读懂汽车悬架系统

文:苏州建设交通高等职业技术学校 徐兴振

悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统,而这个结构系统包含了避震器、悬架弹簧、防倾杆、悬吊副梁、下控臂、纵向杆、转向节臂、橡皮衬套和连杆等部件。

▲汽车悬架

当汽车行驶在路面上因地面的变化而受到震动及冲击时,这些冲击的力量其中一部分会由轮胎吸收,但绝大部分是依靠轮胎与车身间的悬架装置来吸收的。

▲减震器

“避震”指的是避震器,学名为“减震器”,是用来吸收震动的能量的,带上弹簧、缓冲胶、防尘罩和塔顶后,就叫“减震器模块”了,有的厂商也称之为“减震支柱”或“悬架滑柱”,是许多改装车友更换最多的部件之一。

▲减震器模块

总的来说,悬架分为两大类,独立悬架和非独立悬架。

独立悬架可以简单理解为左、右两个车轮间没有通过实轴进行刚性连接,一侧车轮的悬架部件全部都只与车身相连;而非独立悬架的两个车轮间不是相互独立的,之间有实轴进行刚性连接。

从结构上看,独立悬架由于两个车轮间没有干涉,可以有更好的舒适性和操控性;而非独立悬架的两个车轮间有硬性连接物,会发生相互干涉,但其结构简单,有更好的刚性和通过性。

然而离开设计空谈哪种悬架好是无意义的。优秀的非独立悬架根本没有断轴的问题,独立悬架的优势在于其调校的空间比非独立悬架相对更大一些,但大师调校的扭力梁悬架,绝对比菜鸟工程师搞的多连杆悬架更优秀。

比如,DS5、DS6配置的是扭力梁式非独立悬架,乘坐的舒适性丝毫不逊色于某些多连杆后悬的同级别轿车;老款GL8陆尊,虽然用着老掉牙的非独立整体式后桥,但其舒适性却极为出众;再比如名扬欧洲的瓦特连杆悬架,在非独立的基础上做了小小的改进,操控性就可以傲视群雄。

普通的扭力梁悬架, 后桥衬套需要同时承担纵向力与侧向力, 因而多与车身纵轴线呈一定角度, 以平衡舒适性与操控性。

而瓦特连杆就是为解决扭力梁悬架的短板而来。在增强型瓦特连杆巧妙的机械结构作用下,车辆后桥左右两侧车轮在转向时的受力相互补偿,彼此分担了侧向受力, 大幅提升了侧向刚度, 使两边车轮始终与路面保持最适宜的接触,有效地提升了转向精确度与整车的操纵稳定性。

▲瓦特连杆

同时,瓦特连杆“解放”了后桥衬套, 使其仅承担纵向力, 因而衬套可以布置成与车身纵轴线垂直,大大提升舒适性。

▲别克威朗带瓦特连杆的扭力梁悬架

非独立悬架既然有如此优越的性能,那为什么给人的印象是在低端车上使用,而中高端车都是独立悬架配置呢?其实不是这样的,独立悬架并不一定是中高端车的专利,除了设计空间、调校等专业因素外,最大的就是成本影响。

就拿经济型A级车来说,在汽车的价格越来越低的情况下,非独立悬架可以降低更多的成本。跟独立悬架相比非独立悬架结构简单,扭力梁连接,而独立悬架涉及的零件包括更复杂的后转向节、增加的左右拖臂、上臂、下臂、横臂、连接杆等等,因此对于同级别车,成本是考量悬架选择的关键因素。

独立悬架是悬架技术的精华,也是类型最多的悬架家族。如大家耳熟能详的“麦弗逊”、“双叉臂”、“多连杆”,都是很常见的悬架结构。

通用汽车公司的Earle S. MacPherson于1947年开发了麦弗逊(MacPherson)悬架,他创造性地将减震器和螺旋弹簧组合在一起。1949年他从通用汽车转投福特后,正式量产了这种结构的悬架,也就是我们现在耳熟能详的麦弗逊独立悬架。

麦弗逊悬架占用空间小、成本低、稳定性好,对于日常驾驶来说完全够用,这也是为什么至今它依然可以这么受欢迎且经久不衰的原因。

不过一些追求驾驶乐趣的车型也会对其进行改进,比如君威GS的HiPer-Strut悬架或宝马的双球节悬架等,其实可以看作是麦弗逊悬架的升级版本。

▲麦弗逊悬架

双叉臂式悬架(双A臂、双横臂式悬架),其结构可以理解为在麦弗逊式悬架的基础上多加一支叉臂车轮上部叉臂,与车身相连,车轮的横向力和纵向力都由叉臂承受,而这时的减震机构只负责支撑车体和减震的任务。

由于车轮的横向力和纵向力都由两组叉臂来承受,双叉臂式悬架的强度和耐冲击力比麦弗逊式悬架要强很多,而且在车辆转弯时能很好地抑制侧倾和制动点头等问题。

▲双叉臂式悬架

双叉臂式悬架通常采用上短下长的长叉臂,让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并且减少轮距变化,减少轮胎磨损,并且能自适应路面,轮胎接地面积大,贴地性好。由于双叉臂式悬架比麦佛逊式悬架多了一个上摇臂,需要占用较大的空间,而且定位参数较难确定,因此小型轿车的前桥出于对空间和成本的考虑较少采用此种悬架。

多连杆悬架是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬架机构,其连杆数比普通的悬架要多一些,一般把连杆数为三根或以上的悬架称为多连杆悬架。

目前主流的连杆数为4根或5根。前悬架一般为3连杆或4连杆式独立悬架;后悬架则一般为4连杆或5连杆式独立悬架。

多连杆悬架通过对连接运动点的约束角度设计,使得悬架在压缩时能主动调整车轮定位,使得车轮与地面尽可能保持垂直、贴地性,具有非常出色的操控性。

▲多连杆式悬架

多连杆悬架能最大限度地发挥轮胎抓地力,从而提高整车的操控极限,是所有悬架设计中最好的,不过结构复杂,制造成本也高。一般中小型轿车出于对成本和空间的考虑很少使用这种悬架。

总的来讲,不能一味地捧高独立悬架,也不能贬低非独立悬架。独立悬架在操控方面确实更胜一筹,在这个人人谈运动的年代,似乎只有独立悬架可以证明某款车的运动基因,各厂家也将悬架类型作为卖点销售。

但是对于普通大众消费者来说,其实非独立悬架更实用一些,毕竟成本低、空间大。相对来说,操控性就被淡化了,毕竟老百姓要买的车大多还是家用为主,性价比为王。


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