双横臂独立悬架

双横臂悬架也叫双A臂独立悬架。双横臂悬架有上下两个横臂,侧向力由两个横臂同时吸收。支柱只承受车身重量,所以横向刚度高。双横臂悬架的上下A型叉臂可以精确定位前轮的各种参数。前轮转弯时,上下叉臂可以同时吸收轮胎上的侧向力,两个叉臂的侧向刚度大,所以转弯侧倾小。双横臂悬架通常采用不等长(上短下长)的横臂,在车轮上下运动时能自动改变外倾角,减少轮距变化,减少轮胎磨损,能适应路面,轮胎接触面积大,与地面附着力好。双叉臂悬架运动性极佳,被法拉利、玛莎拉蒂等超级跑车采用。

发展历史

双横臂独立悬架有一个有趣的名字。据说这个有趣的名字来源于西方圣诞节人们喜欢吃的一种火鸡骨头。当人们开始吃东西时,他们会对着火鸡上的一块V形骨头许愿,这块骨头叫做叉骨。因为双横臂悬架结构中有两个?许愿骨?因此命名为双横臂悬架。

双横臂悬架的诞生与麦弗逊悬架密切相关。它们的共同点是下控制臂由V型或A型叉控制臂组成,液压减震器作为支柱支撑整个车身。不同的是,双横臂悬架有一个上控制臂连接到支柱减震器上,有效地增强了悬架的整体可靠性和稳定性。在结构上,麦弗逊悬架只有一个下控制臂和一个支柱减震器。最简单的结构使其组成部分通常是多功能的。比如支柱减震器要充当转向主销,不仅要承受车辆本身的重量,还要应对来自路面的抖动和冲击。如果车辆一侧的麦弗逊悬架在车辆运动时受到惯性压缩,车轮的外倾角就会增大,所以悬架被压缩得越多,这种变形就越难控制。所以麦弗逊悬架的适用范围多为小型或中型轿车。如果车型级别上去,结构简单的麦弗逊悬架就有些力不从心了。

改进麦弗逊悬架?易碎?有必要调整悬架的结构。因为麦弗逊悬架只有两个连接部分,下控制臂和支柱减震器,这就形成了一个?l?形状的结构,如果可以在?l?如果在V形的顶部增加一个控制臂,悬架的结构将得到加强。因此,通过将控制臂植入麦弗逊悬架,双横臂悬架结构应运而生。与麦弗逊悬架相比,双横臂悬架的物理特性发生了明显的变化:当一个悬架由于惯性收缩时,车轮的外倾角变化相对较小,但可以通过改变上下控制臂的相对长度来改善车轮外倾角的变化。因此,工程师在设计和匹配双横臂悬架时有更大的自由度,可以针对汽车的某个特性,如运动性或舒适性,做出最合理的调整。

其实在车辆底盘设计之初,设计师就开始考虑如何在底盘上布置复杂的悬挂结构,给车辆带来更好的操控性或者更稳定的舒适性。为了使车轮随时随地贴合地面,达到运动性和乘坐舒适性的统一,设计师们往往采用双横臂悬架结构,增加减震器的阻尼和螺旋弹簧的硬度也是对策之一。此时,麦弗逊悬架会因为控制臂的细而增加车轮的外倾角,同时增加轮胎内侧的载荷,加重磨损。因为传统的双横臂悬架采用的是单导向结构,即上下控制臂与支柱减震器连接控制车轮的上下运动方向,转向横拉杆与主销连接控制车轮的左右方向。从这个角度来看,减震和转向是由两个独立的机构控制的,但两个机构都只有一个方向。随着悬架结构的不断优化和改进,双横臂悬架发展出了可以同时负责车轮转向和上下抖动的双向控制结构。在标致407上,前悬架叫做?独立轴颈双叉前轮系统?基于双向控制的改进型双横臂悬架。在改进的悬架中,用转向节和转向节支架来代替只用上下控制臂约束车轮的情况,车轮的转向由安装在转向节支架之间的转向节铰链来完成。在带转向机构的前悬架中,转向节支架与转向节球铰、稳定杆、液压减震器和上下臂连接。这两个新零件分别负责车轮跳动和转向。新结构使各部分承受的力比传统的双横臂小很多,可靠性提高很多。此外,动力性能大幅提升,全新双横臂悬架获得更小的主销内倾角和外倾角,自动方向盘定位效果更加明显。?

构造原理

双横臂悬架由上下两个长度不等的V形或A形控制臂和一个支柱式液压减震器组成。通常,上控制臂比下控制臂短。上控制臂的一端与支柱减震器连接,另一端与车身连接;下控制臂的一端连接到车轮,而另一端连接到车身。上下控制臂也通过连杆连接,连杆也连接到车轮。在整个悬架结构中,通过连接多个支点,提高了上下控制臂和整个悬架的整体性。

如果是前轮驱动的车辆,那么装配在前轮上的双横臂悬架除了上下控制臂之间的传动机构之外,还配有转向机构,这就使得它的结构比后轮不带转向机构的要复杂得多。在转向机构中,转向主销由转向盘与上下控制臂的连接位置和角度决定,方向盘可以绕主销转动,并随下控制臂上下跳动。在双横臂悬架中,通常采用球节来满足前轮的运动需要:上下控制臂与转向主销之间的关节既要支撑前轮实现转向,又要控制车轮的上下抖动。但由于上下控制臂的长度差异,也对双横臂悬架的设计提出了严峻的考验。如果上下控制臂长度差过小,车轮抖动会造成左右轮距过大,加速轮胎外磨耗。另一方面,如果上下臂长度差过大,车轮转弯时外倾角就会过大,加速轮胎内侧的磨损。因此,可以通过增加上下控制臂的长度来减小轮距的变化并控制外倾角的变化。

此外,双横臂悬架的上下控制臂可以抵消侧向力,使得支柱减震器不再承受侧向力,只应对车轮的上下抖动,因此在弯道中具有良好的方向稳定性。已知?弯道之王?久负盛名的马自达6的前悬架是双叉臂悬架。所以马自达6在弯道行驶时侧倾较小,车身整体感觉保持的很好。

技术特征

优势

侧向刚度大,抗侧倾性能优异,抓地性能好,路感清晰。

首先,定位参数的精确控制使得车轮紧贴地面,强大的侧向刚性提供了良好的侧向支撑。对于车辆的操控性能来说,这种结构的优势是显而易见的。它不仅是法拉利、兰博基尼、玛莎拉蒂等超级跑车的首选,就连当今F1赛车所采用的悬挂结构也依然能看到双叉臂的影子。两个三角形摇臂还具有出色的抗扭强度和侧向刚度,因此双横臂悬架结构常用于硬派SUV或皮卡,前双横臂后整体桥的结构也是硬派越野SUV的经典结构。比如大切诺基、丰田普拉多、大众途锐,前悬挂都采用双臂悬挂结构。

劣势

制造成本高并且悬架定位参数的设置复杂。

与麦弗逊悬架相比,其结构更复杂,占用空间更大,成本更高,不适合小前悬架。另外,定位参数的确定需要精确的计算和调整,对厂商的技术实力也要求较高。

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