毫无用处的汽车知识 篇二十一：汽车悬挂二三事下篇-现代科技

上篇文章我们说到了代表“主动”的现代悬挂开始普及，正如第一篇我们所说，当你在悬挂中使用弹簧时，弹簧的线性弹性系数和储能能力导致你必须要有一个阻尼器，而为了让车辆舒适或者运动，车需要处于天钩或者地钩（skyhook/groundhook)状态。

对于天钩来说，我们希望车身无视地面状态的变化，一直处于一个水平悬浮状态，同时轮子保持接地，我们可以简化为过坑和过坎两种状态，当过坑时，传感器检测到悬挂行程瞬间变长，应当立刻降低阻尼器阻尼，让弹簧伸长，而当伸长达到极限（坑底）时，又应当立刻加强阻尼，使弹簧保持长度支撑车身，当轮子到达坑的边缘回缩时，阻尼器又应立刻变软，使弹簧迅速回缩，这对控制系统有极高的要求。如果你对此希望有更多的了解，可以参考这篇公开论文https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8769978

为了实现天钩地钩的目的，现代可控悬挂采用了包括磁流变液，气液，可调液压阻尼，空气弹簧4种技术方案和一种终极方案，所以这期我就不顺着时间线捋了，每个方案单独说一下。

电磁悬挂

所谓的电磁悬挂即磁流变悬挂，或者MR悬挂，是一种基于Magneto-Rheological Fluid技术的先进悬挂，也是这几种方案中诞生最晚的。这是一种可调阻尼方案，依然需要弹簧。MR悬挂主要是基于这种叫做磁流变液的高科技材料，在不施加磁场时处于自由散漫状态，施加磁场后排列变得紧密，粘度就会变大，从而调整悬挂阻尼。

这种变化几乎是瞬时的，配合比较先进的电控技术，响应速度比其他几种悬挂方式都要快很多。

MR悬挂的核心技术除了磁流变液之外还有这个带电磁至制御的多空节流板，如何在紧凑的筒体内保持和常规液压悬挂相同的功能，又增加电磁功能，是很考验设计能力的。一般的电磁避震器前后避震是不通用的，后避震其实相当于一个反装的前避震，内部设计有一些区别。

目前电磁悬挂被delphi（德尔福)专利垄断，他们的产品叫做magneride，目前已经出到第三代了，其他厂家想用，可能要过个十几二十年等专利到期在开始了

作为与GM合作开发的技术，magneride在通用系的车配置很多，首次登场是2002年的Cadillac Seville STS，现在几乎所有的凯迪拉克车型都可以选装，其他通用的车比如科迈罗，克尔维特，gmc的yukon，sierra都有使用。

奥迪也在tt，r8和rs3上使用了这套悬挂，主要是偏运动向调教。

路虎和法拉利也有使用，法拉利用的最多，从ff，f12到458，599，加州也有用，兰博基尼只有Aventador配备

可能是处于美国企业互相之间的怜悯，福特只有野马可以选装电磁悬挂，不过使用的是偏舒适向的调教。。。

在这里需要注意的是，虽然电磁悬挂是反应最快的，但是电磁悬挂只能调节阻尼不能调节车身高度，而且目前的所有电磁悬挂类型，都是基于车身姿态传感器计算所需要的阻尼，不存在预先扫描路况调整的功能。

气液悬挂

正如上篇所说，气液悬挂的控制权一直掌握在雪铁龙手里，其他厂家要么授权使用，要么另辟蹊径。气液悬挂中的气部分相当于替代了弹簧，液部分相当于可调阻尼液压悬挂，不过普通的气液悬挂仍需要使用弹簧。1994年雪铁龙改良了Hyractive悬挂，将他推向了一个新的高度，主动防倾杆，首次使用在Xantia上。

这家瑞典汽车杂志的麋鹿测试可以看出雪铁龙的悬挂技术多么NB，一辆1999年的车以85km的速度长期霸占榜首，吊打下面一种迈凯伦保时捷法拉利。。

气液悬挂还有一个高级变种，即主动式防倾杆，主要是例用气液悬挂的中央蓄压罐，将两边避震的上下回路联通，从而控制车辆侧倾姿态。

在Xantia这一代hyractive上这中防侧倾还是前后独立的，通过ecu读取车身水平传感器和转向角度，决定电磁阀控制是否主动控制侧倾

越野车也有使用，比如丰田通过规避专利的手段搞了一套KDSS（Kinetic Dynamic Suspension System）用于陆巡，GX等越野车上，奔驰宝马也有通过空气悬挂模拟防侧倾的偏舒适向功能。

其实这套技术，相对于对买菜车提升舒适性的用处，在跑车提高极限降低重量上用处更大一些。气液悬挂的巅峰掌握在迈凯伦手里。

迈凯伦首次应用主动防倾还是在12c上，这套名叫PCC的系统用气液悬挂解耦侧倾控制，不过悬挂上依然有螺旋弹簧做制程和起伏控制（也就是说前后轮之间的气液系统是独立的）

而来到P1上这套系统改名叫作DCC，真正彻底的取消了螺旋弹簧，车辆的侧倾，起伏，扭曲，完全交给气液悬挂系统，并且前后悬挂相互关联。

这套悬挂的每个避震杆上都有4个液压回路，上下各两个，从而实现前后左右都关联，彻底取消防倾杆，取消螺旋弹簧，这也是气液悬挂的终极形态，达到了无弹簧全电控。

更赞的是，气液悬挂是可以主动调整高度的，借助这套系统，p1可以做到车高最低降到1米1出头，转弯最大侧向G力可以达到2G多，这在其他悬挂方式上基本很难实现，甚至连空间都是个大问题，如果要传统悬挂的话可能也只有横置推杆式能做到了吧。

可调阻尼

上回提到过1980年就出现了可调阻尼悬挂，实际上可调阻尼悬挂如果归到主动悬挂里有点牵强。目前比较先进的是zf的cdc系统。这是一套收购自sachs的系统。

这个系统主要作用点是一个可以控制液体流量的电磁阀，其实相当于传统油液避震器的多孔节流板改成了孔径可变的。这个阀可以内置也可以外置，总的来说比较简单，没什么可多说的。

因为功能比较简单，原理也比较简单，所以控制也很简单，成本比较低，效果好坏，全看算法。目前比较常见的车型比如君威GS就是这种。所以买君威GS顶配如果冲着这条所谓的”主动悬挂“，可能是有点不合适的，毕竟他不能调整车身高度，也不够主动。

空气悬挂

真正可以说得上主动悬挂的，并且广泛应用的，应该是空气悬挂这一块。1986年丰田Soarer在世界上首次搭载可调空气弹簧悬挂，

92年路虎的初代揽胜也开始使用可调空气悬挂，可调车身高度，可调弹性系数的特色使空气悬挂从各种主动悬挂的竞争里脱颖而出。

1990年日产曾经在其车型上使用过超声波扫描路面起伏从而调整避震器阻尼的系统，受其启发奔驰在S级上引用了magic body control系统，也就是所谓的魔毯悬挂，这可能是目前汽车领域最符合”主动"这个定义的悬挂系统了。

单从舒适性角度来说，这可能是目前最先进的悬挂，奔驰和ds的悬挂战争，终于扳回一城。

不过这里要注意的是奔驰的这套系统，依然使用的是液压悬挂，通过双目摄像头扫描路面，并没有使用空气弹簧。所以虽然这是主动悬挂，但是并不是主动式空气悬挂。

空气悬挂，严格意义上来说应该叫做空气弹簧避震器，依然要有筒，只是簧替换为了气囊。例用气囊的非线性弹性特性，提供更好的阻尼控制，同时例用气囊可以主动充放气，提供不同的支撑高度，调整车身高度。

因为其实还有液力避震，所以和弹簧一样空气弹簧也可以采用筒簧一体或者筒簧分离的设计，pcs阀也可以整合或者独立放置。

比如奥迪a8的主动悬挂，在前悬后悬副车架前增加了摄像头扫描路面，配置非常豪华。

得益于48v的轻混系统，这套系统还提供了电子防倾。

其实这套电子防倾沿用于sq7，电动制动系统最高可以提供1200nm的防倾力。

这套叫做eaws的电子防倾，内置三级行星齿轮组的执行器，有别于气液悬挂的防倾方式，这种电动方式更快速直接一些。

其实我个人感觉目前最豪华的后悬挂，应该就是sq7这一套了，集成了用于4驱的差速器、电子式eaws、全轮转向、主动空气弹簧悬挂，而且还是5连独立悬挂。相比迈凯伦那种全是管子的，这种复杂的整合显得更Man一点。

被封印的魔王-真电磁悬挂

为了保持接地，没有预扫路面是无法实现的，在不知道路面将如何变化的情况下，最多也只能做到个预测，或者悬挂提供诸如舒适，运动之类的档位，而即使有预扫路面，刚才提到的几种悬挂的反应速度也依然不够快。

真正一步到位解决问题的，应该是bose这套Electronically controlled active suspension system (ECASS)，由bose的创始人amar bose发明并于99年专利。这套悬挂的主要元件是一个直线电机，兼具电动机+发电机的功能。

这套悬挂真正做到了主动控制车身高度，完全适应路况，过个驼峰路如履平地

奔驰的魔毯反应速度也比不上电机，不过因为成本问题，用电问题和发电回收问题，这套系统一直处于封印状态，目前还没有乘用车使用，美国国防部的hmmwv（悍马)项目招标了一部分ecass，这是这套系统仅有的应用了。

得益于直线电机的主动控制，这套悬挂还可以玩杂技。平地起飞不是梦。

最终这套系统变成了bose的卡车座椅系统，其实在目前新能源的前景下，直线电机悬挂还是有希望解除封印的，试想一下过个坑都能发电的车，那能不香么?

最后说说麦佛逊。

麦佛逊悬挂，由美国人Earle S. MacPherson发明，这位大哥可以说是汽车大牛里”看起来光鲜亮丽实际并不开心“的一个代表。

麦佛逊生于1891年，1915年毕业于伊利诺伊大学，心怀汽车梦的麦佛逊毕业之后就直奔底特律，找了一家比较小的汽车公司Chalmers就职。不过也就干了两年，一战爆发，麦佛逊加入了美国远征军支援欧洲，从事航空发动机相关工作并获得了上尉军衔。

1918年麦佛逊退役回国，1920年麦佛逊换了个大点的汽车公司自由汽车公司从事研发工作。不过这个公司人事关系比较乱，公司也各种动档，呆不下去的麦佛逊又于1923年跳槽到了hupp，hupmobile在当时是非常非常nb的汽车公司，可以和Oldsmobile比肩的那种。

不过hupp的老板做了比较错误的决断，一直专注于4缸中小型车的hupp试图进入利润率更高的8缸豪华车市场，不过细分市场那么多，不是你想进就能进，逐渐干到首席工程师的麦佛逊发现事情不妙，于1934年跳槽到了通用。果然，他走了之后hupp就要倒闭了。

当时从hupp出走，身为首席的麦佛逊也带了几个小弟(包括未来的Hudson车身工程师Carl Cenzer和未来的Nash工程师Ted Ulrich),这几人也在加入通用后于各个部件领域发挥了关键作用。在加入通用后麦佛逊首先接手了一个小型汽车项目（毕竟之前做这个经验多），这个项目要求制作一个承载式车身，麦佛逊借助budd金属公司的技术，成功的将整车重量降低到1吨以下，要知道那时的车随便拿来一个都要2吨起步。虽然成绩不错不过这个项目很快被砍掉了，研究成果变成了Opel的Olympia和Vauxhall 10-4。

1935年，项目被砍的麦佛逊调任到雪佛兰成为了首席工程师，小弟里的cenzer和ulrich去了budd金属研究车身工艺。虽然职位升了，不过没什么正经活干，再加上中间的2战，麦佛逊一憋就是10年，憋到了1945年。战后雪佛兰的老板成立了一个cadet项目，希望做一辆小车，要求有1吨以内的车重，液压助力离合器，双飞轮，中置变速器，最重要的是，1000美元以内。

有丰富小车经验的麦佛逊对这些要求手到擒来，毕竟10年钱他就把车做到过1吨以内，于是这台cadet就诞生了，不过正如1935年被砍一样，cadet在1947年也被砍了，虽然原型车做起来效果很不错，不过基于战后材料短缺，无法满足1000美元的要求，以及预想的萧条并没有到来，消费者还是趋向于大型汽车，还有当时主导项目的老板Marvin Coyle升迁，这三个原因，麦佛逊又没能实现自己的造车愿望。

1947年5月麦佛逊被调回通用的工程研究院，重新回到了James Crawford手下，麦弗逊在Crawford手下蹉跎了10年，这一回来可能又要不知道蹉跎多久，于是萌生了去意，刚好在通用的Oldsmobile部门当老板的Harold T. Youngren于44年跳槽到了福特，他看到麦弗逊又被蹉跎了，就出手把他挖到了福特。福特的法国分部老板Maurice Dollfus比较看好cadet的设计理念，于是将这套设计买走并于49年在法国开始生产Vedette

需要注意的是，虽然通用和福特都有麦佛逊的专利，很多报道也把第一台麦佛逊悬挂的车型定为Vedette，然而实际上Vedette的底盘开发早于Dollfus购买cadet设计，前独立悬挂使用的是一个弹簧设置在双叉臂的上A臂的结构，经常被误认为是麦佛逊。实际上直到1954年simca收购福特法国之后生产的vedette才使用了麦佛逊悬挂。

福特自己的第一台麦佛逊悬挂汽车，是1950年的consul和zephyr，都是欧洲车型，而且都只用在了前悬挂。

而非常奇怪的是，福特直到1978年fox平台的Fairmont才开始在美国使用麦弗逊悬挂，这可能是考虑到零件成本和易维护性的原因，实际上福特在50年代曾经考虑给雷鸟等车型使用麦佛逊，不过最后还是用了板簧。

虽然专利上的麦佛逊悬挂是可以用在后轮的，但是真正用在后轮甚至到了1980年才出现在福特escort 3代上。

因为专利的问题，其他厂商想用上麦佛逊悬挂还得等个十五年，这期间唯一想过钻空子的就是之前我们介绍过的莲花的查普曼老爷子，1958年诞生的查普曼悬挂其实是用驱动轴替代了一根控制臂的麦佛逊，不过因为万向节和杠杆比低的问题，在后续的elan车型上取消了这种设计，昙花一现。

让我们在说回麦佛逊，经过两次被砍两次跳槽的麦佛逊在福特干的还是比较开心，毕竟带头大哥yongren是个挺不错的人，1949年就给麦佛逊生了总工程师，1952年竞聘里获胜接替youngren成为了福特的副总，之后一直工作到58年退休，又是一段蹉跎的岁月，1960年麦佛逊死于心脏病，变成了报纸上的一个小方块。

60年代后期，随着专利的解禁，各种麦佛逊的改进型专利如雨后春笋一样冒出来，当然，这都是麦佛逊死后的事了。麦佛逊大哥的事业，表面上看起来是越来越好的公司，越来越高的职位，从毕业生工程师，一路干到了公司副总，然而直到最后也没实现自己造一个车的愿望，着实令人扼腕叹息

这也是搞工程出身的公司高层的一个宿命，技术再强最后也干不到正的，做不了自己的决策，打不过商学院的精英们，然而值得庆幸的是，技术虽然有专利限制期，但最终还是共享的，麦佛逊悬挂已经遍地开花，成为了我们骑车生活中不可或缺的一部分，人们也能永远记住这位命途多舛的工程大师。

以上就是本悬挂系列三篇的完结内容了，希望大家喜欢，最后我做了个表格总结一下，需要注意的是其中标X的，只是目前使用此种悬挂的车辆尚未有配备相应功能的，不代表不可以配备。