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理想汽车下摆臂用塑料件 到底是简配还是高配 「理想one 悬挂改装」
2023-04-24 11:48:42
最近微博上很多人讨论理想汽车下摆臂用塑料件，一些人认为这是简配，为了省成本已经不顾车主安全了;但也有人觉得不必大惊小怪，这是特殊复合材料，非普通塑料可比，而且成本比金属材料还高。
关于这两种说法各有各的理由，但笔者认为，后一种可能更理性一点。
可能很多小白不明白“下摆臂”是什么，这么说吧，我们平时所说的断轴，其实就是断的下摆臂。下摆臂连接着悬架与轮胎，是车身的主要支撑机构。当然，前下摆臂还承担转向功能，双重压力下更容易断裂。
而一般摆臂材料常用的是双层冲压钢板，好一点的车型会采用铸造铝合金，一些运动型车辆、豪华车甚至采用锻造铝合金。
至于把如此重要的零部件材料换成塑料，听起来确实有点吓人，它能撑起理想近两吨重的车身吗?寿命怎么样呢?
其实这些问题工程师早就替你考虑到了。
首先我们要明白这个塑料非普通塑料，而是Hybrid Control Arm，简单来说就是金属复合材料控制臂，从韩国进口而来。
摆臂由复合材料包裹高强钢，就像韧带附着在骨头上，既增加了整体强度，也弥补了金属韧性的不足。
而复合材料主要成分则是PA6(尼龙) GF50%(玻纤)。
玩过RC汽车模型的就知道，尼龙的优点很多，强度高，韧性好，耐腐蚀、易加工、轻巧、自润滑。
但尼龙的缺点也明显，刚度略逊于金属，拉伸强度、弯曲强度等也会随着温度和吸水率的升高而降低，同时低温脆性大。
所以工程师在其中加入了玻纤材料来提高PA6的性能，玻纤太少起不到加强作用，太多加工时的流动性不好材料发脆。
而理想下摆臂的复合材料采用的是巴斯夫的专利技术，基材为PA6，加入50%的GF。从下图可以看出它在热胀冷缩方面的性能，膨胀量介于铝合金和钢之间，收缩量小于铝合金，可以说很稳定，受温度影响很小。
至于强度和寿命怎么样?我从理想官方那里拿到一些数据。
产品强度上，复合材料侧向屈曲可以做到 100KN以上，约相当于7倍的理想one的满载前轴载荷，同等边界下的铝摆臂约在70kN左右。
据说这个摆臂内部加强筋是通过巴斯夫专用CAE工具Ultrasim开发，可以按照设计需求强化任意点结构，完全无死角，这是金属材料工艺无法做到的。
耐久上暂无明确对比，但理想方面表示，进行了多轮的台架和路试验证，可以实现整车全生命周期。对于材料本身，其热变形系数接近于钢材质，在 120℃环境下，存放 11 年其机械性能基本没有什么损失;低温下(-30℃)材料本身抗拉强度会提升 45%。
其实在量产车上使用塑料摆臂也不是理想开的头，此前特斯拉从Model X到Model 3，一直在使用塑料前上叉臂，这么多年没听说因为强度出问题，反而是铝合金摆臂出现过断裂的情况。
科尔维特C5-C7跑车的叶片簧也是复合材料造的，用了20多年;还有最新的 Volvo Xc90/s90等，所以材料稳定性、抗老化性能以及适应环境的能力基本不用担心。
甚至你还可以去找找外围资料例如飞机机翼材料，空客A380的中央翼盒就使用了复合材料，后来B787和A350飞机甚至在机翼主要结构上采用碳纤维复合材料，也可以归为塑料一类。
那么采用复合材料下摆臂有哪些好处呢?
首先是降低簧下质量，汽车设计中一直有种说法叫“簧下一公斤簧上十公斤”，就是说簧下质量减轻一公斤效果相当于簧上质量减轻十公斤，当然或许有夸张，但它依然说明了减轻簧下质量的重要性。
尼龙与铝合金材料的密度比1.2：2.7，即使尼龙用料更多，重量依然轻于传统金属材料。较小的簧下质量可以让汽车悬架反应更迅速，有利于提升车辆动态性能。
同时，从下图可以看出，相比铝合金，复合材料可以在震动衰减时间上缩短2-3倍，有利于提升车辆舒适性。
其次，复合材料下摆臂拥有更低的球销力矩(传统的为5~10Nm，复合材料可以降低到 0.5~4Nm)，可以降低悬架内摩擦，为驾驶者提供更轻盈的手感。
此外，下摆臂集成了转向球头，包裹性也更好，不容易脱出。唯一需要考虑的是它的维修费用，一旦球头损坏可能需要连同摆臂一体更换。
最后还有一个好处耐腐蚀，可以很好地避免传统电泳钢摆臂受到碎石冲击造成的漆膜破损问题。厂家提供了一张路测两万公里的理想ONE的下摆臂照片，它看起来除了有点脏以外，几乎没什么磨损和伤痕。
至于成本，复合塑料成本真的会低于金属材料吗?
其实一点都不便宜，参考市场价格，钢板大概6元/kg，铝合金14元/kg，PA6要20元/kg，PA6 GF50要50元/kg。
当然，有人说复合材料加工成本低于金属，此外复合材料密度低，重量轻，所以材料成本也低。目前没有明确的数据表明谁成本更高，但理想方面表示，复合材料下摆臂成本要高于目前的钢制冲压和普通铝合金铸造件，但是比锻造铝合金件还是便宜一些的。
最后，你可能还想问，既然复合材料有这么多优势，为什么豪华车不采用，例如劳斯莱斯，它们完全不用考虑成本。
你懂不懂什么叫金属质感?毕竟再高档的塑料也是塑料，特别当它与普通塑料完全看不出差别的时候……
