师出同门 超哥美国试菲亚特124 Spider

菲亚特124
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刘昱昕 车评人
2017-01-06 08:15 / 浏览

车体结构

    这是124 Spider/MX-5的精髓所在。基于同样的平台,它们都追求“驾驶乐趣”这个要素。这也是这么多代MX-5一直努力保持的传统。

    驾驶乐趣并不意味着大马力、强加速。相反在跑车界,车身重量这一点却是最重要的,正所谓“一轻遮百丑”。

    马自达从第一代开始就给MX-5定下了敞篷架构基调,由于在同等结构和材质的前提下,减重和车体刚度是对立的,所以假如采用传统的承载式车身设计,它就无法在追求轻巧的同时保证良好的车身刚度。因此,124 Spider/MX-5采用了一种同价位车子里绝无仅有的设计:中梁式车身。为了让大家更好地理解,我们这回把124 Spider放到升降机上抬起来,咱们把车子底盘看个清楚。

菲亚特(进口) 菲亚特124 2016款 Spider

    124 Spider的变速箱和后差速器之间,通过一根铝制大梁进行刚性连接。可不要小看这么一根大梁——它直接决定了这款车子跟我们常见的承载式车身或卡车的井字形底盘的力学模型完全不同。

    124 Spider/MX-5这种中梁式的设计,使得车子的发动机跟后副车架之间存在刚性连接。所以就算剥掉外车壳之后,它的前后副车架、悬架、动力系统,仍然是一个有刚性连接的整体。假如换作是平常的承载式车身的车子,您把车身除掉之后,车头/车尾这些组件就一分为二,彻底散架了。换而言之,在124 Spider/MX-5上面,发动机缸体、变速箱的外壳也成为车体结构的承力部件之一。

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    这种前后副车架连成一体的架构,行业里称为“中梁式车身”(backbone)。

    中梁式车身是前置发动机的高档跑车的传统做法,这种架构的设计无法跟轿车共享。原因在于,那根中梁要大幅占用底盘空间,使得乘客舱中央的变速箱通道大幅拓宽,从而导致乘坐空间减少,这跟轿车的用途背道而驰。目前轿车里这样干的只有一个特例:阿斯顿·马丁Rapide。

    对于124 Spider/MX-5来讲,这种架构带来的牺牲体现在:副驾地板上有一个巨大的隆起,导致乘客的脚部空间极其狭窄且很不舒适。从下面的车底照片我们能清楚看到,由于中梁占据了原先排气管的走位,排气管在车底的位置必须右移,从而迫使右侧的地板要往上隆起,腾出位置来让排气管通过。

菲亚特(进口) 菲亚特124 2016款 Spider

    在前面内饰一章里提到的手刹位置,也是因为这根中梁导致的。从车头往车尾看过去,由于中梁的安装位置紧贴着驾驶座一侧,传动轴在其左侧,因此只有在中央扶手的右侧才有足够的位置来安装手刹及其各附件。这就是为什么无论方向盘在哪一侧,124 Spider的手刹位置都固定不变的原因。

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    最正宗的中梁式底盘,车身外壳是不需要承力的。但这在目前的量产车上是并不现实。因为那样的话,车子在侧碰时对车内人员的保护能力几乎为零。所以124 Spider这种结构是一种折中方案,中梁那里分流一部分负载,车身仍需要承担一部分负载。

    但由于有中梁的帮助,车身上的负载相对少一些,因此它的车身刚度不必做成像别的承载式架构那么强。也就是说,可以尽量满足“轻量化”的要求。对于124 Spider,我们可以粗略地看作是一个具有一定整体刚性的底层车架,上面再套上同样也具备一定刚性的车身外壳。

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    为了尽量减少车身外壳的受力,使得车身可以做得更加轻,124 Spider还采用了这种价位车子里极其少见的前悬架:低位双叉臂。这跟普通车子里常见的高位双叉臂是两码事。低位双叉臂使得MX-5车壳受到来自前悬架的力,只作用在减振柱那里。在下一章谈悬架的章节里我们会仔细分析。

    说到“轻量化”,马自达的工程师可谓是在MX-5(和124 Spider)上绞尽脑汁。除了上面提到的战略层面的措施之外,最新这一代MX-5和(和124 Spider)还有以下细节:

1. 车身采用比例可观的铝合金材料:车头翼子板、发动机舱盖、尾厢盖、防滚架、驾驶舱后方隔板、前悬架、油底壳护板、变速箱通道横构件、前后防撞梁等等,全部为铝合金材质;

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2. 其余使用钢材的部件,高强度钢的强度全面提升(用更薄更轻的钢材达到同样甚至更好的刚度);

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3. 每个车轮的紧固螺栓,从上一代的5根减为4根;

4. 前悬架弹簧更小巧和轻质;

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5. 改用电动助力转向,省掉液压管道、液压泵的重量

    您看,上面这些地方有的可以说是微不足道,但重量却是这样一点一滴地省出来的。尽管车身减重效果明显,但这并不意味着124 Spider/MX-5在设计过程中不考虑碰撞安全性。跟普通的承载式车身轿车类似,124 Spider/MX-5的溃缩区、纵梁传力结构这些,该有的还是有。

    由于124 Spider/MX-5仍然属于敞篷车的设计,它车架的受力模型更加趋向于一个二维平面结构,而并非像普通轿车那样的三维立体骨架的样式,因此它车身的扭转刚度肯定是不太好的。尽管它有那根坚固的中梁,并且中梁的两端都以“L”的形状通过四根粗壮的螺栓紧固,但它只对车身纵向的抗扭强度有所贡献;对于轴向沿车体对角线位置的扭转刚度来讲,作用不大。因此124 Spider/MX-5的扭转刚度,绝大部分靠车身来提供。

    总的来讲,124 Spider/MX-5采用了中梁式架构、低位双叉臂设计,它整个车身的力学模型都跟我们目前常见的轿车(包括从轿车底盘发展成的跑车)具有本质上的不同。这种架构常见于超跑(比如LFA)、或者高档的双门GT上。124 Spider/MX-5在美国市场的起价连25000美元都不到,能在这个价位上提供类似架构的,目前市场上就只有124 Spider和MX-5这两款车了。

    从另一方面来考虑,124 Spider/MX-5采取中梁式架构也是迫不得已——假如它不这样干,类似的车重采用轿车那样的纯承载式设计,那它的车身刚性将会比现在的更差。由于中梁式平台无法跟轿车共享,对于销量不大的车型,开发成本变得相对高昂,利润率低。我们越是仔细分析124 Spider/MX-5的架构细节,就越能体会到马自达能在这种价位的车子上实现出来,并且二十多年都坚持下来,这相当难能可贵。

悬架

    前面提到过124 Spider/MX-5的前悬架,采用的是同价位车子里极其少见的低位双叉臂设计,并且几乎是全铝的构造。这种形式的悬架一般在超跑或者专业赛车上才能见到。

菲亚特(进口) 菲亚特124 2016款 Spider

    我们在很多轿车上见到所谓的“双叉臂悬架”,其实是属于高位双叉臂这种形式。它的特点是上A臂连接在减振器支柱塔上。这样做的好处是尺寸比较紧凑,发动机舱里可以留下更多空间。

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    虽说空间省下来了,但高位双叉臂的缺点也很明显:比如说前悬架所受到的路面冲击力,还是会直接传给支柱塔,因此它对车身刚度要求较高;另外由于上A臂位置高,前悬架必须采用高挑的转向节,导致非簧载质量增大,这也会影响操控。所以权衡利弊,124 Spider/MX-5采用跑车里传统的低位双叉臂设计。

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    低位双叉臂的特点是:上下两根A臂都连接在前副车架上,因此124 Spider/MX-5的上层车身不会受到这方面的力,有效地减轻了车身刚性需求上的压力。另外,低位双叉臂可以使用体积小巧轻盈的转向节,这能显著地提升车子的操控。

    总结一下,124 Spider/MX-5的前悬架:为了达到轻量化的目标,车子采用了中梁架构,并且上层车身的刚度不必也无法做得太强;这就导致了它不能采用轿车里常见的高位双叉臂设计,只能采用传统的低位双叉臂前悬架。但这反而是好事:低位双叉臂给予了车子优良的操控特性。

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    后悬架可以统称为多连杆的形式,不过124 Spider/MX-5这个后悬是属于偏向性能的类型,因为它这个所谓的“多连杆”,实际上是衍生自双叉臂的构造。仔细察看就能发现,它把上下两个A臂各自拆分成两根连杆,外加一根连杆来控制束角,五根连杆刚好控制了车轮六个自由度中的五个。

    值得一提的是,虽然124 Spider悬架的几何方案跟MX-5是一模一样的。但是两者的减振器、还有防倾杆都是不同的,因此通过试驾,我感觉到它们悬架的软硬、过弯时的侧倾程度都有明显不同。

    车轮的尺寸很“袖珍”,前/后轮都是195/50R16,不过124 Spider本身体形也很小,因此看上去总体视觉效果还行。

菲亚特(进口) 菲亚特124 2016款 Spider

    刹车系统采用单活塞浮动式卡钳;刹车盘尺寸也比较小,前/后轮都是279mm直径的刹车盘,前轮是通风盘,后轮是实心盘。这个配置看上去一般,但刹车装置不可貌相。从后面性能测试一节您能看到,124 Spider的刹车性能很不错。

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1 /主打意大利设计 2 /内饰基本照搬MX-5 3 /底盘/悬架技术解析 4 /动力、传动有自己特色 5 /操控出色,涡轮迟滞明显