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外表看似简单的悬挂系统综合多种作用力,决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性,是现代轿车十分关键的部件之一。
悬挂系统的组成
一、弹簧
悬挂弹簧
弹簧式用来缓冲震动的装置。
利用弹簧的变型来吸收能量。
常见的弹簧型式为圈形弹簧,其它被使用在汽车上的弹簧还有板片弹簧和扭力杆弹簧二种。
二、避震器
图中绿色的装置为避震器
避震器是用来缓冲震动,并且吸收能量的装置。
避震器内部藉由液体或气体产生压力来推动阀体,以吸收震动的能量,并且减缓震动的作用。
采用气压方式的避震器,其价格一般都比采用油压方式者高。
少部份高价位的避震器会采取液、气压共享的设计。
三、防倾杆
防倾杆
将杆件的二端分别连结在左、右悬挂装置上面,当左、右侧的轮子分别上下移动时,会产生扭力并使杆件自体产生扭转,利用杆件受力所产生的反作用力去使车子的左、右二边维持相近的高度。
因此防倾杆亦称为扭力杆、防倾扭力杆、平衡杆、扭力平衡杆、平稳杆等等名称。
四、连杆
连杆
连杆是用来连结车轮与车身的杆子。
连杆的形状可以是一支外形简单的圆杆,也可能是以钢板制成的一个结构体。
悬挂系统的分类
非独立悬挂系统
非独立悬挂系统
非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端,当一边车轮跳动时,另一侧车轮也相应跳动,使整个车身振动或倾斜;
独立悬挂的车轴分成两段,每只车轮由螺旋弹簧独立安装在车架下面,当一边车轮发生跳动时,另一边车轮不受影响,两边的车轮可以独立运动,提高了汽车的平稳性和舒适性。
威麟X5采用非承载式车身和前双叉臂后整体桥非独立悬挂形式
非独立悬挂系统的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面。
非独立悬挂系统具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但是其舒适性及操纵稳定性都较差。
独立悬挂系统
帕萨特采用前麦弗逊独立悬挂
由于现代人对车子乘坐舒适性及操纵安定性的要求愈来愈高,所以非独立悬挂系统已渐渐被淘汰。
而独立悬挂系统因其车轮触地性良好、乘坐舒适性及操纵安定性大幅提升、左右两轮可自由运动,轮胎与地面的自由度大,车辆操控性较好等优点目前被汽车厂家普遍采用。
采用独立悬挂的保时捷
独立悬挂系统其优点是,质量轻,减少了车身受到的冲击,并提高了车轮的地面附着力;
可用刚度小的较软弹簧,改善汽车的舒适性;
可以使发动机位置降低,汽车重心也得到降低,从而提高汽车的行驶稳定性。
独立悬挂
左右车轮单独跳动,互不相干,能减小车身的倾斜和震动。
不过,独立悬挂系统存在着结构复杂、成本高、维修不便的缺点。
现代轿车大都是采用独立式悬挂系统,按其结构形式的不同,常见的独立悬挂系统有多连杆式悬挂系统、麦佛逊式悬挂系统、双叉臂式悬挂系统等等。
在当今轿车中大多都采用独立悬挂,而独立悬挂的种类也很多,我们就来重点介绍一下独立悬挂里面的种类。
在独立悬挂系统中,有许多种分类和叫法,譬如像麦弗逊、多连杆、双叉臂、横臂式、纵臂式等等,都是独立悬挂里面的种类。
横臂式悬挂系统示意图
横臂式独立悬挂
横臂式悬挂系统是指车轮在汽车横向平面内摆动的独立悬挂系统,按横臂数量的多少又分为双横臂式和单横臂式悬挂系统。
双横臂悬挂
单横臂式具有结构简单,侧倾中心高,有较强的抗侧倾能力的优点。
但随着现代汽车速度的提高,侧倾中心过高会引起车轮跳动时轮距变化大,轮胎磨损加剧,而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大,导致后轮外倾增大,减少了后轮侧偏刚度,从而产生高速甩尾的严重工况。
单横臂式独立悬挂系统多应用在后悬挂系统上,但由于不能适应高速行驶的要求,目前应用不多。
广汽雅阁采用双横臂悬挂
双横臂式独立悬挂系统按上下横臂是否等长,又分为等长双横臂式和不等长双横臂式两种悬挂系统。
等长双横臂式悬挂系统在车轮上下跳动时,能保持主销倾角不变,但轮距变化大,造成轮胎磨损严重,现已很少用。
东风本田采用双横臂悬挂
对于不等长双横臂式悬挂系统,只要适当选择、优化上下横臂的长度,并通过合理的布置、就可以使轮距及前轮定位参数变化均在可接受的限定范围内,保证汽车具有良好的行驶稳定性。
目前不等长双横臂式悬挂系统已广泛应用在轿车的前后悬挂系统上,部分运动型轿车及赛车的后轮也采用这一悬挂系统结构。
纵臂式独立悬挂系统
纵臂式独立悬挂系统是指车轮在汽车纵向平面内摆动的悬挂系统结构,又分为单纵臂式和双纵臂式两种形式。
双纵臂式悬挂系统的两个摆臂一般做成等长的,形成一个平行四杆结构,这样,当车轮上下跳动时主销的后倾角保持不变。
双纵臂式悬挂系统多应用在转向轮上。
哈弗M1采用纵臂式独立悬挂系统
纵臂式独立悬挂系统
单纵臂式悬挂系统当车轮上下跳动时会使主销后倾角产生较大的变化,因此单纵臂式悬挂系统不用在转向轮上。
这种单臂式悬挂系统已经很少在现代轿车上使用了。
多连杆式独立悬挂系统
多连杆悬挂
多连杆独立悬挂,可分为多连杆前悬挂和多连杆后悬挂系统。
其中前悬挂一般为3连杆或4连杆式独立悬挂;
后悬挂则一般为4连杆或5连杆式后悬挂系统,其中5连杆式后悬挂应用较为广泛。
马自达3采用了前多连杆悬挂
多连杆式悬挂系统是由(3—5)根杆件组合起来控制车轮的位置变化的悬挂系统。
多连杆式能使车轮绕着与汽车纵轴线成二定角度的轴线内摆动,是横臂式和纵臂式的折衷方案,适当地选择摆臂轴线与汽车纵轴线所成的夹角,可不同程度地获得横臂式与纵臂式悬挂系统的优点,能满足不同的使用性能要求。
锐志采用了多连杆悬挂
多连杆式悬挂系统的主要优点是:
车轮跳动时轮距和前束的变化很小,不管汽车是在驱动、制动状态都可以按司机的意图进行平稳地转向。
其不足之处是汽车高速时有轴摆动现象。
君威采用了多连杆悬挂
现在国内采用前后悬挂均采用多连杆的车型有很多,从中级车到高级车都有体现。
譬如奔驰E级轿车、华晨宝马的3系及5系轿车、一汽大众奥迪A4及A6L等等。
采用多连杆后悬挂的车型就太多了,譬如长安福特福克斯、一汽大众速腾、广州本田雅阁、上海通用君越、一汽丰田锐志等等。
连杆支柱式独立悬挂系统
连杆支柱悬挂
连杆支柱式独立悬挂其实是麦弗逊的一个变种,结构特性与麦弗逊是完全相同的。
这种悬挂与前面所说的标准多连杆最大的差别在于,车轮上端不再有连杆作为支撑,无法与标准多连杆相提并论。
这种结构也无法实现多连杆悬挂那么精准的定位和调校,因此它与标准多连杆是无法相提并论的。
赛拉图采用的是连杆支柱悬挂
连杆支柱式其实应用很广,必然有自己的优势,成本低、结构简单、重量轻、占用空间小、舒适性较好等,这恰好是很多普通家用车所追求的,因此它在很多追求舒适性的车型上得到了广泛应用。
别克凯越采用连杆支柱悬挂
从悬挂的价值来说,连杆支柱与多连杆是不可比的,过去大部分厂商都将其直接称作多连杆,后来可能是因为消费者认知的提高,逐步取消了这种称呼,有的改名为二连杆,有的则直接就叫麦弗逊。
海马3采用了连杆支柱悬挂
不过还是会有许多厂商会继续叫做多连杆式独立悬挂,所以大家请擦亮双眼不要让厂商给忽悠了。
麦弗逊式独立悬挂系统
麦弗逊式悬挂
麦弗逊式悬挂是当今世界用的最广泛的轿车前悬挂之一。
麦弗逊式悬挂由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成,绝大部分车型还会加上横向稳定杆。
奥迪A6的麦弗逊式悬挂示意图
主要结构简单的来说就是螺旋弹簧套在减震器上组成,减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象,限制弹簧只能作上下方向的振动,并可以用减震器的行程长短及松紧,来设定悬挂的软硬及性能。
麦弗逊式悬挂系统的车轮也是沿着主销滑动的悬挂系统,与双横臂式悬挂系统相比,麦弗逊式悬挂系统的优点是:
结构紧凑,车轮跳动时前轮定位参数变化小,有良好的操纵稳定性,加上由于取消了上横臂,给发动机及转向系统的布置带来方便。
麦弗逊式悬挂系统多应用在中小型轿车的前悬挂系统上,虽然麦弗逊式悬挂系统并不是技术含量最高的悬挂系统结构,但它仍是一种经久耐用的独立悬挂系统,具有很强的道路适应能力。
空气悬挂系统
与大多数轿车目前采用的传统的不可变高度的螺旋弹簧悬挂系统相比,空气悬挂系统可以根据道路的起伏不同调高或调低底盘高度,使得车辆能够适应多种路况条件下的驾驶需求。
空气悬挂
出于这种设计目的,空气悬挂系统多用于经常在恶劣的路况条件下行驶的越野车上,以保证车辆能够顺利地通过泥泞、涉水、砂石等路面。
空气悬挂系统是一种很先进实用的配置,但是却很容易损坏而且造价很高。
雷克萨斯LX570采用了高低可调空气悬挂
由于系统结构较为复杂,其出现故障的几率和频率要远远高于螺旋弹簧悬挂系统,而用空气作为调整底盘高度的动力,减振器的密封性还需要进一步提高,倘若空气减振器出现漏气,那么整个系统就将处于瘫痪状态。
而且如果频繁地调整底盘高度,还有可能造成气泵系统局部过热,会大大缩短气泵的使用寿命。
大众途锐采用了空气悬挂
目前国内采用这种空气悬挂的车型大多为高级SUV和高级轿车上面,大多数车型都是造价不菲的,属于目前比较小众的悬挂系统。
最后我们在来看看所谓的半独立悬挂系统。
从悬挂结构来看它属于不折不扣的非独立悬挂,因为左右纵向摇臂被一跟粗大的扭转梁焊接在一起,但是从悬挂性能来看,这种悬挂实现的是具有更高稳定性的全拖式独立悬挂的性能。
而我们最常见到和听到的叫法叫做拖曳臂式悬挂。
雷诺采用拖曳臂式悬挂
拖曳臂式悬架是专为后轮而设计的悬架结构,它的构成非常简单,以粗状的上下摆动式拖臂实现车轮与车身或车架的硬性连接,然后以液压减震器和螺旋弹簧充当软性连接,起到吸震和支撑车身的作用,圆柱形或方形横梁则连接左右车轮。
大众甲壳虫采用拖曳臂式悬挂
从拖曳臂悬架的构造来看,由于左右纵摆臂被横梁连接,因此悬架结构依旧还保持着整体桥式的特性,这也就使纵向拖臂所连接的车轮在动态运动中外倾角不会发生变化,由此会使前轮出现转向不足,所以拖曳臂后悬无法为车身的精确操控提供良好的保障。
一汽丰田卡罗拉采用了半独立悬挂
拖曳臂式悬挂本身兼顾了非独立悬挂的缺点,但同时也兼有独立悬挂的优点,拖曳臂式悬挂的最大优点是左右两轮的空间较大,而且车身的外倾角没有变化,避震器不发生弯曲应力,所以摩擦就小。
悦动采用了半独立悬挂
而这种悬挂的舒适性和操控性就不敢恭维了。
不同厂家对这种悬挂的称谓也有所不同。
譬如又叫纵臂扭转梁独立悬挂,纵臂扭转梁非独立悬挂,H型纵向摆臂悬挂等等。
新宝来采用了半独立悬挂
这种所谓的半独立悬挂的主要优点有,结构简单实用、占用空间最小、制造成本低。
而缺点也不少,譬如承载性能差、抗侧倾能力较弱、减震性能差、舒适性有限。
一般这种半独立悬挂都适用与中小型汽车和低端SUV的后悬挂。
最近还有一种悬挂形式被人津津乐道,那就是欧宝汽车工程师发明的“瓦特连杆”的扭杆式后轴。
“瓦特连杆”最初是由英国传奇发明家兼工程师詹姆斯-瓦特所发明的,用于连接蒸汽机车轮于轮的一根连杆,起到联动作用。
瓦特连杆”的扭杆式后轴示意图
其实这种悬挂形式就是个妥协的产物,为了节省造车成本,才用了这种用“瓦特连杆”与拖曳臂半独立悬挂相结合的形式,因为是在原有拖曳臂主体上增加了两个连杆机构,只是小幅度改善了后悬挂的性能,主体扭力梁在承受变形的同时,仍需要作为瓦特连杆的支点作用,相互存在干涉性,并不能完全等同于独立悬挂。
由于先天本质上的局限性,“瓦特连杆式”并没有多连杆独立悬挂实在。
别克英朗采用了“瓦特连杆”的扭杆式后轴
所以大家选车时千万不要听信经销商所说的“瓦特连杆”的扭杆式悬挂等同于多连杆独立式悬挂设计,这两者真的是有很大的区别。
结语:
为了以后大家在买车时,不被销售人员所忽悠,我们简单的介绍了一下现在比较常见的现代汽车的悬挂系统,希望对那些即将买车或者已经买了车还不知道自己车的悬挂系统的车友们,提供一些帮助。
在广大车友当中肯定也会有一些行家和专业人士,如果你有什么见解或者文中提到一些东西你有不同的见解,也希望能指出来,为广大车友提供帮助。
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