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各種汽車懸掛的優(yōu)劣對(duì)比

 寧民 2010-11-10

各種懸掛的優(yōu)劣對(duì)比

懸掛系統(tǒng)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,其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭,并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力,并衰減由此引起的震動(dòng),以保證汽車能平順地行駛。

典型的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及減震器等組成,個(gè)別結(jié)構(gòu)則還有緩沖塊、橫向穩(wěn)定桿等。彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式,而現(xiàn)代轎車懸掛系統(tǒng)多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧,個(gè)別高級(jí)轎車則使用空氣彈簧。懸掛系統(tǒng)是汽車中的一個(gè)重要總成,它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。

從外表上看,轎車懸掛系統(tǒng)僅是由一些桿、筒以及彈簧組成,但千萬不要以為它很簡單,相反轎車懸架是一個(gè)較難達(dá)到完美要求的汽車總成,這是因?yàn)閼覓煜到y(tǒng)既要滿足汽車的舒適性要求,又要滿足其操縱穩(wěn)定性的要求,而這兩方面又是互相對(duì)立的。比如,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”以及左右側(cè)傾嚴(yán)重的不良傾向,不利于汽車的轉(zhuǎn)向,容易導(dǎo)致汽車操縱不穩(wěn)定等。

(一)非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)

非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩側(cè)車輪由一根整體式車架相連,車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身的下面。

非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、強(qiáng)度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點(diǎn),但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差,在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用,多用在貨車和大客車上。

(二)獨(dú)立懸掛系統(tǒng)

獨(dú)立懸掛系統(tǒng)是每一側(cè)的車輪都是單獨(dú)地通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身下面的。

其優(yōu)點(diǎn)是:質(zhì)量輕,減少了車身受到的沖擊,并提高了車輪的地面附著力;可用剛度小的較軟彈簧,改善汽車的舒適性;可以使發(fā)動(dòng)機(jī)位置降低,汽車重心也得到降低,從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性;左右車輪單獨(dú)跳動(dòng),互不相干,能減小車身的傾斜和震動(dòng)。

不過,獨(dú)立懸掛系統(tǒng)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修不便的缺點(diǎn)。現(xiàn)代轎車大都是采用獨(dú)立式懸掛系統(tǒng),按其結(jié)構(gòu)形式的不同,獨(dú)立懸掛系統(tǒng)又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸掛系統(tǒng)等

(三)橫臂式懸掛系統(tǒng)

橫臂式懸掛系統(tǒng)是指車輪在汽車橫向平面內(nèi)擺動(dòng)的獨(dú)立懸掛系統(tǒng),按橫臂數(shù)量的多少又分為雙橫臂式和單橫臂式懸掛系統(tǒng)。

單橫臂式具有結(jié)構(gòu)簡單,側(cè)傾中心高,有較強(qiáng)的抗側(cè)傾能力的優(yōu)點(diǎn)。但隨著現(xiàn)代汽車速度的提高,側(cè)傾中心過高會(huì)引起車輪跳動(dòng)時(shí)輪距變化大,輪胎磨損加劇,而且在急轉(zhuǎn)彎時(shí)左右車輪垂直力轉(zhuǎn)移過大,導(dǎo)致后輪外傾增大,減少了后輪側(cè)偏剛度,從而產(chǎn)生高速甩尾的嚴(yán)重工況。單橫臂式獨(dú)立懸掛系統(tǒng)多應(yīng)用在后懸掛系統(tǒng)上,但由于不能適應(yīng)高速行駛的要求,目前應(yīng)用不多。

雙橫臂式獨(dú)立懸掛系統(tǒng)按上下橫臂是否等長,又分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式兩種懸掛系統(tǒng)。等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng)在車輪上下跳動(dòng)時(shí),能保持主銷傾角不變,但輪距變化大(與單橫臂式相類似),造成輪胎磨損嚴(yán)重,現(xiàn)已很少用。對(duì)于不等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng),只要適當(dāng)選擇、優(yōu)化上下橫臂的長度,并通過合理的布置、就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內(nèi),保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。目前不等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用在轎車的前后懸掛系統(tǒng)上,部分運(yùn)動(dòng)型轎車及賽車的后輪也采用這一懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

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)傾較小。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.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,加了穩(wěn)定桿后的雙橫臂特點(diǎn)與雙叉臂幾乎完全一樣。

優(yōu)點(diǎn):橫向剛度大、抗側(cè)傾性能優(yōu)異、能自適應(yīng)路面狀況,抓地性能好、路感清晰,韌性大,具備一定的舒適性。

缺點(diǎn):制造成本高、懸架定位參數(shù)設(shè)定復(fù)雜,占用空間大。

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。

(四)多連桿式懸掛系統(tǒng)

多連桿式懸掛系統(tǒng)是由(3—5)根桿件組合起來控制車輪的位置變化的懸掛系統(tǒng)。多連桿式能使車輪繞著與汽車縱軸線成二定角度的軸線內(nèi)擺動(dòng),是橫臂式和縱臂式的折衷方案,適當(dāng)?shù)剡x擇擺臂軸線與汽車縱軸線所成的夾角,可不同程度地獲得橫臂式與縱臂式懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),能滿足不同的使用性能要求。

多連桿式懸掛系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是:車輪跳動(dòng)時(shí)輪距和前束的變化很小,不管汽車是在驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)都可以按司機(jī)的意圖進(jìn)行平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向,其不足之處是汽車高速時(shí)有軸擺動(dòng)現(xiàn)象。

通過各種連桿配置(通常有三連桿,四連桿,五連桿),首先能實(shí)現(xiàn)雙叉臂懸掛的所有性能,然后在雙叉臂的基礎(chǔ)上通過連桿連接軸的約束作用使得輪胎在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)前束角也能相應(yīng)改變,這就意味著彎道適應(yīng)性更好,如果用在前驅(qū)車的前懸掛,可以在一定程度上緩解轉(zhuǎn)向不足,給人帶來精確轉(zhuǎn)向的感覺;如果用在后懸掛上,能在轉(zhuǎn)向側(cè)傾的作用下改變后輪的前束角,這就意味著后輪可以一定程度的隨前輪一同轉(zhuǎn)向,達(dá)到舒適操控兩不誤的目的。跟雙叉臂一樣,多連桿懸掛同樣需要占用較多的空間,而且多連桿懸掛無論是制造成本還是研發(fā)成本都是最高的。所以常用在中高級(jí)車的后橋上。使用橫向穩(wěn)定桿后的多連桿懸掛再操控上能夠有更加優(yōu)秀的表現(xiàn)。奔騰B50馬自達(dá)6采用的是E型多連桿,其實(shí)就是多連桿的一種改進(jìn)形式,E型多連桿獨(dú)立式的后懸架采用高寬比較小的彈簧和角度式減震器,有效降低重心,實(shí)現(xiàn)最佳控制穩(wěn)定性和駕駛舒適性。

優(yōu)點(diǎn):橫向剛度大、抗側(cè)傾性能優(yōu)異、能自適應(yīng)路面狀況,抓地性能好、路感清晰,韌性大,舒適性.穩(wěn)定性和操控性都有絕佳的表現(xiàn)。

缺點(diǎn):制造成本非常高、懸架定位參數(shù)設(shè)定非常復(fù)雜,占用空間大。

適用車型:大型高檔轎車,跑車,以及對(duì)操控有苛刻要求的車。

代表車型:上海通用君越大眾帕薩特領(lǐng)域、速騰、一汽豐田、皇冠、銳志、華晨寶馬3系、5系、一汽轎車馬自達(dá)6、主流高端車型等

(五)縱臂式懸掛系統(tǒng)

縱臂式獨(dú)立懸掛系統(tǒng)是指車輪在汽車縱向平面內(nèi)擺動(dòng)的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu),又分為單縱臂式和雙縱臂式兩種形式。單縱臂式懸掛系統(tǒng)當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)會(huì)使主銷后傾角產(chǎn)生較大的變化,因此單縱臂式懸掛系統(tǒng)不用在轉(zhuǎn)向輪上。雙縱臂式懸掛系統(tǒng)的兩個(gè)擺臂一般做成等長的,形成一個(gè)平行四桿結(jié)構(gòu),這樣,當(dāng)車輪上下跳動(dòng)時(shí)主銷的后傾角保持不變。雙縱臂式懸掛系統(tǒng)多應(yīng)用在轉(zhuǎn)向輪上。

(六)燭式懸掛系統(tǒng)

燭式懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是車輪沿著剛性地固定在車架上的主銷軸線上下移動(dòng)。

燭式懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)懸掛系統(tǒng)變形時(shí),主銷的定位角不會(huì)發(fā)生變化,僅是輪距、軸距稍有變化,因此特別有利于汽車的轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定和行駛穩(wěn)定。

但燭式懸掛系統(tǒng)有一個(gè)大缺點(diǎn):就是汽車行駛時(shí)的側(cè)向力會(huì)全部由套在主銷套筒的主銷承受,致使套筒與主銷間的摩擦阻力加大,磨損也較嚴(yán)重。燭式懸掛系統(tǒng)現(xiàn)已應(yīng)用不多。

(七)麥弗遜式懸掛系統(tǒng)

麥弗遜式懸掛系統(tǒng)的車輪也是沿著主銷滑動(dòng)的懸掛系統(tǒng),但與燭式懸掛系統(tǒng)不完全相同,它的主銷是可以擺動(dòng)的,麥弗遜式懸掛系統(tǒng)是擺臂式與燭式懸掛系統(tǒng)的結(jié)合。與雙橫臂式懸掛系統(tǒng)相比,麥弗遜式懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)緊湊,車輪跳動(dòng)時(shí)前輪定位參數(shù)變化小,有良好的操縱穩(wěn)定性,加上由于取消了上橫臂,給發(fā)動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置帶來方便;與燭式懸掛系統(tǒng)相比,它的滑柱受到的側(cè)向力又有了較大的改善。麥弗遜式懸掛系統(tǒng)多應(yīng)用在中小型轎車的前懸掛系統(tǒng)上,保時(shí)捷911、國產(chǎn)奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸掛系統(tǒng)均為麥弗遜式獨(dú)立懸掛系統(tǒng)。雖然麥弗遜式懸掛系統(tǒng)并不是技術(shù)含量最高的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu),但它仍是一種經(jīng)久耐用的獨(dú)立懸掛系統(tǒng),具有很強(qiáng)的道路適應(yīng)能力。

麥弗遜式懸掛是因應(yīng)前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)(ff)車型的出現(xiàn)而誕生的,主要結(jié)構(gòu)即是由螺旋彈簧加上減震器組成,減震器可以避免螺旋彈簧受力時(shí)向前、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。雖然麥弗遜式懸掛在行車舒適性上的表現(xiàn)令人滿意,其結(jié)構(gòu)體積不大,可有效擴(kuò)大車內(nèi)乘坐空間,但也由于其構(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。

優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單緊湊,占用空間小,成本不高,適應(yīng)車型廣泛,舒適性相當(dāng)好。

缺點(diǎn):橫向穩(wěn)定性差,抗沖擊能力差,壽命低。

適用車型:幾乎使用所有車型的前懸掛。

(八)扭力梁式懸掛

也稱為拖曳臂式,是專為后輪設(shè)計(jì)的懸掛系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)為車身部的主軸直接結(jié)合于車身,然后將主軸結(jié)合于懸掛系統(tǒng),再將此構(gòu)件安裝于車身,彈簧與避震器通常是分開安裝或是構(gòu)成一體,直立安裝于車軸附近。 此懸掛的兩車輪雖然不直接連接于主軸上,但與主軸也是硬性連接,所以一側(cè)車輪的運(yùn)動(dòng)會(huì)干擾另一側(cè)。 還有一種扭力梁形式的懸掛,就是法國車應(yīng)用的全拖曳臂,增加的后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向,使操控有了質(zhì)的飛躍,制造成本 也大大增加。

優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,占用空間小。

缺點(diǎn):操控性一般,舒適性很差,無法提供精準(zhǔn)的幾何控制。

適用車型:微型或小型車的后懸掛以及對(duì)舒適性要求不高的特殊車輛。

代表車型:北京現(xiàn)代悅動(dòng)、東風(fēng)標(biāo)致307、比亞迪F3、一汽豐田卡羅拉、上海大眾桑塔納、廣州本田飛度、鋒范、大眾斯柯達(dá)晶銳、朗逸、POLO、新寶來、雪佛蘭樂風(fēng)、科魯茲、福特嘉年華

(九)雙連桿懸掛(連桿支柱)

有的廠家也稱為多連桿懸掛,是偽多連桿懸掛,其實(shí)就是麥弗遜懸掛的一種形式,代表車型有伊蘭特.凱越.塞拉圖等。其特點(diǎn)等同于麥弗遜。

(十)主動(dòng)懸掛系統(tǒng)

主動(dòng)懸掛系統(tǒng)是近十幾年發(fā)展起來的、由電腦控制的一種新型懸掛系統(tǒng)。它匯集了力學(xué)和電子學(xué)的技術(shù)知識(shí),是一種比較復(fù)雜的高技術(shù)裝置。例如裝置了主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的法國雪鐵龍桑蒂雅,該車懸掛系統(tǒng)系統(tǒng)的中樞是一個(gè)微電腦,懸掛系統(tǒng)上的5種傳感器分別向微電腦傳送車速、前輪制動(dòng)壓力、踏動(dòng)油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉(zhuǎn)向盤角度及轉(zhuǎn)向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較,選擇相應(yīng)的懸掛系統(tǒng)狀態(tài)。同時(shí),微電腦獨(dú)立控制每一只車輪上的執(zhí)行元件,通過控制減振器內(nèi)油壓的變化產(chǎn)生抽動(dòng),從而能在任何時(shí)候、任何車輪上產(chǎn)生符合要求的懸掛系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。因此,桑蒂雅轎車備有多種駕駛模式選擇,駕車者只要扳動(dòng)位于副儀表板上的“正常”或“運(yùn)動(dòng)”按鈕,轎車就會(huì)自動(dòng)設(shè)置在最佳的懸掛系統(tǒng)狀態(tài),以求最好的舒適性能。主動(dòng)懸掛系統(tǒng)具有控制車身運(yùn)動(dòng)的功能。當(dāng)汽車制動(dòng)或拐彎時(shí)的慣性引起彈簧變形時(shí),主動(dòng)懸掛系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與慣力相對(duì)抗的力,減少車身位置的變化。例如德國奔馳2000款Cl型跑車,當(dāng)車輛拐彎時(shí)懸掛系統(tǒng)傳感器會(huì)立即檢測(cè)出車身的傾斜和橫向加速度。電腦根據(jù)傳感器的信息,與預(yù)先設(shè)定的臨界值進(jìn)行比較計(jì)算,立即確定在什么位置上將多大的負(fù)載加到懸掛系統(tǒng)上,使車身的傾斜減到最小。

各種懸掛的優(yōu)劣對(duì)比

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