，如果悬架设定很硬，虽然在高速行驶、高速过弯下能如同贴地飞行一般，但路面所有的颠簸和振动也都会通过车架、座椅传递到人体，同样会非常难受。

总而言之， 只有适中的“软硬程度”，才能尽可能照顾到车辆更多的使用场景。

因此，出于弹簧和减振器的特性，工程师们想尽了办法，想要兼顾“软”底盘的舒适和“硬”底盘的操控。

相对节约成本的方案，就是FSD(Friction Shifting Damper) 可变阻尼减振器， 以及和线性弹簧对应的 渐进式弹簧 （在家用车上很少见，一般都是改装车或者越野车会用）。

这两种，都属于 “被动式悬架” 的范畴。

前者能够通过一个特殊的阀门设计来调节油液的流动速度，实现“前段阻尼小，化解细碎的颠簸；后段阻尼大，提高车身稳定性”的效果：

而后者，就是前端簧丝圈数少，刚度小；后端簧丝圈数大，刚度也更大（下图中红色的弹簧）。

相比之下，更完美、成本也更高的解决方案，就是很多人所说的 空气悬架 了。

一个冷知识：乘用车上的空气悬架并不是一个像“气球”那样的气包那么简单，而是 由空气弹簧和CDC®减振器 共同组成的最佳拍档。

其中，CDC®减振器的作用要更大一些，它能根据传感器传回来的路面数据主动调节阻尼，从而实现“低速柔、高速韧”， 飞坡如同呼吸一般 的高级行驶质感。

至于空气弹簧，大家可以简单理解为一个刚度和劲度系数非常大的弹簧（储存能量的能力很强），给CDC®减振器 提供最大的发挥空间。

至于更高级的空气弹簧，会选择双腔室甚至三腔室，能够在单腔调节高度的基础之上进一步调节刚度， 调节范围更广， 也就能最大程度地兼顾舒适和运动性能。

但更关键的，其实是车型的产品定位。

就比如跑车，哪怕牺牲舒适性，也要把弯道性能拉满。而且为了减重，几乎不会用空气弹簧；

再比如一些行政级轿车，就不需要考虑激烈驾驶时的车身姿态，反而更重视后排的舒适性。

04. 谁决定了车辆的操控？ ‍‍‍‍

不得不说，汽车作为上万个零部件组成的工业品，确实是一个 大规模的系统性工程。 和大家讲了这么半天，连悬架都没讲完，更不用说更广义的底盘了……

除了弹簧、减振器之外，悬架中的又一个重要组成部分就是大家常说的“双叉臂”、“麦弗逊”、“多连杆”—— 导向机构。 没有它，你的车甚至开不起来！

要知道，咱们生活的三维世界是由X-Y-Z三轴坐标组成的，物体的运动也就是 6个自由度：

前进/后退、左滑/右滑、上跳/下潜、以及侧倾（左摇右晃）、俯仰（点头抬头）和横摆（漂移）。

其中Z轴就是弹簧和减振器主要负责的部分，影响着车辆的 乘坐品质； 而X轴代表着加速、刹车和极速，Y轴代表着车辆在弯道中的表现，这两点都和 性能、操控直接相关。

而车辆的运动，又是车轮相对地面运动所带来的。

要想让车轮受控制，就必须通过导向机构——也就是这“几根杆子”消灭掉5个自由度，只留下Z轴的“上下跳动”这一个选项。

（只要5连杆，就能约束住车轮）

因此这些导向机构的 几何设计， 决定了4个车轮将以怎样的距离、怎样的角度接触地面。硬点连接确定了，也就决定了悬架的 “K特性” （忽略形变后的运动学特性）。

就好比一个人身高腿长，一步能迈1米多，K特性就比较不错；另一个人只能迈半米，就是K特性不太好。这就意味着， 先天结构（和材料）就决定了悬架的下限和上限。

不严谨地说，如果双叉臂前悬的操纵稳定性能有60-95分，那么麦弗逊可能只有20-90分（绝大多数家用车都不会高于80分）。

确实有的麦弗逊（比如宝马3系、保时捷911&718）能做到85-90分，能追平甚至碾压很多友商，但依然比不过自家用双叉臂的大哥（比如宝马7系、保时捷911 GT3）的95分。

那么，为什么上下限差距会那么大？这就要说到悬架的另一个特性—— “C特性”