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为什么说汽车底盘真不是个东西?

2021-10-21 08:57:26

  看了很多年汽车评测,你也未必知道“三大件”里的底盘究竟是个啥。

  发动机大家都知道:机舱盖打开,里面一大坨黑乎乎的就是。变速箱也不难描述:没吃过也见过,一个长得随随便便的铁箱子。但到了底盘,(绝大多数)现代乘用车上,是没有任何一个部件叫做“底盘”的。找不出,查无此盘。

  那么每次当我们谈底盘时,我们在谈些什么呢?大多数时候,“底盘”二字基本被认为等同于悬架。这两个词汇经常连用,描述底盘的示意图也经常仅展示悬架部件。

不要以为这就是所谓底盘不要以为这就是所谓底盘

  但如果较起真来,现代乘用车的“底盘”范畴不止于悬架系统。实际上,它应该是白车身、转向系、制动系与含副车架在内悬架之总和。它不是一个东西,它是一堆东西。

曾经也是泾渭分明

  这本质上是个历史遗留问题。

  早期的汽车是非承载车身结构。所谓“非承载”,意味着上面的“车身”并不负责“承载”,只是个壳子。而在车身下面,真正承受来自载荷、路面的各种应力的,就是底盘/车架。

  尽管“承载”与“非承载”字面是在描述“车身”,实际中却总是用来体现车辆底盘的形态。

  车身+底盘,这样的非承载式车身,是汽车发展早期的必然阶段。

  因为今天司空见惯的冲压、焊接等车身制造工艺,在当时还不够成熟和发达,不足以生产出同时满足外观内饰需要,又能在结构上承受应力的车身。而单独的底盘隐藏在车身之下,使用结实的钢梁、钢管等组合即可。

  地球最贵神车,法拉利250 GTO有一段经典的自我介绍:每一辆250 GTO的车身都是用铝板在木质模具上手工敲出来,所以实际上,每一辆车在微观上的形状是各不相同的。你也就能理解,在木质模具上手工敲出来的铝板,怎么可能指望由这样的车身来承载车辆受到的各种应力呢,只是个壳子罢了。

  大家最熟悉的非承载车身类型是梯形车架,也就是所谓大梁,至今仍在硬派越野车、商用车上广泛使用。对于大梁车架,“底盘”的界定就非常简单了。一切行驶相关的部件几乎都是直接安装在大梁上,以至于拿掉车身(也就是“非承载式车身”的“车身”)裸奔一样能正常开。

  这样一副裸奔的车架,如果再刨去动力相关的部分,剩下就可以称之为底盘了,泾渭分明。

  展开讲,如今承载式车身大行其道,但大梁车架仍有用武之地,也不是没有原因的。

  硬派越野车偏爱非承载车身、大梁式车架,原因之一是让车身结构与大梁底盘可以彼此分离。车身去提高刚度、强度,去满足舒适性和碰撞安全需求。这样大梁的刚度就可以酌情降低,在越野时大梁可以扭曲变形,安装在大梁上的悬架变相获得了更多的行程,从而增强越野通过性。

  像250 GTO那样的笼式车架是另一类,多用于赛车和跑车。这种车架的主要目的是兼顾低重量与高刚度,所以结构中会包含许多稳定的三角形。悬架之类行驶相关部件直接连接在笼式车架上,这样形成的裸奔结构便是底盘,而车身面板只是覆盖其上的“外衣”。

  比如下面是奔驰300SL(鸥翼门鼻祖)的笼式车架底盘,理论上讲装个椅子就能正常开走了。这张图如果去掉整个动力系统,剩下的部分就是所谓底盘。

为什么说汽车底盘真不是个东西?

别拿身子不当底盘

  1930年代,最早的承载式车身出现了。承载式车身将非承载车身结构中的“车身”和“底盘”合二为一,成为一个立体的钢铁框架结构,既是车辆承载应力的结构,也是车辆空间造型的构建。

  世间道理大多相通,合二为一通常就意味着更少、更轻。早在30年代诞生的承载式车身真正在乘用车中流行开来,是在70年代石油危机时,那时车企和消费者纷纷寻求低油耗,而减重自然是绝佳手段。

  对于承载式车身结构,车身,或者说不含覆盖件的白车身包揽了一切,底盘作为一个单独部件的历史就此结束了。车辆受到的应力是由白车身基础结构承受的,即纵梁、横梁、地板、A/B/C柱、侧围、减震器塔顶、加强结构等等。

  所以如今说到底盘,严格来讲,一定要包含完整的白车身结构在其中。而不是像对待非承载结构那样,将“车身”看作是“底盘”的对立面。仅仅四个车轮悬架无法代表整个底盘系统,哪怕悬架加上不完整的部分车身也无法代表整个底盘。

  我们经常在汽车展厅看到的那种“底盘模型”、“底盘展具”,多数只是为了方便展示和理解,而将车身的下半部分切割出来。这种切割其实非常随意,纯粹看怎样操作方便美观。

  像特斯拉经典的Model X“底盘展具”,前悬架塔顶就留下了部分车身结构,而后悬架则直接“裸奔”。实际上,后减震器顶端也是像前轮那样连接在车身结构(即“塔顶”)上的。

为什么说汽车底盘真不是个东西?

  丰田对于TNGA架构GA-B平台的展具,多保留了A柱底部、防火墙、地板、后轮拱等在内的一部分车身结构,可以看到后避震器弹簧与车身的连接。这自然也不能称之为“底盘”(本来就是用来展示平台而非底盘),此状态下的车身缺失了上部,不具备完整的受力结构。

请忽略装没装轮子的差异请忽略装没装轮子的差异

  所谓底盘,一定是拥有完整独立的应力承载能力,这是非承载车身时代的底盘(比如大梁)所定义的。路面应力由车轮传递给悬架,由悬架传递到塔顶,由塔顶传导至整个车身。车身的刚度会决定车轮受力时,悬架是否能按照设计中的轨迹运动,二者紧密相关。

  也有例外,比如超跑常见的澡盆型碳纤维车架,在开发之初就没有将车顶纳入应力结构(或是不作为主要结构)。这样的车身无论硬顶还是敞篷,刚度都不会有显著区别,也就无所谓是否将车顶部分车身纳入“底盘”范畴了。

真正意义上的完整底盘,这是保时捷918真正意义上的完整底盘,这是保时捷918

  车身大概是汽车行业最被低估的子系统了。以至于当人们讨论底盘之种种,经常会对悬架转向谈笑风生,而完全无视了车身也是底盘系统的重要乃至基础部分。

  对于舒适性,车身刚度和模态频率直接决定了NVH地板和天花板。对于操控性,车身刚度的高低会影响到悬架工作是否精准、转向响应是否及时。

  这种影响并非决定性,却是基础性的:它不会在最后决定底盘性能多一分还是少一分,却从一开始就划定了最终结果落的区间。

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