汽车悬挂都有哪些,麦弗逊和多连杆有什么缺点和优点?

黄麻子先生


首先给大家辨析一个概念:悬挂与悬架。大家在查阅汽车资料时会发现,在不同的文章中有的称作悬架,有的称作悬挂,那么它们两个有区别吗?其实,悬挂和悬架是一回事,英文都是Suspension。但是在正规的高校汽车教材中都称作悬架,而不是悬挂。所以,悬架才是正规的称呼,而悬挂可以看做是俗称。


汽车的悬架系统是指车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间的所有传力连接装置的总称,它的主要作用有以下几个:

1、把路面作用于车轮上的垂直反力、纵向反力和侧向反力以及这些反力所造成的力矩传递到车架(或承载式车身)上,保证汽车的正常行驶,即起传力作用;

2、利用弹性元件和减振器起到缓冲减振的作用;

3、利用悬架的某些传力构件使车轮按一定轨迹相对于车架或车身跳动,即起导向作用;

4、利用悬架中的辅助弹性元件横向稳定器,防止车身在转向等行驶情况下发生过大的侧向倾斜。

所以,汽车悬架系统的作用是非常大的,事实上,汽车的操控性能主要是通过调校悬架系统来实现的。也可以说,悬架系统的好坏,直接影响汽车的操控性。

汽车上所有的悬架系统,都是由以下四个部分组成的:

1、弹性元件:弹性元件主要指弹簧,包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧等,它的主要作用是支撑车身并缓冲地面对车身的各种作用力;

2、减振元件:减振元件主要指减振器,包括普通的双向作用筒式减振器、充气式减振器、阻尼可调式减振器、电磁减振器等,它的主要作用是抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击;在这里必须明确的是:减振器是给弹簧减振,而不是给车身减振,更不起支撑车身的作用,也就是说,车身的高低与减振器无关;

3、传力机构:或称导向机构,主要指连接车身与车轮之间的各个连杆,它们主要起传力和导向的作用,所谓的多连杆(四连杆、五连杆)悬架,就是指这些连杆的数量;

4、横向稳定器:又叫横向稳定杆,它一般与独立悬架配套使用,它的作用是防止汽车在转向是车身产生过大侧倾,并可以在一定程度上调节悬架系统的舒适性。

悬架系统按结构型式总体可以分为非独立悬架和独立悬架两大类,很多人都主观的认为独立悬架一定优于非独立悬架。事实上并不是这样的,汽车的悬架系统是极其复杂的,它主要的技术在于调校而不是型式,比如雪铁龙的后桥一直采用纵臂扭转梁式非独立悬架,但是不论是减振性能还是操控性能,都优于很多独立悬架。所以判断一辆车悬架系统性能的优劣,一定要亲自的驾驶或乘坐,而不是看技术参数。

一、非独立悬架

所谓的非独立悬架系统,是指汽车两侧车轮由一根整体式车桥相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬架系统悬挂在车架或车身的下面。它具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但是舒适性及操纵稳定性相对较差。常见的非独立悬架系统有纵置板簧式和纵臂扭转梁式两种,其它的还有空气弹簧式非独立悬架和油气弹簧式非独立悬架,都非常罕见,一般只用于大型货车上。

1、纵置板簧式非独立悬架

这种悬架系统使用钢板弹簧做为弹性元件,兼起导向机构的作用。这种悬架系统非常简单,它的承重能力很强,但舒适性很差,被广泛用于货车的前、后悬架中,少部分的微面后悬架也使用这种结构(比如五菱宏光等)。

2、纵臂扭转梁式非独立悬架

纵臂扭转梁式非立悬架是专为乘用车后桥设计的悬架结构,它的组成构成非常简单:用粗壮的上下摆动式拖臂实现车轮与车身或车架之间的硬性连接,再用液压减震器和螺旋弹簧来实现软性连接,以达到吸震和支撑车身的作用,而圆柱形或方形扭转横梁连接至左右车轮。它的主要优点是结构简单,装配简单,左右两车轮的空间较大,同时兼有部分独立悬挂的优点,所以又称为半独立悬架。缺点就是承载性能差、抗侧倾能力较弱、减震性能差、舒适性有限。目前多数紧凑级以下的轿车和SUV的后悬架都采用了这种结构型式,法系车更是出了名的钟爱这种悬架系统。

二、独立悬架

独立悬架是指汽车每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬架系统悬挂在车架或车身下面。它的优点是两侧车轮可以单独运动互不相干,能减小车身的倾斜和震动,有利于汽车的平顺性和操纵稳定性,提高汽车的乘坐舒适性。缺点就是结构复杂、成本高。常见的独立悬架有麦弗逊式、双叉臂式和多连杆式独立悬架,其它的还有中央杆式独立悬架和横置钢板弹簧式独立悬架,属于比较少见的类型。

1、麦弗逊式独立悬架

麦弗逊悬架是目前使用最广泛的独立悬架类型,它主要由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成。它的运动特性是车轮只能沿主销上下跳动,而不能左右运动。这种悬架系统的优点是结构简单、成本低廉、可靠耐用,体积小,不占用驾驶舱空间,适用那些对空间要求较高的车型,另外它的响应较快、制造成本低;它的主要缺点横向刚度小、稳定性不佳、转弯侧倾较大,影响车辆过弯车身姿态的保持。麦弗逊悬架一般都应用在乘用车的前悬架上,现在市场上在售的车型至少有一半是采用这种悬架型式的。另外,在一些日韩系车型上后轮使用一种俗称“筷子悬架”的独立悬架系统,它也是麦弗逊悬架的一个变种,学名是连杆支柱式独立悬架。比如凯美瑞、汉兰达、起亚等就是由这样的悬架系统。

2、双叉臂式独立悬架

双叉臂式独立悬架在一些运动型车型上应用的比较多,它主要由两个三点式杆件(A臂)加一个两点式杆件构成,两个横臂可以吸收横向上的力,支柱则主要承担车身重量,两个叉臂的顶点(也就是A的顶点)负责转向。它的运动特性是车轮在汽车横向平面内摆动,车轮跳动会呈现弧形轨迹,轮胎可以自适应路面,保证接地面积,体现出较好的贴地性。这种悬架系统的优点是可以精准控制车轮的设定,横向刚度大、汽车在过弯时侧倾小,抓地性能好、路感清晰;缺点主要是占用的空间大,会侵占发动机舱空间,制造成本高、悬架定位参数设定复杂。最著名的马自达6的前悬架就是这种类型,为马六夺得了“弯道之王”这一美誉。

3、多连杆式独立悬架

多连杆独立悬架又可分为前多连杆悬架和后多连杆悬架。其中前悬架一般为3连杆或4连杆式独立悬架;后悬架则一般为4连杆或5连杆式后悬架系统,其中5连杆式后悬架应用较为广泛。它主要由一些上支臂、下支臂、拉杆、球头、横向稳定杆等组成。它的运动特性是车轮垂直于车身上下运动,这样可以使轮胎始终与地面保持垂直状态,轮胎与地面贴合良好。这种悬架系统的优点是路面冲击对车身影响小,汽车过颠簸路段时车身稳定性好,乘坐舒适性较好,操控稳定性好,可以说是汽车上最好的悬架系统;它的主要缺点是对布置空间需求大,成本高,设计复杂,调校难,零部件数量多等。

在汽车上还有一种悬架类型称为主动悬架系统,包括空气悬架、液压悬架、电磁悬架以及电子液力悬架等。它的优点是可以根据汽车的运动状态、路面状况以及载荷等参数的变化,对悬架的刚度和阻尼进行动态地自适应调节,包括调节车身的高度等,使悬架系统始终处于最佳减振状态。不过这种悬架主要是改善了减振器的性能,它的总体结构型式并没有大的变化。


老侯解车


在汽车悬挂方面,麦弗逊和多连杆是较为常见的两种悬挂结构,前者几乎都被用于前轮位置,后者就是我们常说独立悬挂,多连杆可被用于前轮,也可被用于后轮,绝大部分都是被用于后轮悬挂上。除了上述所讲的麦弗逊和多连杆悬挂结构以外,汽车还有半独立悬挂结构、双叉臂式独立悬挂结构、双横臂式独立悬挂结构、空气悬挂结构等等。

空气悬挂结构:

在这些悬挂结构里,空气悬挂较为少见,它是一种采用空气弹簧,并配套相应的气泵、储气罐等装置为一体的的悬挂系统。空气悬挂通过调节各个空气弹簧的软硬和长短,可以让同一辆车的几条车轮,在行驶状态下表现出的不同悬挂表现,也就是说它可以做到舒适性、运动性、通过性和稳定性的兼顾。这种悬挂多被用于售价不菲的车型上,如现代劳恩斯、丰田皇冠、奥迪A6L、奥迪Q7、大众辉腾、大众途锐V6、宝马7系等等。

双叉臂式独立悬挂结构:

双叉臂式独立悬挂,它由两根不同长度的A型臂和一根充当支柱的减震器共同组成,上下两个A型臂由球铰与车轮上的转向节相连接,两A型臂之间的减震器和螺旋弹簧,在垂直方向上能起到支撑和转向主销的作用。上下两A型臂负责吸收转向时的横向力,而减震器则负责支撑车身重量和控制车轮在运动过程中的上下跳动。

所以通过对双叉臂式独立悬挂结构的介绍,我们就可以了解到,这种悬挂结构就是一种为运动而生的悬挂。双叉臂式独立悬挂在很多豪华跑车或者F1赛车上都被广泛使用,而在普通消费者能购买的乘用车上,我们也能看到双叉臂悬挂的身影,例如:吉利博瑞、传祺GA6等。

双横臂式独立悬挂:

双横臂式独立悬挂和双叉臂式独立悬挂有很多相似之处,但两者在横臂的结构设计上又有较大的区别,双叉臂悬挂的结构要相对复杂一些。双横臂的上下两根摆臂各有两根不相接的两个两条平行摆臂,而且双叉臂是上下两个不等长的A型摆臂,而双横臂则有等长摆臂和不等长摆臂之分。

等长双横臂悬挂有在车轮产生跳动的过程中,车轮的垂直面无法产生倾斜角,虽然主销倾角不会发生变化,但是轮距却会发生变化,这不仅会给轮胎带来较大的磨损,也会让车轮容易产生侧向滑移现象。所以鉴于等长双横臂的这个缺点,目前这种悬挂结构已经几乎被淘汰。

不等长双横臂悬挂可以根据悬挂结构设计出长度适当的两组上下平行摆臂,它可以使车轮与主销之间的角度以及轮距的变化都较小,因此这边变化通过轮胎的变形就可以来平衡,不致使车轮沿路面滑移。使用双横臂车型较为有名的就是马自达的马6车型,不过马自达6目前已经不再配备双横臂式独立悬挂,哎!减配了!

半独立悬挂:

如果要细分半独立悬挂的话,大致还可以分为:拖拽式半独立悬挂、扭力梁式半独立悬挂、钢板式半独立悬挂等。

拖拽式半独立悬挂:

这是一种专门被用于后轮的悬挂结构,我们之所以把它划入到非独立悬挂的范畴,是因为拖拽式悬挂具备非独立悬挂的一些缺点,但它同时也兼备了一些独立悬挂的优点,例如它的主要优点是两侧车轮间的空间利用率较大,车身的外倾角不会发生变化,避震器不会发生弯曲应力等。但拖拽式悬挂的舒适性和可操控性又较低,刹车容易出现较为明显的点头问题,同时后轮位置的车身还会在车头下沉后发生下沉现象,不利于驾驶员对车身姿态的有效控制。

目前采用拖拽式独立悬挂的车型有:大众的甲壳虫、雪铁龙C4等。

扭力梁式半独立悬挂:

这是我们最常见,也是最熟悉的半独立悬挂结构,这在我们生活中是经常能见到的,它是通过一个扭力梁,来平衡两侧车轮间的上下跳动,保持车辆平衡,它的优点就是占用空间极小,可以极大程度上保证后排乘客的乘坐空间,而且制造成本较低。

但扭力梁悬挂却同样存在舒适性和操控性方面的不足,由于扭力梁悬挂只有后纵臂和扭力梁,悬挂上没有连杆来控制车轮前束角变化,也无从改变弹性主销的位置。虽然扭力梁结构在平衡车轮跳动时,扭力梁会通过自身的旋转来降低两侧车轮间的相互干涉,而且我们还可以通过在悬挂上加装防倾杆,来稳定车身在转弯时的倾斜角度,但扭力梁毕竟是一个整体的刚性材质,也就是说当一侧车轮的跳动被抑制时,另一侧车轮依旧会收到相应的影响,这就有点类似于跷跷板的原理,所以就这样来回上下波动会让车内的后排乘客感觉行驶较为颠簸。

钢板式半独立悬挂:

这种悬挂多被用于载重汽车、皮卡或者纯越野性能的车型上,它是采用多块尺寸不同且向上弯曲一定角度的钢板弹簧,作为弹性减震元件,与汽车的纵向轴线平行的布置在汽车的悬挂上,可以是单独后悬挂,也可以前后悬挂都布置。

钢板式半独立悬挂最大的特点就是承载力大、成本低、容易维修,但缺点就是自重较大,舒适性比半独立悬挂更差,且钢板弹簧之间,以及与钢板弹簧销之间容易出现磨损、破裂等问题。

麦弗逊悬挂:

麦弗逊悬挂基本都是被用于汽车的前轮位置,它属于一种独立悬挂结构,是由螺旋弹簧加上减振器以及A字下摆臂组成,它最大的优点就是体积小,结构简单,非常节省悬挂在发动机舱内的空间。但麦弗逊悬挂无法给车身提供足够的侧向支撑,它的减震器只能让弹簧做上下垂直运动,限制了减震弹簧向两侧进行偏移的幅度,不过我们可以通过不同减震行程、阻尼以及不同弹簧元件硬度的方式,来调节麦弗逊悬挂的的软硬。

由于麦弗逊悬挂对车轮的主要支撑部位是下摆臂、减震器和减震弹簧,其中下摆臂可以限制车轮发生侧移的幅度,但麦弗逊下摆臂的连接位置是位于车轮的中心线下方,这极大削弱了麦弗逊悬挂对车轮上方的横向侧移控制,因此如果将麦弗逊悬挂置于后轮的话,那汽车在行驶过程中就很容易出现甩尾现象,这是很危险的。

此外由于麦弗逊悬挂的减震弹簧和减震弹簧是套为一体的,且结构小巧、简单,因此它就能轻易满足前轮转向的需求,而不会在转向过程中与车身造成任何接触。所以既然现在有这么一款结构简单,造价便宜,响应快速,节省空间,且实用效果非常棒的麦弗逊悬挂存在,那以成本为核心的车企自然就都偏爱将它做为前轮的悬挂结构。

多连杆独立悬挂:

多连杆独立悬挂结构是由多根连杆、减震器和减震弹簧等部件所组成,它能通过前后置定位臂和上下控制臂,来有效地控制车轮的外倾角,车企一般都是把4连杆以上的悬挂结构布置在后轮,当然,在前轮悬挂上我们也可以多采用3连杆或4连杆的结构。

不过在这里2连杆悬挂结构(也称双连杆悬挂)则不属于多连杆悬挂的范畴,它依旧属于麦弗逊悬挂的结构体系中。因为2连杆的两根连杆和麦弗逊悬挂一样,其螺旋弹簧是和减震器套为一体的,共同承担着车身的重量,并吸收车轮的弹跳,但其他多连杆悬挂的减震弹簧则是和减震筒分离的。不过2连杆悬挂也可以通过布置横向稳定杆的方式,来增强其对车辆横向角度偏移的控制,以及增强车身的抗侧倾能力。

多连杆悬挂结构可以让车轮和地面保持最大的垂直面,,减小车身的倾斜幅度,在运动的过程中可以自动调整车轮的外倾角、前束角,并让车轮获得一定的转向角度。通过对连接运动点的约束角度设计,可以让悬挂在压缩的过程中对车轮的定位进行相应的调整。那么底盘工程师就可以利用多连杆的这些结构特点,针对车型的特点对悬挂进行相应的调校,以发挥出该车型最大的操控性,和最大限度的发挥轮胎的抓地力。

同时由于每个车轮在跳动的时候都处于处于独立弹跳的状态,因此当一侧车轮发生弹跳时,其他车轮将不会受到该弹跳所带来的影响,因此可以最大限度保证汽车的行驶姿态,提高车内人员的舒适性。不过多连杆悬挂结构的缺点就是结构复杂,成本较高且结构体积较大,很占用汽车底盘和汽车后排的有限空间。


壹车热评


汽车悬挂类型按大类可分为独立悬挂和非独立悬挂,麦弗逊悬挂和多连杆悬挂都属于独立悬挂的范畴。非独立悬挂就是我们说的扭力梁悬挂,一根横梁贯穿车底。独立悬挂分类就多了包括多连杆,严格的来说2连杆以上独立都算独立悬挂毕竟只是结构简单;双叉臂悬挂;麦弗逊悬挂。其实在我的理解看来无论哪种悬挂它们都是麦弗逊和五连杆的变种、简化。

麦弗逊常用于车辆前悬挂而多连杆则都可用于车辆前、后悬挂中,当然这也只是“常用”情况。其实麦弗逊或者其变种也曾被用作车辆的后悬挂中,像十几年前的一些国产车就会采用麦弗逊后悬挂。

麦弗逊的特点是结构简单、占用空间较小、容易布局、成本较低、技术含量低、容易生产且应用范围极广。

一般情况30万以内的普通家用级别车都会选择麦弗逊悬挂作为前悬挂。一方面麦弗逊可以满足这部分车型的驾驶需求;另一方面碍于成本限制,这个价位的车需要和更高级别的车保持差异化;最后一方面这个级别的车往往采用横置发动机布局,而为了节省前部空间麦弗逊就是一个不错的选择。



多连杆以五连杆最具代表性,五连杆算是目前多连杆悬挂中最高级别的存在因此五连杆车型往往用在豪华车或者超豪华车型上。它的特点是结构复杂、技术含量高、成本高、对空间要求高布局困难,由于五根连杆可以自由控制车轮纵向和横向的自由度所以可大大提升它的舒适型兼运动性。所以五连杆往往是豪华车、超豪华车或者运动车型的前后悬挂选择。


比如应用了前后五连杆悬挂的奥迪A4L就是一个代表,也是最亲民最具代表性的前后五连杆悬挂车型。因为同级别的宝马3和奔驰C前悬挂也只是采用了麦弗逊或者麦弗逊变种(宝马双球节)。当然并不是说奥迪的五连杆一定比宝马和奔驰的好但是五连杆与生俱来的结构优势是麦弗逊所不具备的,除非你有能力达到保时捷911前麦弗逊悬挂的标准(当然911的麦弗逊可以说是形似神不似)。


麦弗逊可以说是一个总称,多连杆也是一个总称。麦弗逊衍生出来的变种可以说不要太多但结构基本都在原有基础上改变;现在的多连杆衍生出来的类型也是数不胜数,以美、日、德车型为代表的复合多连杆悬挂和E型多连杆悬挂算是目前在家用车领域见的最多的后悬挂类型。迈腾、凯美瑞、雅阁、福克斯以及同级别的SUV后悬挂基本都是这几种,其实说白了相比五连杆少了纵向牵引杆或者竖直稳定杆,相当于四连杆也就是双横臂或者双纵臂加两根横纵向稳定杆/牵引杆。


分享到:


相關文章: