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    CyberTruck的悬架与操纵性能

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    MotorTang2020-06-16

    特斯拉 - 门罗精讲系列之二:CyberTruck的悬架与操纵性能


    本次精讲主要介绍门罗先生对CyberTruck可能采用的悬架及其驾驶性和操纵性所做的分析。请大家注意,他的分析是基于现有的特斯拉Model 3 和ModelY车型以及新闻报道中的相关信息。



    很久以前,乘坐皮卡并不是一件让人舒服愉悦的事情。门罗说他小时候曾经在一个农场工作,每天搭农场主的全尺寸皮卡车去果园,一路颠簸不停,经常在到达果园的时候已经晕车晕得一塌糊涂;甚至有小伙伴坐在后面坠落在地,司机都没发觉。


    今天的皮卡在操纵性与舒适性方面,与过去已经不可同日而语。这次门罗拿来参考对比CyberTruck的,是获得cars.com评选的2020年最佳卡车奖获得者FCA道奇公羊1500。由于其舒适性突出,甚至拿到了年度豪华车奖。门罗先生认为:今后轻卡的舒适标准也许就是道奇公羊了。


    1. 前悬架


    门罗认为:前悬架估计CyberTruck应该会和现在皮卡的主流做法一样,下摆臂采用双叉臂式独立悬架。他用了美国人通常的称呼:鸡愿骨wish bone。


    鸡愿骨


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    一只火鸡只有一根许愿骨(相当于人体锁骨),而且易断。美国人在感恩节时,两个人拿着骨头的一端,同时愿望,同时用力,如果谁折断骨头的部分比较大,他许的愿就会实现。除了汽车底盘,这根骨头的形状,也经常项链装饰品上常见。


    道奇公羊皮卡的前悬架


    底特律三大汽车公司的轻卡通常采用全铝双叉式鸡愿骨摆臂,以及全铝转向节;重卡由于承受的载荷问题,而采用锻铝摆臂和铁转向节。上图(右)中可以看到获奖的道奇公羊皮卡的前悬架,下面是全铝摆臂,上面的摆臂是钢铁与覆塑结合工艺。这种两连杆式的悬架,刚性较大,抗侧倾性能出众。


    门罗先生手上拿的正是Model 3上面冲压的金属与塑料相融合的鸡愿骨摆臂。


    注意这张八卦新闻照里的左车轮显示铝摆臂与铝转向节


    媒体曾经曝光马斯克和女友开着特斯拉CybertTruck去餐厅吃饭的照片,我们可以看到在这张照片里前悬架应该和Model 3一样,采用下面全铝鸡愿骨摆臂,上面钢铁与覆塑结合工艺的摆臂。CyberTruck下摆臂在照片里看起来是冲压钢,和Model 3是同款。


    CyberTruck 应该会部分采用铸锻铝的转向节,以减轻车身重量。


    特斯拉虽然标新立异,但也是优秀的学生,这里的设计和底特律三大汽车现在流行的做法一致。


    轻卡上已经相当普及的铸铝转向节。


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    中国铸铝转向节的供应商有芜湖伯特利、常州卡斯特铝、中信戴卡等;锻铝供应商有绍兴索密克等。


    1. 后悬架


    门罗先生先向大家介绍了公羊皮卡后悬架下面的整体式车桥。这种非独立式悬架设计,对于平稳性和操纵性来讲有一定的优势。上一期在车身对比时,讲到像特斯CyberTruck的设计的在市面上稍微能找到类似一点的,只有本田Ridgeline这一款轻卡。这款皮卡的后悬架采取的多连杆设计, 但本田的牵引力只有1.36吨到2.27吨左右;而CyberTruck的牵引力是其数倍,高达6.35吨;所以特斯拉几乎不太可能采用本田的后悬架系统的设计方式。


    本田轻卡的后悬架


    至于特斯拉CyberTruck如何承载起强大的牵引能力,在没有整体车桥情况下如何设计后悬架,请让我们拭目以待。门罗先生说也许在第一版推出的时候不会采纳,后续不得不向现实低头重新采纳,这也是有可能的。


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    大家是否还记得北京切诺基?大切的底盘后悬架也是采用整体车桥。


    另外,CyberTruck针对用户使用情况不同,装载量的不同,推出了单,双核三电机等多款不同型号,如何保持性能一致、舒适性一致是个很大的问题。门罗先生提到,如果不采用一体式车桥,不采用传统整体车桥的后悬架方式,市面上倒是也已经有供应商开发成功,比如下图中德纳公司的这一款系统,也许就能满足特斯拉的需求。



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    CyberTruck分单电机、双电机和双电机三种配置,售价分别为是3万9千、4万9千和6万9千美元。该公司已经收到50万CyberTruck预订订单,计划在德州奥斯丁进行生产。据估计,三电机和双电机的比例各占了41%左右,


    该电车桥据称将电机与车桥结合在一起可大大减轻重量,能够植入现有的悬挂系统。由于取消了螺旋桨轴而腾出的空间,可以根据需要安装更大、跑更远距离的电池。


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    德纳和东风在湖北襄阳有一家合资公司,生产Spicer 电驱车桥,并运用在东风电动商用车上面。传统商用车推进系统通常要靠一个大型电机电机,将一根推进轴将动力传递到后轮。德纳-东风e-Drive车桥产品中的第一款产品eS5700r它的额定功率为174马力(130千瓦),重量为673磅(305公斤),适用于电动物流车。


    德纳还有一款更大的eS9000r,可用于长途运输的重卡车,其电机,可提供高达318马力(237千瓦)的功率和221磅-英尺(300牛米)的扭矩,系统车轮的额定扭矩约为4204磅-英尺(5700牛米)。包括盘式制动器在内,总重量为816磅(370公斤)。


    1. 空气悬架与主动减振器


    传统的卡车之所以坐起来不舒服,是因为前有螺旋弹簧,后有钢板弹簧。因为卡车的使用和安装(装载)的重量完全不同,有的时候只有一个司机,有时要装四五个人,还有些需要装很多货物,所以悬架系统的配置并不是一件容易的事情。


    我们知道在坦克、军车或者任何需要发射火箭弹及子弹的军用车上广泛采用空气悬架系统。这样做的好处是驾驶室可以设计的小巧轻便,重要的承载重量和地面反馈工作都交给了轮胎来进行。空气悬架系统能够根据不同的路况,利用传感器和电脑动态判断出车身高度变化,再控制空气压缩机和排气阀门,使弹簧自动压缩或伸长,从而降低或升高底盘离地间隙,以增加在复杂路况的操纵性。


    上图为公羊1500的空气悬架系统和整体式车桥


    电动车有一项重要的指标续航里程,其中降低风阻和减重都是重要选项。国产多款的电动车上均采用了空气悬架系统,以求行驶时可动态调节整车高度,来追求更好的阻尼。


    马斯克也曾经在推特当中多次表达对空气悬架的喜爱。唯一的疑问是价钱成本并不便宜。CyberTruck的起步定价4万美元,这在美国已经是非常平民的便宜价格。空气悬架系统的成本一般偏高,特斯拉之所以采用,是为了追求更好的用户体验。


    1. 主动减振器系统Active Damping


    门罗先生留意到马斯克在推特多次提到主动减振器。

    这在宝马X5到七系列车型上普遍运用,因为这一层次的豪华汽车客户对于整车的舒适性和驾驭性要求较高。对于CyberTruck这种轻卡上来说,装上主动减振器,有一点奢侈。通用没在Silverado上用,只是在姐妹系列GMC皮卡上用了主动减振器,价格是最主要的决定因素。


    这种底盘技术是2000年前后开始流行起来的,其实早在门罗先生八零年代在福特汽车公司工作时就已经出现了主动减振,但是当时电脑运算能力和传感器性跟不上,最终没能获得大规模应用。


    门罗先生还提到另外一款带有磁流变阻尼器系统的自适应悬架-MagneRide。 这是德尔福还在通用汽车旗下时开发的,使用磁力来控制的阻尼器或减震器来实现高度自适应驾驶。与其他悬架系统相比,MagneRide没有机械阀门,甚至没有易磨损的小件,该系统由四个单管减震器组成,车辆每个角落一个,加上一套传感器和ECU。福特在其跑车Shelby GT和不少升级版车型上提供,但由于成本,也没有大规模推广。不清楚在CyberTruck上是否会使用,但这也是一种选择。


    门罗还提到特斯拉CyberTruck的造型车后身自然下垂(kneeing),方便卸货;这点在目前市场上的轻卡上是极少见的,显然注意到了用户体验。


    最后门罗先生提到:特斯拉的底盘件看起来将寻求最大可能的零部件通用化,这样几台车型将共用部件,将非常有利于降本,简化生产线上的安装和质量水平。至少如何在没有整体车桥,非框体式(Not body on the frame)车身上实现其宣称超过6吨的牵引力,让我们拭目以待。


    下期预告:门罗先生将分析6种以上电动汽车上的驱动电机。


    延伸阅读:


    1

    蔚来汽车上的空气悬架系统

    https://www.nio.cn/app-article-500398?noredirect=


    2

    德纳与东风商业城合作在华推出电驱动车桥

    https://www.wardsauto.com/engines/dana-s-e-axle-enters-production-china


    3

    福特野马的MagneRide自适应悬架

    https://www.cjponyparts.com/resources/magneride-suspensions


    - END -


    感谢桑迪-门罗(Sandy Munro)公司及中国独家合作伙伴AutoDatas.net对MotorTang的许可。AutoDatas是一家提供专业拆解车辆分析报告,并可提供三维工程数据的汽车工程服务公司。


    门罗视频链接:

    https://www.youtube.com/watch?v=m0OXKthw_tw

    (中国观众请与AutoDatas或MotorTang联系)

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