汽車懸掛都有哪些,麥弗遜和多連桿有什麼缺點和優點?

黃麻子先生


首先給大家辨析一個概念:懸掛與懸架。大家在查閱汽車資料時會發現,在不同的文章中有的稱作懸架,有的稱作懸掛,那麼它們兩個有區別嗎?其實,懸掛和懸架是一回事,英文都是Suspension。但是在正規的高校汽車教材中都稱作懸架,而不是懸掛。所以,懸架才是正規的稱呼,而懸掛可以看做是俗稱。


汽車的懸架系統是指車架(或承載式車身)與車橋(或車輪)之間的所有傳力連接裝置的總稱,它的主要作用有以下幾個:

1、把路面作用於車輪上的垂直反力、縱向反力和側向反力以及這些反力所造成的力矩傳遞到車架(或承載式車身)上,保證汽車的正常行駛,即起傳力作用;

2、利用彈性元件和減振器起到緩衝減振的作用;

3、利用懸架的某些傳力構件使車輪按一定軌跡相對於車架或車身跳動,即起導向作用;

4、利用懸架中的輔助彈性元件橫向穩定器,防止車身在轉向等行駛情況下發生過大的側向傾斜。

所以,汽車懸架系統的作用是非常大的,事實上,汽車的操控性能主要是通過調校懸架系統來實現的。也可以說,懸架系統的好壞,直接影響汽車的操控性。

汽車上所有的懸架系統,都是由以下四個部分組成的:

1、彈性元件:彈性元件主要指彈簧,包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭杆彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧等,它的主要作用是支撐車身並緩衝地面對車身的各種作用力;

2、減振元件:減振元件主要指減振器,包括普通的雙向作用筒式減振器、充氣式減振器、阻尼可調式減振器、電磁減振器等,它的主要作用是抑制彈簧吸震後反彈時的震盪及來自路面的衝擊;在這裡必須明確的是:減振器是給彈簧減振,而不是給車身減振,更不起支撐車身的作用,也就是說,車身的高低與減振器無關;

3、傳力機構:或稱導向機構,主要指連接車身與車輪之間的各個連桿,它們主要起傳力和導向的作用,所謂的多連桿(四連桿、五連桿)懸架,就是指這些連桿的數量;

4、橫向穩定器:又叫橫向穩定杆,它一般與獨立懸架配套使用,它的作用是防止汽車在轉向是車身產生過大側傾,並可以在一定程度上調節懸架系統的舒適性。

懸架系統按結構型式總體可以分為非獨立懸架和獨立懸架兩大類,很多人都主觀的認為獨立懸架一定優於非獨立懸架。事實上並不是這樣的,汽車的懸架系統是極其複雜的,它主要的技術在於調校而不是型式,比如雪鐵龍的後橋一直採用縱臂扭轉梁式非獨立懸架,但是不論是減振性能還是操控性能,都優於很多獨立懸架。所以判斷一輛車懸架系統性能的優劣,一定要親自的駕駛或乘坐,而不是看技術參數。

一、非獨立懸架

所謂的非獨立懸架系統,是指汽車兩側車輪由一根整體式車橋相連,車輪連同車橋一起通過彈性懸架系統懸掛在車架或車身的下面。它具有結構簡單、成本低、強度高、保養容易、行車中前輪定位變化小的優點,但是舒適性及操縱穩定性相對較差。常見的非獨立懸架系統有縱置板簧式和縱臂扭轉梁式兩種,其它的還有空氣彈簧式非獨立懸架和油氣彈簧式非獨立懸架,都非常罕見,一般只用於大型貨車上。

1、縱置板簧式非獨立懸架

這種懸架系統使用鋼板彈簧做為彈性元件,兼起導向機構的作用。這種懸架系統非常簡單,它的承重能力很強,但舒適性很差,被廣泛用於貨車的前、後懸架中,少部分的微面後懸架也使用這種結構(比如五菱宏光等)。

2、縱臂扭轉梁式非獨立懸架

縱臂扭轉梁式非立懸架是專為乘用車後橋設計的懸架結構,它的組成構成非常簡單:用粗壯的上下襬動式拖臂實現車輪與車身或車架之間的硬性連接,再用液壓減震器和螺旋彈簧來實現軟性連接,以達到吸震和支撐車身的作用,而圓柱形或方形扭轉橫樑連接至左右車輪。它的主要優點是結構簡單,裝配簡單,左右兩車輪的空間較大,同時兼有部分獨立懸掛的優點,所以又稱為半獨立懸架。缺點就是承載性能差、抗側傾能力較弱、減震性能差、舒適性有限。目前多數緊湊級以下的轎車和SUV的後懸架都採用了這種結構型式,法系車更是出了名的鐘愛這種懸架系統。

二、獨立懸架

獨立懸架是指汽車每一側的車輪都是單獨地通過彈性懸架系統懸掛在車架或車身下面。它的優點是兩側車輪可以單獨運動互不相干,能減小車身的傾斜和震動,有利於汽車的平順性和操縱穩定性,提高汽車的乘坐舒適性。缺點就是結構複雜、成本高。常見的獨立懸架有麥弗遜式、雙叉臂式和多連桿式獨立懸架,其它的還有中央杆式獨立懸架和橫置鋼板彈簧式獨立懸架,屬於比較少見的類型。

1、麥弗遜式獨立懸架

麥弗遜懸架是目前使用最廣泛的獨立懸架類型,它主要由螺旋彈簧、減震器、三角形下襬臂組成。它的運動特性是車輪只能沿主銷上下跳動,而不能左右運動。這種懸架系統的優點是結構簡單、成本低廉、可靠耐用,體積小,不佔用駕駛艙空間,適用那些對空間要求較高的車型,另外它的響應較快、製造成本低;它的主要缺點橫向剛度小、穩定性不佳、轉彎側傾較大,影響車輛過彎車身姿態的保持。麥弗遜懸架一般都應用在乘用車的前懸架上,現在市場上在售的車型至少有一半是採用這種懸架型式的。另外,在一些日韓系車型上後輪使用一種俗稱“筷子懸架”的獨立懸架系統,它也是麥弗遜懸架的一個變種,學名是連桿支柱式獨立懸架。比如凱美瑞、漢蘭達、起亞等就是由這樣的懸架系統。

2、雙叉臂式獨立懸架

雙叉臂式獨立懸架在一些運動型車型上應用的比較多,它主要由兩個三點式杆件(A臂)加一個兩點式杆件構成,兩個橫臂可以吸收橫向上的力,支柱則主要承擔車身重量,兩個叉臂的頂點(也就是A的頂點)負責轉向。它的運動特性是車輪在汽車橫向平面內擺動,車輪跳動會呈現弧形軌跡,輪胎可以自適應路面,保證接地面積,體現出較好的貼地性。這種懸架系統的優點是可以精準控制車輪的設定,橫向剛度大、汽車在過彎時側傾小,抓地性能好、路感清晰;缺點主要是佔用的空間大,會侵佔發動機艙空間,製造成本高、懸架定位參數設定複雜。最著名的馬自達6的前懸架就是這種類型,為馬六奪得了“彎道之王”這一美譽。

3、多連桿式獨立懸架

多連桿獨立懸架又可分為前多連桿懸架和後多連桿懸架。其中前懸架一般為3連桿或4連桿式獨立懸架;後懸架則一般為4連桿或5連桿式後懸架系統,其中5連桿式後懸架應用較為廣泛。它主要由一些上支臂、下支臂、拉桿、球頭、橫向穩定杆等組成。它的運動特性是車輪垂直於車身上下運動,這樣可以使輪胎始終與地面保持垂直狀態,輪胎與地面貼合良好。這種懸架系統的優點是路面衝擊對車身影響小,汽車過顛簸路段時車身穩定性好,乘坐舒適性較好,操控穩定性好,可以說是汽車上最好的懸架系統;它的主要缺點是對佈置空間需求大,成本高,設計複雜,調校難,零部件數量多等。

在汽車上還有一種懸架類型稱為主動懸架系統,包括空氣懸架、液壓懸架、電磁懸架以及電子液力懸架等。它的優點是可以根據汽車的運動狀態、路面狀況以及載荷等參數的變化,對懸架的剛度和阻尼進行動態地自適應調節,包括調節車身的高度等,使懸架系統始終處於最佳減振狀態。不過這種懸架主要是改善了減振器的性能,它的總體結構型式並沒有大的變化。


老侯解車


在汽車懸掛方面,麥弗遜和多連桿是較為常見的兩種懸掛結構,前者幾乎都被用於前輪位置,後者就是我們常說獨立懸掛,多連桿可被用於前輪,也可被用於後輪,絕大部分都是被用於後輪懸掛上。除了上述所講的麥弗遜和多連桿懸掛結構以外,汽車還有半獨立懸掛結構、雙叉臂式獨立懸掛結構、雙橫臂式獨立懸掛結構、空氣懸掛結構等等。

空氣懸掛結構:

在這些懸掛結構裡,空氣懸掛較為少見,它是一種採用空氣彈簧,並配套相應的氣泵、儲氣罐等裝置為一體的的懸掛系統。空氣懸掛通過調節各個空氣彈簧的軟硬和長短,可以讓同一輛車的幾條車輪,在行駛狀態下表現出的不同懸掛表現,也就是說它可以做到舒適性、運動性、通過性和穩定性的兼顧。這種懸掛多被用於售價不菲的車型上,如現代勞恩斯、豐田皇冠、奧迪A6L、奧迪Q7、大眾輝騰、大眾途銳V6、寶馬7系等等。

雙叉臂式獨立懸掛結構:

雙叉臂式獨立懸掛,它由兩根不同長度的A型臂和一根充當支柱的減震器共同組成,上下兩個A型臂由球鉸與車輪上的轉向節相連接,兩A型臂之間的減震器和螺旋彈簧,在垂直方向上能起到支撐和轉向主銷的作用。上下兩A型臂負責吸收轉向時的橫向力,而減震器則負責支撐車身重量和控制車輪在運動過程中的上下跳動。

所以通過對雙叉臂式獨立懸掛結構的介紹,我們就可以瞭解到,這種懸掛結構就是一種為運動而生的懸掛。雙叉臂式獨立懸掛在很多豪華跑車或者F1賽車上都被廣泛使用,而在普通消費者能購買的乘用車上,我們也能看到雙叉臂懸掛的身影,例如:吉利博瑞、傳祺GA6等。

雙橫臂式獨立懸掛:

雙橫臂式獨立懸掛和雙叉臂式獨立懸掛有很多相似之處,但兩者在橫臂的結構設計上又有較大的區別,雙叉臂懸掛的結構要相對複雜一些。雙橫臂的上下兩根擺臂各有兩根不相接的兩個兩條平行擺臂,而且雙叉臂是上下兩個不等長的A型擺臂,而雙橫臂則有等長擺臂和不等長擺臂之分。

等長雙橫臂懸掛有在車輪產生跳動的過程中,車輪的垂直面無法產生傾斜角,雖然主銷傾角不會發生變化,但是輪距卻會發生變化,這不僅會給輪胎帶來較大的磨損,也會讓車輪容易產生側向滑移現象。所以鑑於等長雙橫臂的這個缺點,目前這種懸掛結構已經幾乎被淘汰。

不等長雙橫臂懸掛可以根據懸掛結構設計出長度適當的兩組上下平行擺臂,它可以使車輪與主銷之間的角度以及輪距的變化都較小,因此這邊變化通過輪胎的變形就可以來平衡,不致使車輪沿路面滑移。使用雙橫臂車型較為有名的就是馬自達的馬6車型,不過馬自達6目前已經不再配備雙橫臂式獨立懸掛,哎!減配了!

半獨立懸掛:

如果要細分半獨立懸掛的話,大致還可以分為:拖拽式半獨立懸掛、扭力梁式半獨立懸掛、鋼板式半獨立懸掛等。

拖拽式半獨立懸掛:

這是一種專門被用於後輪的懸掛結構,我們之所以把它劃入到非獨立懸掛的範疇,是因為拖拽式懸掛具備非獨立懸掛的一些缺點,但它同時也兼備了一些獨立懸掛的優點,例如它的主要優點是兩側車輪間的空間利用率較大,車身的外傾角不會發生變化,避震器不會發生彎曲應力等。但拖拽式懸掛的舒適性和可操控性又較低,剎車容易出現較為明顯的點頭問題,同時後輪位置的車身還會在車頭下沉後發生下沉現象,不利於駕駛員對車身姿態的有效控制。

目前採用拖拽式獨立懸掛的車型有:大眾的甲殼蟲、雪鐵龍C4等。

扭力梁式半獨立懸掛:

這是我們最常見,也是最熟悉的半獨立懸掛結構,這在我們生活中是經常能見到的,它是通過一個扭力梁,來平衡兩側車輪間的上下跳動,保持車輛平衡,它的優點就是佔用空間極小,可以極大程度上保證後排乘客的乘坐空間,而且製造成本較低。

但扭力梁懸掛卻同樣存在舒適性和操控性方面的不足,由於扭力梁懸掛只有後縱臂和扭力梁,懸掛上沒有連桿來控制車輪前束角變化,也無從改變彈性主銷的位置。雖然扭力梁結構在平衡車輪跳動時,扭力梁會通過自身的旋轉來降低兩側車輪間的相互干涉,而且我們還可以通過在懸掛上加裝防傾杆,來穩定車身在轉彎時的傾斜角度,但扭力梁畢竟是一個整體的剛性材質,也就是說當一側車輪的跳動被抑制時,另一側車輪依舊會收到相應的影響,這就有點類似於蹺蹺板的原理,所以就這樣來回上下波動會讓車內的後排乘客感覺行駛較為顛簸。

鋼板式半獨立懸掛:

這種懸掛多被用於載重汽車、皮卡或者純越野性能的車型上,它是採用多塊尺寸不同且向上彎曲一定角度的鋼板彈簧,作為彈性減震元件,與汽車的縱向軸線平行的佈置在汽車的懸掛上,可以是單獨後懸掛,也可以前後懸掛都佈置。

鋼板式半獨立懸掛最大的特點就是承載力大、成本低、容易維修,但缺點就是自重較大,舒適性比半獨立懸掛更差,且鋼板彈簧之間,以及與鋼板彈簧銷之間容易出現磨損、破裂等問題。

麥弗遜懸掛:

麥弗遜懸掛基本都是被用於汽車的前輪位置,它屬於一種獨立懸掛結構,是由螺旋彈簧加上減振器以及A字下襬臂組成,它最大的優點就是體積小,結構簡單,非常節省懸掛在發動機艙內的空間。但麥弗遜懸掛無法給車身提供足夠的側向支撐,它的減震器只能讓彈簧做上下垂直運動,限制了減震彈簧向兩側進行偏移的幅度,不過我們可以通過不同減震行程、阻尼以及不同彈簧元件硬度的方式,來調節麥弗遜懸掛的的軟硬。

由於麥弗遜懸掛對車輪的主要支撐部位是下襬臂、減震器和減震彈簧,其中下襬臂可以限制車輪發生側移的幅度,但麥弗遜下襬臂的連接位置是位於車輪的中心線下方,這極大削弱了麥弗遜懸掛對車輪上方的橫向側移控制,因此如果將麥弗遜懸掛置於後輪的話,那汽車在行駛過程中就很容易出現甩尾現象,這是很危險的。

此外由於麥弗遜懸掛的減震彈簧和減震彈簧是套為一體的,且結構小巧、簡單,因此它就能輕易滿足前輪轉向的需求,而不會在轉向過程中與車身造成任何接觸。所以既然現在有這麼一款結構簡單,造價便宜,響應快速,節省空間,且實用效果非常棒的麥弗遜懸掛存在,那以成本為核心的車企自然就都偏愛將它做為前輪的懸掛結構。

多連桿獨立懸掛:

多連桿獨立懸掛結構是由多根連桿、減震器和減震彈簧等部件所組成,它能通過前後置定位臂和上下控制臂,來有效地控制車輪的外傾角,車企一般都是把4連桿以上的懸掛結構佈置在後輪,當然,在前輪懸掛上我們也可以多采用3連桿或4連桿的結構。

不過在這裡2連桿懸掛結構(也稱雙連桿懸掛)則不屬於多連桿懸掛的範疇,它依舊屬於麥弗遜懸掛的結構體系中。因為2連桿的兩根連桿和麥弗遜懸掛一樣,其螺旋彈簧是和減震器套為一體的,共同承擔著車身的重量,並吸收車輪的彈跳,但其他多連桿懸掛的減震彈簧則是和減震筒分離的。不過2連桿懸掛也可以通過佈置橫向穩定杆的方式,來增強其對車輛橫向角度偏移的控制,以及增強車身的抗側傾能力。

多連桿懸掛結構可以讓車輪和地面保持最大的垂直面,,減小車身的傾斜幅度,在運動的過程中可以自動調整車輪的外傾角、前束角,並讓車輪獲得一定的轉向角度。通過對連接運動點的約束角度設計,可以讓懸掛在壓縮的過程中對車輪的定位進行相應的調整。那麼底盤工程師就可以利用多連桿的這些結構特點,針對車型的特點對懸掛進行相應的調校,以發揮出該車型最大的操控性,和最大限度的發揮輪胎的抓地力。

同時由於每個車輪在跳動的時候都處於處於獨立彈跳的狀態,因此當一側車輪發生彈跳時,其他車輪將不會受到該彈跳所帶來的影響,因此可以最大限度保證汽車的行駛姿態,提高車內人員的舒適性。不過多連桿懸掛結構的缺點就是結構複雜,成本較高且結構體積較大,很佔用汽車底盤和汽車後排的有限空間。


壹車熱評


汽車懸掛類型按大類可分為獨立懸掛和非獨立懸掛,麥弗遜懸掛和多連桿懸掛都屬於獨立懸掛的範疇。非獨立懸掛就是我們說的扭力梁懸掛,一根橫樑貫穿車底。獨立懸掛分類就多了包括多連桿,嚴格的來說2連桿以上獨立都算獨立懸掛畢竟只是結構簡單;雙叉臂懸掛;麥弗遜懸掛。其實在我的理解看來無論哪種懸掛它們都是麥弗遜和五連桿的變種、簡化。

麥弗遜常用於車輛前懸掛而多連桿則都可用於車輛前、後懸掛中,當然這也只是“常用”情況。其實麥弗遜或者其變種也曾被用作車輛的後懸掛中,像十幾年前的一些國產車就會採用麥弗遜後懸掛。

麥弗遜的特點是結構簡單、佔用空間較小、容易佈局、成本較低、技術含量低、容易生產且應用範圍極廣。

一般情況30萬以內的普通家用級別車都會選擇麥弗遜懸掛作為前懸掛。一方面麥弗遜可以滿足這部分車型的駕駛需求;另一方面礙於成本限制,這個價位的車需要和更高級別的車保持差異化;最後一方面這個級別的車往往採用橫置發動機佈局,而為了節省前部空間麥弗遜就是一個不錯的選擇。



多連桿以五連桿最具代表性,五連桿算是目前多連桿懸掛中最高級別的存在因此五連桿車型往往用在豪華車或者超豪華車型上。它的特點是結構複雜、技術含量高、成本高、對空間要求高佈局困難,由於五根連桿可以自由控制車輪縱向和橫向的自由度所以可大大提升它的舒適型兼運動性。所以五連桿往往是豪華車、超豪華車或者運動車型的前後懸掛選擇。


比如應用了前後五連桿懸掛的奧迪A4L就是一個代表,也是最親民最具代表性的前後五連桿懸掛車型。因為同級別的寶馬3和奔馳C前懸掛也只是採用了麥弗遜或者麥弗遜變種(寶馬雙球節)。當然並不是說奧迪的五連桿一定比寶馬和奔馳的好但是五連桿與生俱來的結構優勢是麥弗遜所不具備的,除非你有能力達到保時捷911前麥弗遜懸掛的標準(當然911的麥弗遜可以說是形似神不似)。


麥弗遜可以說是一個總稱,多連桿也是一個總稱。麥弗遜衍生出來的變種可以說不要太多但結構基本都在原有基礎上改變;現在的多連桿衍生出來的類型也是數不勝數,以美、日、德車型為代表的複合多連桿懸掛和E型多連桿懸掛算是目前在家用車領域見的最多的後懸掛類型。邁騰、凱美瑞、雅閣、福克斯以及同級別的SUV後懸掛基本都是這幾種,其實說白了相比五連桿少了縱向牽引杆或者豎直穩定杆,相當於四連桿也就是雙橫臂或者雙縱臂加兩根橫縱向穩定杆/牽引杆。


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