汽車操縱穩(wěn)定性的靈魂:汽車懸架
汽車懸架屬于汽車四大系統(tǒng)之一的底盤系統(tǒng),連接車輪和車架,主要由彈性元件(彈簧、襯套)、導向裝置(擺臂)及減振器三個基本部分組成。此外,還包括一些特殊功能件,如緩沖塊(位于減振器上端和Top Mount之間,主要是在車輪在上跳極限位置起緩沖限位作用,不致于使減振器擊穿)和穩(wěn)定桿等。
常見的汽車懸架型式有三大類:
1. 剛性懸架/非獨立懸架(Rigid Axle)
2. 半獨立懸架(Compound Crank Axle)
3. 獨立懸架(Independent Suspension)
1剛性懸架/非獨立懸架(Rigid Axle)
顧名思義,是將左、右兩側(cè)車輪剛性連接,一側(cè)車輪的跳動會影響到另一側(cè)車輪。該懸架歷史悠久,最初是用在馬車上。如今,該懸架已經(jīng)很少使用,只在一些廂式貨車、輕型卡車和一些越野車上使用。如下圖,是2007款Jeep Rubicon(四驅(qū))的懸架,前后均為剛性懸架,以使車輛有很好的越野性能。

剛性懸架的特點如下:
結(jié)構(gòu)簡單,成本低,便于搭載輪間差速器,實現(xiàn)四驅(qū);
剛性大,裝載能力強;
側(cè)傾中心高;
兩側(cè)車輪同向跳動時的方向相同,即兩側(cè)車輪有相同的前束和外傾角;
能實現(xiàn)很大的車橋運動(便于越野車使用);
具有很大的簧下質(zhì)量,尤其是對于帶有驅(qū)動的剛性懸架(有差速器和半軸);
下圖是剛性懸架綜合性能的雷達圖,可以看到其優(yōu)勢主要集中在經(jīng)濟性,而平順性和操穩(wěn)性能較差。

2半獨立懸架/扭力梁懸架(Compound Crank Axle)
該懸架是目前10萬左右及其以下的緊湊型車使用最多的后懸架型式。由于左右車輪是靠一根可以扭轉(zhuǎn)的V字形截面梁連接,故又可稱為扭力梁懸架。下圖為2004款歐寶 Astra的后懸架,為扭力梁。該懸架由于結(jié)構(gòu)簡單、便于裝配、且兼有獨立懸架和非獨立懸架的一些特性,故目前被廣泛使用。

目前,該懸架使用最多的是法系車,尤其是PSA在國內(nèi)出售的幾乎所有車型(508、C5以及進口的C4-AirCross和4008除外)的后懸都是該類型。要補充的是,法系車對該懸架的調(diào)校水平很高,國內(nèi)某些OEM用多連桿獨立懸架調(diào)教出來的操穩(wěn)水平甚至都不及法系車扭力梁車型的表現(xiàn)。所以,不能人云亦云地一聽到扭力梁就認為是板車懸架,性能差。
扭力梁懸架常見的型式有如下幾種:
1. 扭轉(zhuǎn)梁:橫向的扭轉(zhuǎn)梁和兩側(cè)車輪同軸;
2. 耦合型:橫向的扭轉(zhuǎn)梁在兩側(cè)車輪軸線的前面,通過兩根和扭轉(zhuǎn)梁焊接的縱臂和車輪連接,扭轉(zhuǎn)梁和縱臂的焊接位置在縱臂的前半端;
3. 標準型:和耦合性的區(qū)別是,扭轉(zhuǎn)梁和縱臂的焊接位置在縱臂的最前端靠近安裝襯套的位置。

下圖為扭力梁懸架綜合性能雷達圖,可以看出其主要的優(yōu)勢在經(jīng)濟性,且平順性和操穩(wěn)性略優(yōu)于剛性懸架。

3獨立懸架(Independent Suspension)
該懸架型式在B級以上車型上使用很廣泛,甚至有些A級車為了追求操控性,也配備了獨立懸架。比如福克斯、高爾夫(國內(nèi)新款的已換成扭力梁)、昂克賽拉、明銳(國內(nèi)新款的已換成扭力梁)等。

常見的獨立懸架有麥弗遜式(Mcpherson Strut)、雙叉臂式(Double Wishbone)和多連桿式(Multi-link)等。為了便于理解可以將雙叉臂懸架視為最基本的多連桿懸架,其他形式的獨立懸架都是在其基礎(chǔ)上衍生出來的。
麥弗遜式是目前A級車和一部分B級車使用最為廣泛的前懸架型式,由于該懸架型式結(jié)構(gòu)緊湊,占用的橫向空間小,所以大部分前置前驅(qū)的車型都采用這一型式的懸架。該懸架可以看成是將雙叉臂懸架的上臂縮成一個點(彈簧減振器支柱和車身連接點)。該懸架最主要的三個部件是:彈簧減震器支柱、下控制臂、穩(wěn)定桿。下圖是2003款Golf的前懸架。

雙叉臂懸架是上下兩根叉臂組成的懸架,由于該型式的懸架側(cè)向剛度大,多用于對操穩(wěn)要求高的性能車和大部分賽車上。下圖是Audi A4、A6和A8的前懸架。

下圖為雙叉臂懸架綜合性能雷達圖,可以看出其最大的優(yōu)勢是其出色的操穩(wěn)性和平順性,但其經(jīng)濟型不占優(yōu)勢,且占用的橫向空間大,不適用于橫置發(fā)動機的車型。

多連桿懸架一般是指桿系數(shù)量在3以上的,常見的有E型多連桿(福克斯后懸架)和5連桿型(BMW很多車型的后懸架)。下圖為BMW 3系5連桿后懸架:其中最上端的青色連桿可用來調(diào)節(jié)前束,下端紫色和青色一體的連桿為支撐臂,用來固定彈簧和減振器,承載車身重量。

下圖為奔馳M級5連桿后懸架。該車型使用的是空氣彈簧和主動式減振器,能主動調(diào)節(jié)車身高度,以及更精準的調(diào)節(jié)減振器阻尼力以適應實時路況,達到出色的舒適性。

由于多連桿懸架的設(shè)計自由度高,可以實現(xiàn)對車輪精準的導向,但也對應相關(guān)的設(shè)計和調(diào)校工作非常復雜。沒有超高的設(shè)計和調(diào)校水平,用該懸架型式也打造不出一款操穩(wěn)性出色的車子。
下圖為多連桿懸架綜合性能雷達圖,可以看到調(diào)教良好的多連桿懸架擁有出色的操穩(wěn)性能和平順性,但經(jīng)濟性和布置空間依然是其軟肋。

4結(jié)論
下面我們對不同類型的懸架進行總結(jié)并打分,為大家買車提供一個參考。

以上打分是根據(jù)不同懸架自身的機械結(jié)構(gòu)而言,汽車的操縱穩(wěn)定性還取決于各車企的設(shè)計、調(diào)校、工藝以及制造水平 。有一句話說的很好:獨立懸架是一個大容器的杯子,扭力梁是一個小容器的杯子,至于能裝多少水,就看各車企的調(diào)校水平。
普通家用車,扭力梁能滿足所有常規(guī)駕駛工況下的操縱穩(wěn)定性和平順性要求?,F(xiàn)如今國內(nèi)相當一部分自主車企,底盤調(diào)校工作委托給國外有經(jīng)驗的調(diào)教公司,其調(diào)教水平也越來越接近合資車的水平。
以后會詳細為大家解析目前市場上的主流車型的懸架結(jié)構(gòu)以及調(diào)教性能,敬請期待!
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