奔驰轿车底盘“铁悬胜似空悬”的奥秘-收尾
最近事情有点多，停更了一段时间，但虎头蛇尾从不是一名好的汽车工程师该有的做事方式，因此今天要为此系列文章做一个收尾。从悬架的角度讲，其实之前已经把最重要的部分解释清楚了，还剩一些起补充作用的精巧设定，今天也给大家普及一下。但就如之前说过的，底盘是一个精密又复杂系统工程，转向、制动、悬架、轮胎、衬套以及整体刚度等等，从来不适合割裂的单独拿出来研究和开发，整个系统的集成、模拟分析和R&H调校等都需要长时间的积累沉淀。这也是为何国内新势力在已经普遍实现了对传统动力和智能座舱的突破后，最后要攻克底盘这块高地。
言归正传，奔驰还有哪些更精巧的底盘悬架设定呢？铁悬之所以叫铁悬，就是他带一根铁弹簧。那一个破铁弹簧能有哪些讲究呢？不就是钢丝卷成弹簧，刚度在一定范围，能支撑车身的重量不就成了吗？Nonono,这么理解就肤浅了…其实弹簧还有一个最重要的功能是：保持车身的固有频率不要随着载荷变化大幅漂移。
其实弹簧形式、悬架几何、轴荷匹配、缓冲块和减振器都是共同服务于车身固有频率稳定性的。举一个我们高中时常用的物理模型—单自由度弹簧-质量振动模型（如下图）。简单理解车身（质量块）的固有频率由两个变量决定f=√(k/m)/2Pai，其中
- 悬挂质量（简单理解为轴荷）增大，车身固有频率降低；
- 悬架等效垂向刚度（简单理解为弹簧刚度，实际是经悬架几何和运动比转换后的整体等效刚度）增大，车身固有频率升高。
普通乘用车车身固有行驶频率通常会被控制在约 1–1.5 Hz，这个区间主要服务于人体垂向舒适性和车身姿态控制。
- 当频率过低时，车身上下运动周期变长，路面输入更容易被转化为慢速、大幅度的车身姿态变化。车辆可能表现为漂浮、摇摆、船感，后排乘员更容易出现头晕或恶心。
- 当频率过高时，车身上下运动速度增加，路面细碎输入更容易进入车身，乘员感知会转向硬、跳和碎。同时轮胎垂向载荷波动也会增大，车身对路面输入的隔离能力下降。
因此，我们必须通过弹簧刚度和悬架形式的设定，避免因为簧载质量、配置和轴荷的变化而引起车身固有行驶频率的变化，从而导致出现空载硬、满载晃、前后桥频率不协调的问题。
如何实现一般有两种方式：第一种是改装车和竞速赛车普遍采用的一种方式--非等节距、变线径或锥形弹簧。这里不做讨论，不适合大批量，高精度，追求舒适性的OEM质量控制。第二种就是奔驰采用的久经市场考验的但是成本更高的分轴荷等级匹配方式。
在奔驰的体系中，零件号和轴荷等级用于让不同配置车辆重新回到相近的目标工作区间。同一平台因为发动机、电机和选装配置不同，前后桥轴荷会变化。轴荷一变，悬挂质量就变，从而导致悬架工作位置和车身固有频率都会跟着变，从而导致驾乘舒适性恶化。而奔驰体系会因为35-40公斤轴荷差异，就区分一个弹簧等级。其目的不是追求不同车高，而是尽量让不同配置车辆重新回到相近的设计工作点和目标频率区间。某一款车型甚至会同时配置16个轴荷等级弹簧，这背后的开发验证和生产成本可想而知。供应商也曾感到不解，但没办法，舒适性是奔驰的招牌，容不得一丝退让，做吧。据我所知，奥迪体系也采用了类似的弹簧配置方案，其部分配置原理如下所示：
一些过来人可能还有疑问，那我要是再满载呢？这时减振器和缓冲块就要介入工作了。缓冲机构在大行程工况下作为递增弹性元件参与承载，通过改变悬架末端的组合刚度来调整固有频率。在载荷增加且大行程的工况下（路面大起伏或者紧急制动/加速等），缓冲机构的介入会大幅提升组合刚度，从而改善车辆行驶状况。缓冲块的设计也是一门绝学，其介入过晚或过早都会产生异常驾驶感受。所以前减振支柱的整体刚度曲线是必须考察的项目，如下：
综上所述，我们普通消费者看到的只是一个普通的铁弹簧或者“差不多”的车高，但实际背后的工程设计和开发验证所考虑的影响因素远远不止这些。而真正能为普通客户考量、设计、验证并最终在成品实施的整车厂，现在又能有几个呢？喧嚣过后，留在地上的不是一地鸡毛，而是真正经得起时间考验的真金白银。多花的钱，买的不是“标”，更是一份百年沉淀的标准。
PS: 最后给自己最近更新慢找一个理由吧，没错，我找二哥讨教去了😁。
