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1、● 懸掛的概念和分類
首先讓我們來了解一下什么是懸掛: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、制動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)力等,并且緩和由不平路面?zhèn)鹘o車身的沖擊載荷、衰減由此引起的振動(dòng)、保證乘員的舒適性、減小貨物和車輛本身的動(dòng)載荷。典型的汽車懸掛結(jié)構(gòu)由彈性元件、減震器以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成,這三部分分別起緩沖,減振和力的傳遞作用。絕大多數(shù)懸掛多具有螺旋彈簧和減振器結(jié)構(gòu),但不同類型的懸掛的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)差異卻很大,這也是懸掛性能差異的核心構(gòu)件。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為非獨(dú)立懸掛和獨(dú)立懸掛兩種。
『奧迪S4前后均采用了獨(dú)立懸掛』
非獨(dú)
2、立懸掛由于是用一根桿件直接剛性地連接在兩側(cè)車輪上,一側(cè)車輪受到的沖擊、振動(dòng)必然要影響另一側(cè)車輪,這樣自然不會(huì)得到較好的操縱穩(wěn)定性及舒適性,同時(shí)由于左右兩側(cè)車輪的互相影響,也容易影響車身的穩(wěn)定性,在轉(zhuǎn)向的時(shí)候較易發(fā)生側(cè)翻。獨(dú)立懸掛底盤扎實(shí)感非常明顯。由于采用獨(dú)立懸掛汽車的兩側(cè)車輪彼此獨(dú)立地與車身相連,因此從使用過程來看,當(dāng)一側(cè)車輪受到?jīng)_擊、振動(dòng)后可通過彈性元件自身吸收沖擊力,這種沖擊力不會(huì)波及另一側(cè)車輪,使得廠家可在車型的設(shè)計(jì)之初通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)校使汽車在乘坐舒適性、穩(wěn)定性、操縱穩(wěn)定性三方面取得合理的配置。選用獨(dú)立懸掛汽車一般來說其操控性和舒適性均要明顯好于選用非獨(dú)立懸掛的汽車。
『多連桿懸掛
3、是獨(dú)立懸掛的典型代表』
懸掛把車架與車輪彈性地聯(lián)系起來,關(guān)系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(gè)分別是:發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱)。從結(jié)構(gòu)上看,汽車懸掛僅是由一些桿、筒以及彈簧等簡單構(gòu)件組成,但汽車懸掛卻是一個(gè)非常難達(dá)到完美要求的汽車總成,這是因?yàn)閼壹芗纫獫M足汽車操縱穩(wěn)定性的要求,又要保證汽車的舒適性要求,而這兩方面又是相互矛盾的。為了取得良好的舒適性,需要大大緩沖汽車的震動(dòng),這樣彈簧就要設(shè)計(jì)得軟些,但彈簧軟了卻容易使汽車發(fā)生剎車“點(diǎn)頭”、加速“抬頭”以及嚴(yán)重側(cè)傾偏向,不利于汽車的轉(zhuǎn)向,容易導(dǎo)致汽車操縱不穩(wěn)定等。
『邁騰原型車大眾帕薩特B6前后懸掛示意圖』
懸掛的構(gòu)件雖然
4、簡單但參數(shù)的確定卻相當(dāng)?shù)膹?fù)雜,廠家不但要考慮汽車的舒適性,操控穩(wěn)定性還要考慮到成本問題。基于這三個(gè)問題不同廠家有不同的傾向性策略。也就產(chǎn)生了國內(nèi)現(xiàn)在比較常見的五種懸掛:麥弗遜式獨(dú)立懸掛、雙叉臂式獨(dú)立懸掛、單縱臂扭桿梁式半獨(dú)立懸掛、連桿支柱式獨(dú)立懸掛、多連桿式獨(dú)立懸掛。下面就讓我們來逐一分析以上五款國內(nèi)常見懸掛,今天首先來介紹下使用最普遍的麥弗遜式獨(dú)立懸掛。
● 麥弗遜式獨(dú)立懸掛
麥弗遜式懸掛是當(dāng)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(huì)加上橫向穩(wěn)定桿。主要結(jié)構(gòu)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(shí)向前
5、、后、左、右偏移的現(xiàn)象,限制彈簧只能作上下方向的振動(dòng),并可以用減震器的行程長短及松緊,來設(shè)定懸掛的軟硬及性能。
『典型的麥弗遜式前懸掛示意圖』
麥弗遜式懸掛結(jié)構(gòu)簡單所以它輕量、響應(yīng)速度快。并且在一個(gè)下?lián)u臂和支柱的幾何結(jié)構(gòu)下能自動(dòng)調(diào)整車輪外傾角,讓其能在過彎時(shí)自適應(yīng)路面,讓輪胎的接地面積最大化,雖然麥弗遜式懸架并不是技術(shù)含量很高的懸架結(jié)構(gòu),但麥弗遜式懸掛在行車舒適性上的表現(xiàn)還是令人滿意,不過由于其構(gòu)造為直筒式,對(duì)左右方向的沖擊缺乏阻擋力,抗剎車點(diǎn)頭作用較差,懸掛剛度較弱,穩(wěn)定性差,轉(zhuǎn)彎側(cè)傾明顯。
『典型的麥弗遜式懸掛』
由于其占用空間小適合小型車以及大部分中型車使用國內(nèi)常見的廣州
6、本田飛度、東風(fēng)標(biāo)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(dú)立懸掛。
『麥弗遜式獨(dú)立懸掛比較常見』
需要特別說明的是作為超級(jí)跑車的保時(shí)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(yīng)性。
『德系跑車代言人保時(shí)捷911也采用麥弗遜式前懸掛』
主要優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、響應(yīng)較快、制造成本低。
主要缺點(diǎn):橫向剛度小、穩(wěn)定性不佳、轉(zhuǎn)彎側(cè)傾較大。
適用車型:中小型轎車、中低端SUV前懸架。
連桿支柱懸掛
連桿支柱懸掛嚴(yán)格意義上來說沒有這種稱謂,但是隨著國內(nèi)廣州豐田凱美瑞的熱銷(凱美瑞采用了這種懸掛),連桿支柱這個(gè)
7、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桿支柱懸掛。
上一期說過拖曳臂式懸掛系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)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(fā)生彎曲應(yīng)力,所以摩擦小。但當(dāng)其剎車時(shí)除了車頭較重會(huì)往下沉外,拖曳臂懸掛的后輪也會(huì)往下沉平衡車身,無法提供精準(zhǔn)的幾何控制,所以某些車廠就會(huì)結(jié)合一些連桿來解決,就形成了復(fù)雜的多連桿懸掛——連桿支柱式懸掛。
連桿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(gè)總成中。連桿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(qū)別在于,懸掛下部與車身連接的A字型控制臂改成了三根連桿定位。轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的橫向
8、力來,主要由減振器支柱和橫拉桿來承擔(dān)。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(duì)較好的抗側(cè)傾性能。但是同樣也存在麥弗遜懸掛的缺點(diǎn),就是穩(wěn)定性不好,轉(zhuǎn)向側(cè)傾還是較大,需要加裝平衡桿來減小轉(zhuǎn)向側(cè)傾
相對(duì)縱臂扭轉(zhuǎn)梁來說,它達(dá)到了全獨(dú)立懸掛的結(jié)構(gòu)要求,并且運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量輕,懸掛響應(yīng)性好,舒適性和操控性要優(yōu)于縱臂扭轉(zhuǎn)梁的,但比真正的多連桿懸架要差一些。不過其占有空間小于真正的多連桿式懸掛,成本也低于多連桿懸掛故被不少廠家采用。國內(nèi)采用這種后懸掛的主要有昌河鈴木利亞納、東風(fēng)悅達(dá)起亞賽拉圖,北京現(xiàn)代伊蘭特、廣州豐田凱美瑞等。
連桿支柱懸掛:
主要優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、占用空間較小、
9、制造成本較低。
主要缺點(diǎn):橫向剛度依然有限、穩(wěn)定性不佳、容易加劇前驅(qū)車的轉(zhuǎn)向不足特性
適用車型:中檔車的后懸掛。
拖曳臂式懸掛
『典型的拖曳臂式后懸掛』
『加裝了防傾桿拖曳臂式懸掛』
拖曳臂式懸掛我們姑且稱之為半獨(dú)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(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛。但是在但縱臂扭轉(zhuǎn)梁懸掛上,這兩個(gè)分類變得有些模糊。從懸掛結(jié)構(gòu)來看屬于不折不扣的非獨(dú)立懸掛,因?yàn)樽笥铱v向搖臂被一跟粗大的扭轉(zhuǎn)梁焊接在一起,但是從懸掛性能來看,這種懸掛實(shí)現(xiàn)的是具有更高穩(wěn)定性的全拖式獨(dú)立懸掛的性能。
『大眾甲殼蟲采用拖曳臂式后懸掛』
拖曳臂式懸掛本身具有非獨(dú)立
10、懸掛的存在的缺點(diǎn)但同時(shí)也兼有獨(dú)立懸掛的優(yōu)點(diǎn),拖曳臂式懸掛的最大優(yōu)點(diǎn)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(fā)生彎曲應(yīng)力,所以摩擦小。拖曳臂式懸掛的舒適性和操控性均有限,當(dāng)其剎車時(shí)除了車頭較重會(huì)往下沉外,拖曳臂懸掛的后輪也會(huì)往下沉平衡車身,無法提供精準(zhǔn)的幾何控制。
不同廠家對(duì)這種懸掛的稱謂不同:如:縱臂扭轉(zhuǎn)梁獨(dú)立懸掛,縱臂扭轉(zhuǎn)梁非獨(dú)立懸掛,H型縱向擺臂懸掛等等。歸根結(jié)底他們都是同一種懸掛結(jié)構(gòu)——拖曳臂式懸掛,只是調(diào)教稍有不同。
『中小型車大多采用拖曳臂式懸掛』
在拖曳臂式懸掛的設(shè)計(jì)過程中,橫梁在縱臂上的安裝位置不同其表現(xiàn)出來的性能會(huì)非常的大,若橫梁安裝越靠近縱臂與車身
11、的連接點(diǎn)(圖中帶三個(gè)螺栓的地方),車子的舒適性就會(huì)越好但轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾也會(huì)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(huì)大打折扣,表現(xiàn)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(shè)計(jì)。
國內(nèi)采用拖曳臂式后懸掛的主要有:東風(fēng)標(biāo)致206、廣州本田飛度、一汽豐田卡羅拉、上海大眾桑塔納等。
單縱臂扭桿梁式懸掛(俗稱拖曳臂式懸掛):
主要優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用、占用空間最小、制造成本低 。
主要缺點(diǎn):承載性能差、抗側(cè)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后懸掛
多連桿獨(dú)立懸掛
『典型的多連桿獨(dú)立懸掛結(jié)構(gòu)圖』
多連桿獨(dú)立懸掛,可分為多連桿前懸
12、掛和多連桿后懸掛系統(tǒng)。其中前懸掛一般為3連桿或4連桿式獨(dú)立懸掛;后懸掛則一般為4連桿或5連桿式后懸掛系統(tǒng),其中5連桿式后懸掛應(yīng)用較為廣泛。
『奔馳S級(jí)的多連桿前懸掛』
『以舒適性著稱的豪華車奔馳S級(jí)采用多連桿懸掛』
多連桿懸掛能實(shí)現(xiàn)主銷后傾角的最佳位置,大幅度減少來自路面的前后方向力,從而改善加速和制動(dòng)時(shí)的平順性和舒適性,同時(shí)也保證了直線行駛的穩(wěn)定性,因?yàn)橛陕菪龔椈衫旎驂嚎s導(dǎo)致的車輪橫向偏移量很小,不易造成非直線行駛。
『奔馳E級(jí)的多連桿后懸掛』
在車輛轉(zhuǎn)彎或制動(dòng)時(shí),多連桿懸掛結(jié)構(gòu)可使后輪形成正前束,提高了車輛的控制性能,減少轉(zhuǎn)向不足的情況。
多連桿懸掛在收
13、縮時(shí)能自動(dòng)調(diào)整外傾角,前束角以及使后輪獲得一定的轉(zhuǎn)向角度。通過對(duì)連接運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的約束角度設(shè)計(jì)使得懸掛在壓縮時(shí)能主動(dòng)調(diào)整車輪定位(這個(gè)設(shè)計(jì)自由度非常大),能完全針對(duì)車型做匹配和調(diào)校以最大限度的發(fā)揮輪胎抓地力從而提高整車的操控極限。
多連桿懸掛結(jié)構(gòu)想對(duì)復(fù)雜,材料成本、研發(fā)實(shí)驗(yàn)成本以及制造成本遠(yuǎn)高于其它類型的的懸掛、而且其占用空間大,中小型車出于成本和空間考慮極少使用這種懸掛。
但多連桿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,高檔轎車由于空間充裕、且注重舒適性能何操控穩(wěn)定性,所以大多使用多連桿懸,可以說多連桿懸掛是高檔轎車的絕佳搭檔。
國內(nèi)前后懸掛均采用多連桿的車型有:
14、北奔-戴克奔馳E級(jí)轎車、華晨寶馬的3系及5系轎車、一汽大眾奧迪A4及A6L;采用多連桿前懸掛的車型有上海大眾的帕薩特領(lǐng)域;采用多連桿后懸掛的有長安福特??怂埂⒁黄蟊娝衮v、廣州本田雅閣、上海通用君越、一汽豐田皇冠及銳志、一汽轎車馬自達(dá)6、東南汽車三菱戈藍(lán)等。
雙叉臂式獨(dú)立懸掛
『典型的雙叉臂式獨(dú)立懸掛結(jié)構(gòu)圖』
雙叉臂式懸掛又稱雙A臂式獨(dú)立懸掛,雙叉臂懸掛擁有上下兩個(gè)叉臂,橫向力由兩個(gè)叉臂同時(shí)吸收,支柱只承載車身重量,因此橫向剛度大。雙叉臂式懸掛的上下兩個(gè)A字形叉臂可以精確的定位前輪的各種參數(shù),前輪轉(zhuǎn)彎時(shí),上下兩個(gè)叉臂能同時(shí)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(zhuǎn)彎的側(cè)傾
15、較小。
『阿爾法·羅密歐159的前懸采用了雙叉臂式懸掛』
『大眾途銳的雙叉臂懸掛結(jié)構(gòu)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(yùn)動(dòng)時(shí)能自動(dòng)改變外傾角并且減小輪距變化減小輪胎磨損,并且能自適應(yīng)路面,輪胎接地面積大,貼地性好。
相比麥弗遜式懸掛雙叉臂多了一個(gè)上搖臂,不僅需要占用較大的空間,而且其定位參數(shù)較難確定,因此小型轎車的前橋出于空間和成本考慮一般不會(huì)采用此種懸掛。但其具有側(cè)傾小,可調(diào)參數(shù)多、輪胎接地面積大、抓地性能優(yōu)異,因此絕大部分純正血統(tǒng)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(yùn)動(dòng)而生的懸掛,法拉利、瑪莎拉蒂等超級(jí)跑車以及F1方程式賽
16、車均采用了雙叉臂式前懸掛。
國內(nèi)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志,以及奧迪的豪華SUV Q7、大眾途銳等。
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,只是結(jié)構(gòu)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(shè)置。
『本田思域的雙橫臂式懸掛』
雙橫臂式懸掛設(shè)計(jì)偏向運(yùn)動(dòng)性,其性能優(yōu)于麥弗遜式式懸掛、但比起真正的雙叉臂式懸掛以及多連桿前懸掛要稍差一些。國內(nèi)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(dá)6以及北京奔馳-戴克的克萊斯勒300C。而采用雙橫臂式后懸掛的有東風(fēng)本田思域。
主要優(yōu)點(diǎn):橫向剛度大、抗側(cè)傾性能優(yōu)異、抓地性能好、路感清晰;
主要缺點(diǎn):制造成本高、懸架定位參數(shù)設(shè)定復(fù)雜;
適用車型:運(yùn)動(dòng)型轎車、超級(jí)跑車以及高檔SUV前后懸架。
『大眾途銳前后懸均采用了雙叉臂式獨(dú)立懸掛』