解析5種常見懸掛

懸掛的概念和分類

  首先讓我們來了解一下什麽是懸掛:懸掛是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱,懸架的主要作用是傳遞作用在車輪和車身之間的一切力和力矩,比如支撐力、製動力和驅動力等,並且緩和由不平路麵傳給車身的衝擊載荷、衰減由此引起的振動、保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動載荷。典型的汽車懸掛結構由彈性元件、減震器以及導向機構等組成,這三部分分別起緩衝,減振和力的傳遞作用。絕大多數懸掛多具有螺旋彈簧和減振器結構,但不同類型的懸掛的導向機構差異卻很大,這也是懸掛性能差異的核心構件。根據結構不同可分為非獨立懸掛和獨立懸掛兩種。

全麵解析五款常見懸掛—麥弗遜式獨立懸掛
奧迪運動轎車S4前後均采用了獨立懸掛

  非獨立懸掛由於是用一根杆件直接剛性地連接在兩側車輪上,一側車輪受到的衝擊、振動必然要影響另一側車輪,這樣自然不會得到較好的操縱穩定性及舒適性,同時由於左右兩側車輪的互相影響,也容易影響車身的穩定性,在轉向的時候較易發生側翻。獨立懸掛底盤紮實感非常明顯。由於采用獨立懸掛汽車的兩側車輪彼此獨立地與車身相連,因此從使用過程來看,當一側車輪受到衝擊、振動後可通過彈性元件自身吸收衝擊力,這種衝擊力不會波及另一側車輪,使得廠家可在車型的設計之初通過適當的調校使汽車在乘坐舒適性、穩定性、操縱穩定性三方麵取得合理的配置。選用獨立懸掛汽車一般來說其操控性和舒適性均要明顯好於選用非獨立懸掛的汽車。

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多連杆懸掛是獨立懸掛的典型代表

  懸掛把車架與車輪彈性地聯係起來,關係到汽車的多種使用性能,是汽車最重要的三大總成之一(其它兩個分別是:發動機和變速箱)。從結構上看,汽車懸掛僅是由一些杆、筒以及彈簧等簡單構件組成,但汽車懸掛卻是一個非常難達到完美要求的汽車總成,這是因為懸架既要滿足汽車操縱穩定性的要求,又要保證汽車的舒適性要求,而這兩方麵又是相互矛盾的。為了取得良好的舒適性,需要大大緩衝汽車的震動,這樣彈簧就要設計得軟些,但彈簧軟了卻容易使汽車發生刹車“點頭”、加速“抬頭”以及嚴重側傾偏向,不利於汽車的轉向,容易導致汽車操縱不穩定等。

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邁騰原型車大眾帕薩特B6前後懸掛示意圖

  懸掛的構件雖然簡單但參數的確定卻相當的複雜,廠家不但要考慮汽車的舒適性,操控穩定性還要考慮到成本問題。基於這三個問題不同廠家有不同的傾向性策略。也就產生了國內現在比較常見的五種懸掛:麥弗遜式獨立懸掛、雙叉臂式獨立懸掛、單縱臂扭杆梁式半獨立懸掛、連杆支柱式獨立懸掛、多連杆式獨立懸掛。下麵就讓我們來逐一分析以上五款國內常見懸掛。


1.  連杆支柱懸掛
全麵解析5種常見懸掛—連杆支柱懸掛
連杆支柱懸掛

  連杆支柱懸掛嚴格意義上來說沒有這種稱謂,但是隨著國內廣州豐田凱美瑞的熱銷(凱美瑞采用了這種懸掛),連杆支柱這個名字被越來越多的人熟悉,我們也就姑且把這種懸掛稱為連杆支柱懸掛。

全麵解析5種常見懸掛—連杆支柱懸掛
剛剛上市的漢蘭達采用連杆支柱後懸掛

  上一期說過拖曳臂式懸掛係統的最大優點是左右兩輪的空間較大,而且車身的外傾角沒有變化,避震器不發生彎曲應力,所以摩擦小。但當其刹車時除了車頭較重會往下沉外,拖曳臂懸掛的後輪也會往下沉平衡車身,無法提供精準的幾何控製,所以某些車廠就會結合一些連杆來解決,就形成了複雜的多連杆懸掛——連杆支柱式懸掛

全麵解析5種常見懸掛—連杆支柱懸掛
連杆支柱懸掛

  連杆支柱與麥弗遜懸掛一樣,用來支撐車體也是減振器支柱,他把減振器,減振彈簧組裝在一個總成中。連杆支柱懸掛也有一跟粗大的減振器支柱,與麥弗遜懸掛的主要區別在於,懸掛下部與車身連接的A字型控製臂改成了三根連杆定位。轉彎時產生的橫向力來,主要由減振器支柱和橫拉杆來承擔。它具有與麥弗遜懸掛相近的操控性能,又有比麥弗遜懸掛更高的連接剛度和相對較好的抗側傾性能。但是同樣也存在麥弗遜懸掛的缺點,就是穩定性不好,轉向側傾還是較大,需要加裝平衡杆來減小轉向側傾。

相對縱臂扭轉梁來說,它達到了全獨立懸掛的結構要求,並且運動部件質量輕,懸掛響應性好,舒適性和操控性要優於縱臂扭轉梁的,但比真正的多連杆懸架要差一些。不過其占有空間小於真正的多連杆式懸掛,成本也低於多連杆懸掛故被不少廠家采用。國內采用這種後懸掛的主要有昌河鈴木利亞納東風悅達起亞賽拉圖,北京現代伊蘭特、廣州豐田凱美瑞等。

  連杆支柱懸掛:

  主要優點:結構簡單、占用空間較小、製造成本較低。

  主要缺點:橫向剛度依然有限、穩定性不佳、容易加劇前驅車的轉向不足特性

  適用車型:中檔車的後懸掛。

 2.  拖曳臂式懸掛 

全麵解析5種常見懸掛—拖曳臂式懸掛
加裝了防傾杆拖曳臂式懸掛

  拖曳臂式懸掛我們姑且稱之為半獨立懸掛,從懸掛的大分類來看,所有的懸掛可以被分成兩大類,即:獨立懸掛和非獨立懸掛。但是在但縱臂扭轉梁懸掛上,這兩個分類變得有些模糊。從懸掛結構來看屬於不折不扣的非獨立懸掛,因為左右縱向搖臂被一跟粗大的扭轉梁焊接在一起,但是從懸掛性能來看,這種懸掛實現的是具有更高穩定性的全拖式獨立懸掛的性能。

全麵解析5種常見懸掛—拖曳臂式懸掛
中小型車大多采用拖曳臂式懸掛

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典型的拖曳臂式後懸掛

  拖曳臂式懸掛本身具有非獨立懸掛的存在的缺點但同時也兼有獨立懸掛的優點,拖曳臂式懸掛的最大優點是左右兩輪的空間較大,而且車身的外傾角沒有變化,避震器不發生彎曲應力,所以摩擦小。這種懸掛的舒適性和操控性均有限,當其刹車時除了車頭較重會往下沉外,拖曳臂懸掛的後輪也會往下沉平衡車身,無法提供精準的幾何控製。
不同廠家對這種懸掛的稱謂不同:如:縱臂扭轉梁獨立懸掛,縱臂扭轉梁非獨立懸掛,H型縱向擺臂懸掛等等。歸根結底他們都是同一種懸掛結構——拖曳臂式懸掛,隻是調教稍有不同。

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大眾甲殼蟲采用拖曳臂式後懸掛

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最近異常火熱的卡羅拉也是采用拖曳臂式後懸掛

  在拖曳臂式懸掛的設計過程中,橫梁在縱臂上的安裝位置不同其表現出來的性能會非常的大,若橫梁安裝越靠近縱臂與車身的連接點(圖中帶三個螺栓的地方),車子的舒適性就會越好但轉彎時的側傾也會大些。若橫梁的安裝在越靠近縱臂接近車輪中心,舒適性能會大打折扣,表現出來的特性則是以通過性和承載性為主。也更接近整體橋的設計。國內采用拖曳臂式後懸掛的主要有:東風標致206、廣州本田飛度、一汽豐田卡羅拉、上海大眾桑塔納等。

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采用拖曳臂式懸掛的還有大家熟知的桑塔納

全麵解析5種常見懸掛—拖曳臂式懸掛
飛度、206等小車多采用拖曳臂式後懸掛

  單縱臂扭杆梁式懸掛(俗稱拖曳臂式懸掛):

  主要優點:結構簡單實用、占用空間最小、製造成本低 。

  主要缺點:承載性能差、抗側傾能力較弱、減震性能差、舒適性有限

  適用車型:中小型汽車、低端SUV後懸掛

3.  多連杆獨立懸掛

全麵解析5種常見懸掛—多連杆獨立懸掛

典型的多連杆獨立懸掛結構圖

  多連杆獨立懸掛,可分為多連杆前懸掛和多連杆後懸掛係統。其中前懸掛一般為3連杆或4連杆式獨立懸掛;後懸掛則一般為4連杆或5連杆式後懸掛係統,其中5連杆式後懸掛應用較為廣泛。

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奔馳S級的多連杆前懸掛

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以舒適性著稱的豪華車奔馳S級采用多連杆懸掛

  多連杆懸掛能實現主銷後傾角的最佳位置,大幅度減少來自路麵的前後方向力,從而改善加速和製動時的平順性和舒適性,同時也保證了直線行駛的穩定性,因為由螺旋彈簧拉伸或壓縮導致的車輪橫向偏移量很小,不易造成非直線行駛。在車輛轉彎或製動時,多連杆懸掛結構可使後輪形成正前束,提高了車輛的控製性能,減少轉向不足的情況。

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奔馳E級的多連杆後懸掛

  多連杆懸掛在收縮時能自動調整外傾角,前束角以及使後輪獲得一定的轉向角度。通過對連接運動點的約束角度設計使得懸掛在壓縮時能主動調整車輪定位(這個設計自由度非常大),能完全針對車型做匹配和調校以最大限度的發揮輪胎抓地力從而提高整車的操控極限。
多連杆懸掛結構想對複雜,材料成本、研發實驗成本以及製造成本遠高於其它類型的的懸掛、而且其占用空間大,中小型車出於成本和空間考慮極少使用這種懸掛。但多連杆式懸掛舒適性能是所有懸掛中最好的,操控性能也和雙叉臂式懸掛難分伯仲,高檔轎車由於空間充裕、且注重舒適性能何操控穩定性,所以大多使用多連杆懸,可以說多連杆懸掛是高檔轎車的絕佳搭檔。
國內前後懸掛均采用多連杆的車型有:北奔-戴克奔馳E級轎車、華晨寶馬的3係及5係轎車、一汽大眾奧迪A4A6L;采用多連杆前懸掛的車型有上海大眾帕薩特領域;采用多連杆後懸掛的有長安福特福克斯、一汽大眾速騰、廣州本田雅閣、上海通用君越、一汽豐田皇冠及銳誌、一汽轎車馬自達6、東南汽車三菱戈藍等。

4.  雙叉臂式獨立懸掛

全麵解析5種常見懸掛—雙叉臂式獨立懸掛

典型的雙叉臂式獨立懸掛結構圖

  雙叉臂式懸掛又稱雙A臂式獨立懸掛,雙叉臂懸掛擁有上下兩個叉臂,橫向力由兩個叉臂同時吸收,支柱隻承載車身重量,因此橫向剛度大。雙叉臂式懸掛的上下兩個A字形叉臂可以精確的定位前輪的各種參數,前輪轉彎時,上下兩個叉臂能同時吸收輪胎所受的橫向力,加上兩叉臂的橫向剛度較大,所以轉彎的側傾較小。

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阿爾法·羅密歐159的前懸采用了雙叉臂式懸掛

全麵解析5種常見懸掛—雙叉臂式獨立懸掛
大眾途銳的雙叉臂懸掛結構圖

  雙叉臂式懸掛通常采用上下不等長叉臂(上短下長),讓車輪在上下運動時能自動改變外傾角並且減小輪距變化減小輪胎磨損,並且能自適應路麵,輪胎接地麵積大,貼地性好。

全麵解析5種常見懸掛—雙叉臂式獨立懸掛
雙叉臂式懸掛運動性出色,為法拉利、瑪莎拉蒂等超級跑車所運用

  相比麥弗遜式懸掛雙叉臂多了一個上搖臂,不僅需要占用較大的空間,而且其定位參數較難確定,因此小型轎車的前橋出於空間和成本考慮一般不會采用此種懸掛。但其具有側傾小,可調參數多、輪胎接地麵積大、抓地性能優異,因此絕大部分純正血統的跑車的前懸掛均選用雙叉臂式懸掛,可以說雙叉臂式懸掛是為運動而生的懸掛,法拉利瑪莎拉蒂等超級跑車以及F1方程式賽車均采用了雙叉臂式前懸掛。

全麵解析5種常見懸掛—雙叉臂式獨立懸掛
全麵解析5種常見懸掛—雙叉臂式獨立懸掛
一汽豐田皇冠和銳誌也都采用了雙叉臂式前懸掛

  國內采用雙叉臂式前懸掛的轎車主要有一汽豐田皇冠和一汽豐田銳誌,以及奧迪的豪華SUV Q7、大眾途銳

另外需要說明的是,雙橫臂式懸掛和雙叉臂式懸掛有著許多的共性,隻是結構比雙叉臂式簡單些可以稱之為簡化版的雙叉臂式懸掛。同雙叉臂式懸掛一樣雙橫臂式懸掛的橫向剛度也較大,一般也采用上下不等長搖臂設置。

全麵解析5種常見懸掛—雙叉臂式獨立懸掛
後懸采用雙橫臂式懸掛的思域具有不錯的運動性

全麵解析5種常見懸掛—雙叉臂式獨立懸掛
全麵解析5種常見懸掛—雙叉臂式獨立懸掛
賣的很好的中型轎車本田雅閣和馬自達6都采用了雙橫臂前懸掛

  雙橫臂式懸掛設計偏向運動性,其性能優於麥弗遜式式懸掛、但比起真正的雙叉臂式懸掛以及多連杆前懸掛要稍差一些。國內采用雙橫臂式前懸掛的主要有:廣州本田雅閣、一汽轎車馬自達6以及北京奔馳-戴克的克萊斯勒300C。而采用雙橫臂式後懸掛的有東風本田思域。

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大眾豪華SUV途銳前後懸均采用了雙叉臂式獨立懸掛

  主要優點:橫向剛度大、抗側傾性能優異、抓地性能好、路感清晰;

  主要缺點:製造成本高、懸架定位參數設定複雜;

  適用車型:運動型轎車、超級跑車以及高檔SUV前後懸架。

5.  麥弗遜式獨立懸掛

全麵解析五款常見懸掛—麥弗遜式獨立懸掛

典型的麥弗遜式前懸掛示意圖


編後語

  麥弗遜式懸掛是當今世界用的最廣泛的轎車前懸掛之一。麥弗遜式懸掛由螺旋彈簧、減震器、三角形下擺臂組成,絕大部分車型還會加上橫向穩定杆。主要結構簡單的來說就是螺旋彈簧套在減震器上組成,減震器可以避免螺旋彈簧受力時向前、後、左、右偏移的現象,限製彈簧隻能作上下方向的振動,並可以用減震器的行程長短及鬆緊,來設定懸掛的軟硬及性能。

全麵解析五款常見懸掛—麥弗遜式獨立懸掛

典型的麥弗遜式懸掛

  麥弗遜式懸掛結構簡單所以它輕量、響應速度快。並且在一個下搖臂和支柱的幾何結構下能自動調整車輪外傾角,讓其能在過彎時自適應路麵,讓輪胎的接地麵積最大化,雖然麥弗遜式懸架並不是技術含量很高的懸架結構,但麥弗遜式懸掛在行車舒適性上的表現還是令人滿意,不過由於其構造為直筒式,對左右方向的衝擊缺乏阻擋力,抗刹車點頭作用較差,懸掛剛度較弱,穩定性差,轉彎側傾明顯。

全麵解析五款常見懸掛—麥弗遜式獨立懸掛
標致307就采用了麥弗遜式獨立懸掛

全麵解析五款常見懸掛—麥弗遜式獨立懸掛
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廣州本田飛度一汽豐田卡羅拉
全麵解析五款常見懸掛—麥弗遜式獨立懸掛
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上海通用別克君越一汽大眾邁騰

  由於其占用空間小適合小型車以及大部分中型車使用國內常見的廣州本田飛度、東風標致307、一汽豐田卡羅拉、上海通用君越、一汽大眾邁騰等前懸掛均采用了麥弗遜式獨立懸掛。

  需要特別說明的是作為超級跑車的保時捷911也采用了麥弗遜式前懸掛,這足以證明這款懸掛具有廣泛的適應性。

全麵解析五款常見懸掛—麥弗遜式獨立懸掛
德係跑車代言人保時捷911也采用麥弗遜式前懸掛

  主要優點:結構簡單、占用空間小、響應較快、製造成本低。

  主要缺點:橫向剛度小、穩定性不佳、轉彎側傾較大。

  適用車型:中小型轎車、中低端SUV前懸架。

  現在幾乎所有轎車的前輪都采用獨立懸掛,後輪雖然比前輪采用獨立懸掛的要少,但中、高級轎車一般都是四輪獨立懸掛且後懸掛大多采用了多連杆懸掛。

  至於那款汽車的綜合表現更好則是一個很難確定的問題,汽車操控性能的優劣不僅僅在於懸掛的固有特性還在於廠商調教的功底。但即使懸掛調教再好也無法跳躍級別達到更高級別懸掛的特性,所以汽車懸掛的選型基本上可以初步框定汽車的操控性能和舒適性能。消費者也就可以從汽車的懸掛選型初步判斷汽車操控性能和舒適性的優劣。


(本文為汽車探索原創稿件)

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