为什么硬派越野车，都爱用整体桥？

作为汽车三大件之一，底盘悬架一直是很多朋友购车时关注的重点。但只要你稍微了解一些汽车技术就会发现，大部分的家用轿车、城市SUV以及MPV，都会采用四轮独立悬架或者是后扭力梁悬架。而像是陆巡、牧马人、烈马、坦克等硬派越野车，则会采用更少见的整体桥悬架。为啥这种被普通家用车所抛弃的悬架结构，依旧深受硬派SUV的喜爱呢？首先从结构上来看，整体桥式非独立悬架跟独立悬架最大的区别在于，整体桥悬架左右车轮连接在一根刚性车轴上。虽然这种设计导致左右两侧的车轮会互相干涉，降低了底盘的舒适和操控性能。但是从另一个角度看，无论悬架行程如何变化，左右车轮始终跟车轴保持在一个平面上，这也使得它拥有两个独立悬架没有的优势。首先是在转弯和左右两侧车轮同时上下跳动时，整体桥悬架的左右车轮基本与地面保持垂直。而独立悬架的左右车轮在跳动时，车轮外倾角会产生一定的变化，车轮并没有与地面始终保持垂直，从车尾看这一点非常明显。车轮外倾角的存在，则说明胎面与地面接触是不均匀的，这也是轮胎偏磨的罪魁祸首。在独立悬架上轮胎偏磨是无法避免的，但整体桥悬架就不一样了，无论是车辆转弯、悬架同时上下跳动，还是空载、满载，车轮外倾角基本不变，所以同样的轮胎用在整体桥悬架上偏磨更小、更耐用。其次是将整体桥悬架作为后驱动桥时，它不需要为桥壳里面的半轴配备万向节，也就是大家常说的球笼。整备过底盘的朋友应该知道，球笼是悬架里面价格最贵的配件之一，如果在设计时就避免使用球笼，自然可以降低成本。但将独立悬架作为驱动桥时，因为左右车轮跟差速器并非始终都保持在一个平面上，所以必须给半轴配备万向节才能驱动车轮，成本因此大幅提高。除了轮胎偏磨小、成本低之外，整体桥悬架的承载能力也很高，特别适合拉重货。例如采用后整体桥悬架的坦克500燃油版，它的整备质量是2475kg，设计载重为615kg。坦克500的插混版Hi4-T，虽然整备质量增加了355kg，达到了2830kg，但载重能力依然有500kg。作为对比，与坦克500 Hi4-T同级别的独立悬架插混越野车，普遍设计载重只有375-400kg左右，明显要比坦克500低一个等级。在防护性能方面，整体桥悬架的桥壳具有非常好的强度，而且差速器、半轴也得到了桥壳的保护，因此一般的底盘托底和石块撞击都不易造成悬架损坏。基于以上原因，整体桥悬架的耐久性和可靠性都优于独立悬架。众所周知，硬派SUV具有非常好的通过性能，而要实现以上性能，除了扭矩大、四驱性能好之外，还必须具备足够大的悬架行程。在底盘设计中，一般悬架的行程受连杆、摆臂、弹簧、减震器的长度影响，但起决定性作用的还是连杆和摆臂的长度。对于独立悬架来说，它的连杆和摆臂长度主要受车身宽度限制。整体桥悬架则不同，它的连杆（推力杆）是朝着车身前后方向布置的，因此它的布置受车身长度限制。大家都知道，车身长度总是大于宽度，所以整体桥悬架的连杆可以比独立悬架做得更长，从而实现了更大的悬架行程。不仅如此，整体桥悬架还有非常好的地形适应能力，比如在交叉轴工况，整体桥悬架的一侧悬架压缩时必然会引起另一侧悬架拉伸，于是原本另一侧悬空的车轮也能接地，从而提升了通过性。但对于没有配备油气弹簧的独立悬架来说，一侧悬架压缩时并不会影响另一侧车轮，所以独立悬架的车型在通过交叉轴时，另一侧车轮基本是悬空的。为了更客观的评价越野性能，业内提出了一个技术指标--坡道行驶指数（RTI）。通俗来说RTI就是让车辆单侧前轮驶上20°的坡道，并记录坡道上的行驶距离，直到任意一个车轮离地。RTI数值越大，就说明车辆的悬架行程更长。相关测试数据显示，采用后独立悬架的日产途乐RTI为418，而同级别采用后整体桥悬架的丰田兰德酷路泽RTI为618。很显然，整体桥悬架的行程更长。除了原厂性能之外，硬派SUV还十分在意后期改装便利性。独立悬架由于结构复杂、紧凑，所以底盘升高改装的难度比较大，后市场的改装方案并不多。相比之下，整体桥悬架结构十分简单，连杆的成本也比较低，后市场改装更方便、便宜。前面虽然提到了整体桥悬架的很多优点，但是我们可以看到，如今的家用轿车、城市SUV、MPV基本都不用整体桥悬架了。究其原因，还是因为整体桥悬架的缺点是家用车无法接受的。首先在悬架调校方面，整体桥悬架的前束角和外倾角这些四轮定位参数不可调，而后轮的前束角、外倾角偏偏又决定了一辆车的操控特性和极限。比如在转弯车身出现侧倾时，外侧悬架会压缩、内侧拉伸。如果底盘工程师希望这辆车具有更高的弯道极限，那么在设计悬架时就希望外侧悬架压缩时车轮能保持负外倾角。但对于将后整体桥悬架作为驱动桥的车辆而言，这个诉求是无法实现的。原因在前面就提过，整体桥的左右车轮与车轴是刚性固定的，当车身产生侧倾的时候，整体桥悬架左右两侧车轮只会与地面保持垂直。只有当内侧车轮离地时，外侧车轮的外倾角才会发生明显变化，但此时车轮并不是呈现负外倾角，而是向不利于提高弯道性能的正外倾角变化。在决定稳定性和底盘风格的轮胎前束角控制方面，独立悬架可以针对性的优化车轮的前束角，从而做到想要的底盘驾驶风格。但是采用整体桥悬架的车型，它的车轮前束角是被各种连杆结构完全约束的，后期没有多少调校空间。一般采用后整体桥的车型，它们的底盘基本都是中性转向，也就是介于推头、甩尾之间的特性。除了结构设计带来的弊端外，整体桥悬架重量大也是一个无法弥补的短板。前面提过，整体桥的桥壳本身非常结实（重），如果再在里面集成差速器、半轴，那么这些重量都算入簧下质量。因此将整体桥悬架作为驱动桥时，它的簧下质量普遍是独立悬架的2倍左右。2倍于独立悬架的重量意味着什么呢？假设现在有A、B两款车，A车采用后整体桥悬架，B车采用后独立悬架，两款车的车轮直径、弹簧软硬程度相同，那么在经过高度相同的减速带时，两车的车轮上跳加速度都是一样的。但根据牛顿第二运动定律可知：力=质量x加速度，A车的整体桥因为簧下质量大，所以最终产生的底盘冲击力也就比B车更大了。不仅是舒适性，簧下质量过大还会降低车轮的接地性能，也就是轮胎跳动幅度过大，对于追求操控的性能车来说，整体桥悬架也是个烫手山芋。基于以上两个原因，主打舒适和操控的车型，目前基本都不用整体桥悬架了。在悬架安装方面，整体桥悬架的左右车轮通过刚性车轴连接，由于刚性车轴体积较大，并且可以上下活动，所以在布置悬架的时候需要给刚性车轴预留较大的空间。特别是对于硬派SUV来说，它们需要较大的悬架行程，所以侵占的空间会更大。另外，将后整体桥悬架作为驱动桥时，因为中央传动轴会跟着后刚性车轴上下运动，所以位于中央传动轴上的车身地板不能做得太低。于是我们可以看到，许多采用整体桥后悬架的中大型硬派SUV，它们的乘坐空间、后备厢的容积相较于它的车身尺寸来说并不算大。最后大家也注意到了，现在许多硬派SUV都逐步采用插混或者增程动力了，传统的非解耦式四驱变成了前后桥无传动轴连接的解耦式四驱。熟悉四驱原理的朋友都知道，解耦式四驱的后桥是由单独的电机驱动的，所以电机的布置就成了问题。如果继续选择后整体桥悬架设计，那么电机只能集成在刚性车轴的壳体内，这样一来后桥的簧下质量和体积都会飙升，并导致底盘舒适性和运动性能进一步恶化，这也迫使不少采用解耦四驱的硬派SUV选择了后独立悬架。虽然整体桥与电驱系统不太好融合，但解决办法还是有的。比如在上世纪30年代，法国汽车公司De-Dion就为传统整体桥悬架簧下质量过大的问题给出了优化方案，那就是和家用车一样把差速器固定在车身或副车架上，这样差速器就属于簧上质量了。而De-Dion的刚性车轴则做成了U字形，刚好在空间上与差速器错开。后来这种悬架就直接命名为De-Dion，从结构上看它是整体桥悬架的一种衍生类型。不过由于De-Dion悬架的差速器布置跟独立悬架一样，所以一根半轴也需要使用2个万向节，这样一来就没有任何成本优势了。随着硬派SUV新能源化的进度提速，采用非解耦式四驱的车型越来越多，而奔驰纯电G和坦克500 Hi4-Z为了延续越野基因，便选择了De-Dion悬架，只不过这次它们是把驱动电机固定在车身上。得益于这种设计，纯电G和坦克500 Hi4-Z既保留了后整体桥悬架的越野优势，又使得簧下质量大幅降低。当然啦，两者也为此付出了高昂的成本。在底盘悬架中，整体桥属于偏科生，论成本它比扭力梁高，论体积它比独立悬架大。至于结实耐用、越野性能好这些优点，在一般的家用车上又难以体现出来。权衡各种利弊之后，整体桥还是只适合硬派SUV、皮卡、客车、以及卡车这些重量大、使用强度高的车型，在普通家用轿车和SUV上也就不常见了。