汽车悬挂:独立悬挂一定更好?
(l)非独立悬架:两侧车轮安装在一个整体车轴上,车轴通过悬架与车架相连。这种悬架结构简单,传力可靠,但两个车轮在受到冲击和振动时是相互作用的。而且由于非悬挂重量大,悬挂的缓冲性能差,汽车行驶时震动大,冲击大。这种悬架一般用在卡车、普通公交车和其他一些车辆上。
(2)独立悬架:每个车轮通过一套悬架分别安装在车身或车轴上,车轴断开,中段固定在车架或车身上;这种悬挂两侧的车轮在受到撞击时互不影响,并且由于非悬挂质量差;缓冲减震能力强,乘坐舒适。各项指标都优于非独立悬架,但悬架结构复杂,驱动桥和转向系统会变得复杂。使用这种悬架的车辆主要有两种。
①汽车、公共汽车和载人车辆。能明显改善乘坐舒适性,提高汽车高速行驶稳定性。
②越野车、军车、矿用车。在路况不好和没有路面的情况下,能保证所有车轮与地面的接触,提高汽车的行驶稳定性和附着性,发挥汽车的行驶速度。
2.弹性元件的类型
(1)钢板弹簧:由几块长度和曲率不等的较好的钢板组成,用于汽车悬架。安装后两端自然向上弯曲。钢板弹簧不仅有缓冲的作用,还有减震的作用。当它们纵向排列时,还具有导向和传力的作用。大多数非独立悬架采用钢板弹簧作为弹性元件,可以省去导向装置和减震器,结构简单。
(2)螺旋弹簧:只起缓冲作用,多用于汽车的独立悬挂装置。因为没有减震和传力的功能,所以必须提供专门的减震器和导向装置。
(3)油气弹簧:气体作为弹性介质,液体作为传力介质。它不仅具有良好的缓冲能力,而且具有减震效果,还可以调节车架的高度,因此适用于重型车辆和公交车。
(4)扭杆弹簧;由弹簧杆制成的扭杆一端固定在车架上,另一端通过摆臂与车轮连接,这样在车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用,适合独立悬挂。
3.缓冲器
筒式减振器常用于利用小孔中油液的节流作用来消耗振动能量。减震器的上端与车身或车架连接,下端与车轴连接。大部分都是压缩行程和拉伸行程都有的双作用减震器。
4.导向装置
独立悬架上的大部分弹性元件只能传递垂向载荷,不能传递纵向力和横向力,因此需要另设导向装置。如上,下摇臂和纵向和横向稳定器等。
5.非独立悬架和独立悬架
一般来说,汽车的悬架系统分为两种:非独立悬架和独立悬架。非独立悬架的车轮安装在整体车轴的两端。当一个轮子跳动时,另一个轮子也相应跳动,使整个身体振动或倾斜;独立悬挂车轴分为两段,每个车轮通过螺旋弹簧独立安装在车架下。当一个车轮跳动时,另一个车轮不受影响,两侧车轮可以独立运动,提高了汽车的稳定性和舒适性。
因为现代人对舒适性和操纵稳定性的要求越来越高,非独立悬架系统已经逐渐被淘汰。独立悬架系统因其良好的车轮接触性、大大改善的悬架类型、左右车轮自由运动、轮胎与地面之间的自由度大、良好的车辆操控性而被汽车厂商广泛采用。常见的独立悬架系统有多连杆悬架系统、麦弗逊悬架系统、纵臂悬架系统等。每种方法都有各自的优缺点和适应性。
麦弗逊,双叉臂和多连杆式是最受欢迎的,我们经常听到它们。那么这三种主流悬挂各有什么特点呢?它们的性能特点是什么?
虽然按照悬挂的档次、复杂程度、用料来说,多连杆式是最好的,其次是双横臂和麦弗逊式。虽然可以这样划分等级,但世间万物都有利弊。这三种悬挂之所以能大量存在于车型中,当然有其自身的性能优势。
三种悬架中,麦弗逊式结构最简单,制造成本最低,应用最广。主要用在大多数中小型汽车的前轴上。它以简单主宰世界。正因为他的单纯,所以他反应轻,反应快。此外,车轮的外倾角可以在下摇臂和支柱的几何结构下自动调节,使其在转弯时能适应路面,最大化轮胎的汽车悬挂系统接地面积,占用空间小,适用于小型车和大部分中型车。但由于结构简单,悬架刚度弱,稳定性差,转向侧倾明显。
麦弗逊式悬架系统又称支柱悬架系统,是应用最广泛的悬架系统,常见于前悬架。这是一种使用减震器作为车轮定位支柱的悬架形式。立柱上部通过橡胶绝缘体固定在车身上,立柱下部通过连杆连接定位。减震器是圆柱形的,安装在支柱内。支柱可以在导管中上下滑动,最大的优点是结构简单,占用位置小,前轮后面的倾斜角度不会因为车轮的跳动而改变。另外,对于麦弗逊悬架以外的悬架,需要上臂来定位外倾角方向,牺牲了空间。麦弗逊悬架能增加车厢空间是因为减震器有这个功能,而发动机横置的FF车因为没有布局的余地,显得尤为重要。缺点是在凹凸不平的路面行驶时,车轮容易自动转向,驾驶员必须用力保持方向盘。受到严重冲击时,滑柱容易弯曲,从而影响转向性能。
麦弗逊实际上是由双A臂演变而来的悬挂式。他把双A臂的上臂换成减震器+弹簧,下臂不变。另外,因为减震器是麦弗逊的上臂,这样的减震器应该特别结实。基本上麦弗逊广泛应用于前悬挂系统。因为少了上臂,前轮底盘占用的空间减少,横置发动机的车可以轻松放置,可以带来很好的操控效果,同时兼顾设计成本。
麦弗逊风格(麦弗逊也被翻译成麦弗逊或支柱风格)
麦弗逊式悬架系统又称支柱悬架系统,是应用最广泛的悬架系统,常见于前悬架。这是一种使用减震器作为车轮定位支柱的悬架形式。立柱上部通过橡胶绝缘体固定在车身上,立柱下部通过连杆连接定位。减震器是圆柱形的,安装在支柱内。支柱可以在导管中上下滑动,最大的优点是结构简单,占用位置小,前轮后面的倾斜角度不会因为车轮的跳动而改变。另外,对于麦弗逊悬架以外的悬架,汽车悬架在外倾角方向的平面定位需要上臂,牺牲了空间。麦弗逊悬架之所以有这个功能,是因为有减震器,可以增加车舱空间,而发动机横置的FF车,因为没有布局的余地,所以显得尤为重要。缺点是在凹凸不平的路面行驶时,车轮容易自动转向,驾驶员必须用力保持方向盘。受到严重冲击时,滑柱容易弯曲,从而影响转向性能。
麦弗逊实际上是由双A臂演变而来的悬挂式。他把双A臂的上臂换成减震器+弹簧,下臂不变。另外,因为减震器是麦弗逊的上臂,这样的减震器应该特别结实。基本上麦弗逊广泛应用于前悬挂系统。因为少了上臂,前轮底盘占用的空间减少,横置发动机的车可以轻松放置,可以带来很好的操控效果,同时兼顾设计成本。
拖臂(也称为拖臂)
Trailingarmtype是一种专门为后轮设计的悬架系统,它用一个臂将车身主轴与车轴前的车轴结合在一起,其中车身主轴的旋转轴线与车身中心线垂直,即称为纵臂式或全纵臂式。使用该系统的车辆有标致、雪铁龙、欧宝等。,而半拖臂式的摆臂向车身中心线倾斜,即斜向后。拖臂悬架的结构是车身主轴直接与车身结合,然后主轴与悬架系统结合,再将这个部件安装在车身上。弹簧和减震器通常分开安装或整体安装,垂直安装在车轴附近。在悬架系统本身的运动中,大臂绕垂直于车身中心线的轴线运动,即平行于车轴的轴线,车轴并不倾斜于车身。在任何上下运动位置,车轴与车体平行,车体外倾角变为零。它最大的优点是左右轮间距大,车身外倾角不变,减震器不产生弯曲应力,所以摩擦力小。制动时,纵臂悬挂的后轮也会下沉以平衡车身,但其缺点是不能提供精确的汽车悬挂弹簧的几何控制。
简单的拖臂设计其实是过时的产品。不能调节倾斜角度,不能提供更好的乘坐舒适性,都是硬伤。但PSA集团能够比大多数日系车的双A或多连杆更好地调整其汽车的牵引臂!不得不佩服法国人的调校技术,有一套自己的哲学。虽然在发动机技术上没有突出的成就,但是操控非常出色,wrc的成功就是证明(今年的车手冠军必须是雪铁龙,车队是雪铁龙和logo生产的...还不错,反正都是psa集团的...).然而,即便如此,纵臂在其高级房车中也逐渐被多连杆所取代。毕竟最抢手的舒适性才是高级房车的精髓。
双差臂悬架有上下两个摇臂,侧向力由两个摇臂同时吸收,支柱只承受车身重量。所以横向刚度大。由于采用了上下不等长的摇臂(上长下短),车轮上下运动时可以自动改变外倾角,减少轮距的变化,减少轮胎磨损。并且还能适应路面,使轮胎具有较大的接地面积和良好的地面附着性。但由于增加了上摇臂,需要站在更大的空间,所以小型车的前桥一般不会配备这样的悬架。
在支柱悬架系统出现之前,乘用车的独立前悬架是双差臂悬架。但支柱悬架系统出现后,几乎所有的乘用车前悬架都改成了支柱悬架系统。但近来,对乘坐舒适性和操纵稳定性要求较高的车辆开始在前后轮采用几何变化、软协调等设计自由度较高的双A臂悬架,这是一种带有外倾角变化控制臂的悬架形式。臂的排列是下臂类似立柱式,上臂是两端带橡胶衬套的A型臂,结合了车身和车轴。车身往往有副车架,主轴装在副车架上。副车架和车身通常在四个地方用绝缘体结合。在上臂和车身之间安装弹簧和减震器,使行程最大化。通过这些连杆的布置设计,可以改变外倾角。双A臂悬架的优点首先是提升了设计自由度。因为没有弯矩作用在减震器上,所以摩擦力很小。由于连杆设置在副车架上,很容易兼顾悬架系统的刚性和隔振。缺点是零件多,定位精度也有要求,成本和重量对单间厢式车等商用车不利。这是本田源自F1赛车的概念,也是本田汽车最受欢迎的悬挂系统。
双A臂,目前已经做到了成本和控制的完美平衡,已经存在了相当长的时间,比如多连杆,麦弗逊,都是衍生设计。双A臂悬架是结构上最强的悬架,可以带来更多的几何调整,提供有效的舒适性和操控性。比如思域k9的流行,基本上是基于其前后双A臂悬架设计带来的出色操控(可惜后世的思域都把双A拔了出来,前悬架换成了麦弗逊)。但是因为只有四个连杆,只能提供倾角的变化,不能大幅度调节前束角,他还是不够好。于是,一个聪明的设计师设计了一个带有水平和垂直拉杆的复合悬架(提供更多的几何角度控制),多连杆就这样诞生了。另外值得一提的是,双A臂是F1的最佳选择。
拖臂型(DoubleWishbone也被翻译为双叉骨型或双叉骨型)
多连杆式悬架,通过各种连杆配置(通常是三连杆、四连杆、五连杆),可以先实现双横臂悬架的所有性能,然后在双横臂的基础上,通过连杆的连接轴约束,使轮胎上下运动时前束角可以相应改变,也就是说曲线适应性更好。如果用在前驱的前悬架上,可以在一定程度上缓解转向不足,给人带来精准转向的感觉。如果用在后悬架上,可以在转向侧倾的作用下改变后轮的前束角,也就是说后轮可以在一定程度上随前轮转向,从而达到舒适操控的目的。和双横臂一样,多连杆式悬架也需要占用更多的空间,而多连杆式悬架的制造成本和研发成本是最高的,所以经常用在中高级车的后轮轴上。
近年来,汽车厂对平顺性和操纵稳定性的底盘性能要求很高,所以采用双A臂悬架和多连杆悬架系统,形成所谓的多连杆,但两者的原理是一样的,由于连杆的数量和固定点不同,各汽车厂的命名方式也不同。为了定位车轴,连杆大多通过衬套与副车架安装在一起,副车架通过绝缘子固定在车身上。这个原理和双A臂悬架类似,只不过双A臂悬架是由上下两个A臂或三个连杆组成一个A字形连接,另一组固定在车身上的机构连接。奔驰车厂所谓的多连杆,只是采用了拖臂悬挂和双A臂悬挂系统(多了一个连杆)。形成了所谓的多环节。之所以这样设计,是因为多连杆独特的连杆配置,将拖臂的舒适性与双A臂的操控性和抓地力结合在一起,可以提供稳定的行驶紧迫感,吸收大部分来自路面的振动,自动调节轮胎角度,消除外倾角的变化。车身晃动时,轮胎和路面会一直保持90度垂直,抓地力自然好。因此,为了兼顾操纵安全性和乘坐舒适性,需要设置连杆安装位置、角度、衬套等特性。每辆车的多连杆式起重机之所以能实现如此复杂的连杆配置,是因为用计算机分析和模拟多连杆式悬挂系统的优缺点比较容易。多连杆双A臂悬挂结构也比较复杂,零件需要精度高,成本高,重量增加(有的用铝合金连杆减重)是它的缺点,但其他悬挂方式同样可以实现,无法实现。
基本上多连杆可以看作是双A型臂的衍生设计。但之所以要把他和双A分开,是因为多连杆设计已经越来越多样化,有的多连杆甚至找不到双A的痕迹(甚至有上下A臂三连杆的疯狂设计,全车悬挂的材料成本比别人高2~4倍,所以有的车贵也不是没有道理...).目前对于高级房车来说,多连杆是最好的设计,其几何调节比双A更具可变性,使其达到更好的舒适性、稳定性和操控性。很多车厂在标榜自己的高端房车时,都会宣传自己的多连杆式参与了哪些新设计,是高端的代名词。但成本高,占用底盘空间多,只能用于后悬挂。
多链路
所以总的来说,性价比最高的前独立悬架是麦弗逊式,高性能调校匹配的悬架是多连杆式和双横臂式。结构最复杂,性能最多环节。但由于后两者使其在结构上更重,所以往往采用铝合金来达到更好的响应速度,所以成本可想而知。
一般来说,汽车的前后悬挂系统包括弹簧和减震器。根据结构,常见的结构形式有以下几种:麦弗逊式、双A臂(双横杆)、拖臂、扭力梁、多连杆。
麦弗逊悬架多用于前轮,是一种独立悬架,结构非常简单。布局紧凑,节省空间,前轮定位变化小,行驶稳定性好。所以大部分汽车前悬架都采用这种结构,区别主要在选材和减震器、弹簧的调整上。但是麦弗逊悬架在使用中也有缺点,就是在不平的路面上行驶时,车轮容易自动转向,所以驾驶员必须用力保持方向盘的方向。受到剧烈冲击时,减震器容易弯曲,从而影响转向性能,所以很多不吝惜空间和成本的豪华车都不采用这种形式。
双A臂悬架有上下两个摇臂,侧向力由两个摇臂同时吸收,支柱只承受车身重量。所以横向刚度大。由于采用了上下不等长的摇臂(上长下短),车轮上下运动时可以自动改变外倾角,减少轮距的变化,减少轮胎磨损。并且还能适应路面,使轮胎具有较大的接地面积和良好的地面附着性。但由于增加了上摇臂,需要站在更大的空间里。本田的汽车前悬架喜欢采用这种结构。思域的操控性为人称道,前悬挂的双A臂有一定功劳。可惜第八代思域没有采用这种结构,而是采用了麦弗逊,这对于很多其他车迷来说是一个遗憾。
纵臂悬架系统是专门为后轮设计的悬架系统。标致、雪铁龙、欧宝等欧洲车更喜欢使用这种悬挂系统。纵臂悬架系统最大的优点是左右轮间距大,车身外倾角不变,减震器没有弯曲应力,所以摩擦力小,平顺性好。制动时,拖臂悬挂的后轮会下沉以平衡车身,但其缺点是不能提供精确的几何控制,但如果调整得当,可以用最少的成本和空间达到最佳效果,所以现在多采用这种形式的后车。
扭力梁悬架是汽车电控悬架的一种半独立悬架系统。这种悬架结构简单,传力可靠,但两个车轮受到冲击振动时会相互影响。小震动可以过滤的很好,但是对大坑洞的反应会比较生硬。这种后悬挂多用于大众集团的车型,但最新的PQ35平台改成了多连杆式。
多连杆式悬架系统分为五连杆式和四连杆式。多连杆式后悬架可以实现主销后倾角的最佳位置,大大降低来自路面的前后力,从而提高了加速和制动时的平顺性和舒适性,也保证了直线行驶的稳定性。当车辆转弯或刹车时,5连杆后悬架结构可以使后轮形成积极的前束,提高了车辆的操控性能,减少了转向不足的情况。很多豪华车也采用4连杆式前悬架,通过运动学原理巧妙地将牵引力、制动力和转向力分开,赋予车辆精准的转向控制。
综上所述,虽然多连杆式有很多先天优势,看起来是最好的方式,但是一下子这么多受力点,调整起来会比较困难,占用空间和成本也没有优势,所以买车的时候不用太在意多连杆式是否使用。如果是A以下的车型,前麦弗逊和后拖臂是非常好的搭配,如果是B以上,每个车厂的喜好都不一样。原则上,只要与整车风格相协调,我们