理想汽車下擺臂用塑料件，到底是簡(jiǎn)配還是高配？

Lab觀察

導(dǎo)讀

此塑料非彼塑料，請(qǐng)勿大驚小怪。

文/田忠朝

最近微博上很多人討論理想汽車下擺臂用塑料件，一些人認(rèn)為這是簡(jiǎn)配，為了省成本已經(jīng)不顧車主安全了；但也有人覺(jué)得不必大驚小怪，這是特殊復(fù)合材料，非普通塑料可比，而且成本比金屬材料還高。

關(guān)于這兩種說(shuō)法各有各的理由，但筆者認(rèn)為，后一種可能更理性一點(diǎn)。

可能很多小白不明白“下擺臂”是什么，這么說(shuō)吧，我們平時(shí)所說(shuō)的斷軸，其實(shí)就是斷的下擺臂。下擺臂連接著懸架與輪胎，是車身的主要支撐機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，前下擺臂還承擔(dān)轉(zhuǎn)向功能，雙重壓力下更容易斷裂。

而一般擺臂材料常用的是雙層沖壓鋼板，好一點(diǎn)的車型會(huì)采用鑄造鋁合金，一些運(yùn)動(dòng)型車輛、豪華車甚至采用鍛造鋁合金。

至于把如此重要的零部件材料換成塑料，聽(tīng)起來(lái)確實(shí)有點(diǎn)嚇人，它能撐起理想近兩噸重的車身嗎？壽命怎么樣呢？

其實(shí)這些問(wèn)題工程師早就替你考慮到了。

首先我們要明白這個(gè)塑料非普通塑料，而是Hybrid Control Arm，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是金屬?gòu)?fù)合材料控制臂，從韓國(guó)進(jìn)口而來(lái)。

擺臂由復(fù)合材料包裹高強(qiáng)鋼，就像韌帶附著在骨頭上，既增加了整體強(qiáng)度，也彌補(bǔ)了金屬韌性的不足。

而復(fù)合材料主要成分則是PA6（尼龍）+GF50%（玻纖）。

玩過(guò)RC汽車模型的就知道，尼龍的優(yōu)點(diǎn)很多，強(qiáng)度高，韌性好，耐腐蝕、易加工、輕巧、自潤(rùn)滑。

但尼龍的缺點(diǎn)也明顯，剛度略遜于金屬，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等也會(huì)隨著溫度和吸水率的升高而降低，同時(shí)低溫脆性大。

所以工程師在其中加入了玻纖材料來(lái)提高PA6的性能，玻纖太少起不到加強(qiáng)作用，太多加工時(shí)的流動(dòng)性不好材料發(fā)脆。

而理想下擺臂的復(fù)合材料采用的是巴斯夫的專利技術(shù)，基材為PA6，加入50%的GF。從下圖可以看出它在熱脹冷縮方面的性能，膨脹量介于鋁合金和鋼之間，收縮量小于鋁合金，可以說(shuō)很穩(wěn)定，受溫度影響很小。

至于強(qiáng)度和壽命怎么樣？我從理想官方那里拿到一些數(shù)據(jù)。

產(chǎn)品強(qiáng)度上，復(fù)合材料側(cè)向屈曲可以做到 100KN以上，約相當(dāng)于7倍的理想one的滿載前軸載荷，同等邊界下的鋁擺臂約在70kN左右。

據(jù)說(shuō)這個(gè)擺臂內(nèi)部加強(qiáng)筋是通過(guò)巴斯夫?qū)Ｓ肅AE工具Ultrasim開(kāi)發(fā)，可以按照設(shè)計(jì)需求強(qiáng)化任意點(diǎn)結(jié)構(gòu)，完全無(wú)死角，這是金屬材料工藝無(wú)法做到的。

耐久上暫無(wú)明確對(duì)比，但理想方面表示，進(jìn)行了多輪的臺(tái)架和路試驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)整車全生命周期。對(duì)于材料本身，其熱變形系數(shù)接近于鋼材質(zhì)，在 120℃環(huán)境下，存放 11 年其機(jī)械性能基本沒(méi)有什么損失；低溫下（-30℃）材料本身抗拉強(qiáng)度會(huì)提升 45%。

其實(shí)在量產(chǎn)車上使用塑料擺臂也不是理想開(kāi)的頭，此前特斯拉從Model X到Model 3，一直在使用塑料前上叉臂，這么多年沒(méi)聽(tīng)說(shuō)因?yàn)閺?qiáng)度出問(wèn)題，反而是鋁合金擺臂出現(xiàn)過(guò)斷裂的情況。

科爾維特C5-C7跑車的葉片簧也是復(fù)合材料造的，用了20多年；還有最新的 Volvo Xc90/s90等，所以材料穩(wěn)定性、抗老化性能以及適應(yīng)環(huán)境的能力基本不用擔(dān)心。

甚至你還可以去找找外圍資料例如飛機(jī)機(jī)翼材料，空客A380的中央翼盒就使用了復(fù)合材料，后來(lái)B787和A350飛機(jī)甚至在機(jī)翼主要結(jié)構(gòu)上采用碳纖維復(fù)合材料，也可以歸為塑料一類。

那么采用復(fù)合材料下擺臂有哪些好處呢？

首先是降低簧下質(zhì)量，汽車設(shè)計(jì)中一直有種說(shuō)法叫“簧下一公斤簧上十公斤”，就是說(shuō)簧下質(zhì)量減輕一公斤效果相當(dāng)于簧上質(zhì)量減輕十公斤，當(dāng)然或許有夸張，但它依然說(shuō)明了減輕簧下質(zhì)量的重要性。

尼龍與鋁合金材料的密度比1.2：2.7，即使尼龍用料更多，重量依然輕于傳統(tǒng)金屬材料。較小的簧下質(zhì)量可以讓汽車懸架反應(yīng)更迅速，有利于提升車輛動(dòng)態(tài)性能。

同時(shí)，從下圖可以看出，相比鋁合金，復(fù)合材料可以在震動(dòng)衰減時(shí)間上縮短2-3倍，有利于提升車輛舒適性。

其次，復(fù)合材料下擺臂擁有更低的球銷力矩（傳統(tǒng)的為5~10Nm，復(fù)合材料可以降低到 0.5~4Nm），可以降低懸架內(nèi)摩擦，為駕駛者提供更輕盈的手感。

此外，下擺臂集成了轉(zhuǎn)向球頭，包裹性也更好，不容易脫出。唯一需要考慮的是它的維修費(fèi)用，一旦球頭損壞可能需要連同擺臂一體更換。

最后還有一個(gè)好處耐腐蝕，可以很好地避免傳統(tǒng)電泳鋼擺臂受到碎石沖擊造成的漆膜破損問(wèn)題。廠家提供了一張路測(cè)兩萬(wàn)公里的理想ONE的下擺臂照片，它看起來(lái)除了有點(diǎn)臟以外，幾乎沒(méi)什么磨損和傷痕。

至于成本，復(fù)合塑料成本真的會(huì)低于金屬材料嗎？

其實(shí)一點(diǎn)都不便宜，參考市場(chǎng)價(jià)格，鋼板大概6元/kg，鋁合金14元/kg，PA6要20元/kg，PA6+GF50要50元/kg。

當(dāng)然，有人說(shuō)復(fù)合材料加工成本低于金屬，此外復(fù)合材料密度低，重量輕，所以材料成本也低。目前沒(méi)有明確的數(shù)據(jù)表明誰(shuí)成本更高，但理想方面表示，復(fù)合材料下擺臂成本要高于目前的鋼制沖壓和普通鋁合金鑄造件，但是比鍛造鋁合金件還是便宜一些的。

最后，你可能還想問(wèn)，既然復(fù)合材料有這么多優(yōu)勢(shì)，為什么豪華車不采用，例如勞斯萊斯，它們完全不用考慮成本。

你懂不懂什么叫金屬質(zhì)感？畢竟再高檔的塑料也是塑料，特別當(dāng)它與普通塑料完全看不出差別的時(shí)候……