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汽車懸挂種類及優勢

汽車 更新时间:2024-08-03 12:12:31

我們經常說我的車采用的是什麼懸挂,比如說前麥弗遜後扭力梁、前雙叉臂後多連杆等等,這些都是什麼意思呢?它們都有怎樣的優缺點呢?聽老侯來給大家說說。

在此,先給大家辨析兩個概念:

底盤與懸架的區别

懸架系統并非底盤,這是很多人常犯的錯誤。底盤的概念要大過懸架,是一個很複雜的幾何體。底盤的作用是安裝汽車發動機以及周邊部件、總成,形成汽車整體造型,它大緻由傳動系、行駛系、轉向系以及制動系四部分組成。

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通常我們說的懸架隻是底盤行駛系(車架、車橋、車輪、懸挂)中的一部分。

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懸架與懸挂

車主朋友們在查閱汽車資料時會發現,有些文章裡叫做懸架,而另一些文章中卻叫做懸挂,那麼它們兩個有區别嗎?

其實,懸挂和懸架是一回事,英文都是Suspension。但是在正規的高校汽車教材中都稱作懸架,而不是懸挂。在此我們應該尊重教材,畢竟它是衆多大學教授智慧的結晶,比我們這些綠林好漢聰明多了。在以下的文章中,我也一律使用“懸架”而不使用“懸挂”。

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在此老侯還要批評一些廠家和4s店,在配置單上寫懸挂系統類型,很不嚴謹。你們是正規的廠家協作機構,用詞應該嚴謹,使用正規的專業術語,這樣才能顯示出你們的專業水準,不能像路邊小作坊一樣滿口的江湖黑話,讓人不知所雲,或套路深深。

那麼究竟什麼是懸架呢?

懸架是車架(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。

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懸架的功用

1、把路面作用于車輪上的垂直反力、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沖減振的作用;

3、利用懸架的某些傳力構件使車輪按一定軌迹相對于車架或車身跳動,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。

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懸架的組成

1、彈性元件——彈簧,起緩沖作用;

2、減振元件——減振器,起減振作用;

3、傳力機構或稱導向機構——各個連杆,起傳力和導向作用;

4、橫向穩定器——橫向穩定杆,防止車身産生過大側傾。

懸架系統分類

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我們日常使用的絕大多數的家庭轎車都是螺旋彈簧式、獨立或半獨立、被動式懸架,今天我們主要介紹這幾種懸架的優缺點,至于高大上的主動懸架和貨車的鋼闆彈簧懸架,在以後的文章中會介紹。

什麼是非獨立懸架、獨立懸架?

非獨立懸架

非獨立懸架的特點是:兩側車輪通過整體式車橋相連,車橋通過懸架與車架或車身相連。如果行駛中路面不平,一側車輪被擡高,整體式車橋将迫使另一側車輪産生運動。

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半獨立懸架是非獨立懸架的一種,隻是中間的軸可以扭曲變形,從而使兩側的車輛有一定的獨立性,所以稱為半獨立。

獨立懸架

獨立懸架的特點是:車橋是斷開的,每一側車輪單獨地通過懸架與車架(或車身)相連,每一側車輪可以獨立跳動。

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縱臂扭轉梁式非立懸架

縱臂扭轉梁式非立懸架是專為後輪設計的懸架結構,即俗稱的“扭力梁式懸挂”。它的組成構成非常簡單:用粗壯的上下擺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梁連接至左右車輪。

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運動特性:

左右縱擺臂被橫梁連接,因此該懸架結構還保持着整體橋式懸架的特性,不過連接左右縱臂的橫梁在連接處可轉動,這便在一定程度上讓左右車輪在小範圍内分别運轉而不幹擾到另一側車輪。

優點

兼有部分獨立懸挂的優點。由于整個懸架系統隻有一個大部件構成,因此相比複雜的雙叉臂、多連杆等,結構要簡單得多。懸架整體所占用空間也相對較小而其最大優點便是左右兩車輪的空間較大,被焊接成H型的懸架整體安裝在車身上,搖臂與車身隻有兩個連接點,所以裝配起來也很簡單,而成本低也這正是這個級别車型所需要的。

缺點

承載性能差、抗側傾能力較弱、減震性能差、舒适性有限。

适用車型:

國内大多數A級以下和低端SUV車型的後懸

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麥弗遜懸架

麥弗遜懸挂幾乎是目前使用最廣泛的懸挂類型了,結構簡單、成本低廉、可靠耐用是其主要特點。它主要由螺旋彈簧、減震器、三角形下擺臂組成。這樣組成的麥弗遜式懸挂隻能上下跳動,而不能左右運動,并且可以通過設置減震器的行程,來設定懸架的軟硬。

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運動特性:

車輪沿主銷移動

優點:

這種最大的優點除了結構簡單、成本低廉之外,還有它不影響駕駛艙體積。麥弗遜懸挂體積很小,适用那些對空間要求較高的車型。另外它的響應較快、制造成本低.

缺點:

麥弗遜懸挂的缺點也很明顯,由于彈簧和減震隻能上下運動,因此它對左右橫向的沖擊缺乏阻擋,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态的保持。

适用車型:

中小型轎車、中低端SUV前懸架,比如捷達、桑塔納、長城等等車型的前懸架。

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雖然麥弗遜有很多優缺點,但很多豪華品牌依然在采用,保時捷911前懸挂就是麥弗遜,寶馬的雙球節彈簧減震支柱前橋以及君威GS的Hiper srtut其實也可以看做麥弗遜懸挂的變種。

連杆支柱式獨立懸架

連杆支柱式獨立懸架即人們通常所說的“筷子懸挂”。是麥弗遜懸架用在後輪的一種方式。

它将麥弗遜懸架的下A字擺臂換成了兩根橫向連杆以及一根縱向拉杆,這能讓它具有與麥弗遜懸架相近的操控性能,又有比麥弗遜懸架更高的連接剛度和相對較好的抗側傾性能。但是同樣也存在麥弗遜懸架的缺點,就是穩定性不好,轉向側傾還是較大,需要加裝平衡杆來減小轉向側傾。連杆支柱在一些日韓系車型的後懸架上面有較多的應用,主要傾向舒适性。

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它的主要優點及缺點與麥弗遜懸架類似,主要應用在日、韓系車的後懸架上,比如凱美瑞、漢蘭達、起亞等車型。

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橫臂式獨立懸架(雙橫臂式獨立懸架、雙叉臂式獨立懸架)

我們熟悉的雙橫臂、雙叉臂式獨立懸架都是這種車輪在汽車橫向平面内擺動的結構。它們都是由兩個三點式杆件(A臂)加一個兩點式杆件構成的懸架結構。相比麥弗遜式獨立懸架,它的橫向剛度更好;對于車輛俯仰抑制更好,并且給予工程師設計自由度更高。它的缺點也顯而易見,由于結構略顯複雜,所以占用空間大,杆件數量增加使得其成本高。

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運動特性:

車輪在汽車橫向平面内擺動

優點:

這兩個橫臂可以吸收橫向上的力,支柱則主要承擔車身重量,而且兩個叉臂的頂點(也就是A的頂點)負責轉向,因此雙叉臂懸挂最大的優點就是可以精準控制車輪的設定,讓車身在過彎時盡可能的保證側傾最小。同時,車輪跳動會呈現弧形軌迹,輪胎可以自适應路面,保證接地面積,體現出較好的貼地性。總體就是橫向剛度大、抗側傾性能優異、抓地性能好、路感清晰;

缺點:

這種懸挂比常見的麥弗遜懸挂多了上面一個叉臂,而這個叉臂又不可避免的會侵占駕駛艙空間,所以目前雙叉臂隻會使用在一些注重運動特性的緊湊轎車以及本身空間較大的豪華車型上。另外它的制造成本高、懸架定位參數設定複雜。

适用車型:

運動型轎車、超級跑車以及高檔SUV前後懸架。比如馬自達、途銳等等。

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多連杆式獨立懸架

多連杆獨立懸架,可分為多連杆前懸架和多連杆後懸架系統。其中前懸架一般為3連杆或4連杆式獨立懸架;後懸架則一般為4連杆或5連杆式後懸架系統,其中5連杆式後懸架應用較為廣泛。

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多連杆懸架結構相對複雜,材料成本、研發實驗成本以及制造成本遠高于其它類型的懸架、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架。

但多連杆式懸架舒适性能是所有懸架中最好的,操控性能也和雙叉臂式懸架難分伯仲,高檔轎車由于空間充裕、且注重舒适性能和操控穩定性,所以大多使用多連杆懸,可以說多連杆懸架是高檔轎車的絕佳搭檔。

它的優點就是設計自由度大,路面沖擊對車身影響小,利于提高舒适度。當然對布置空間需求大,成本高,設計複雜,調校難,零部件數量多這些缺點也伴随着它。

适用車型:

比較高檔的轎車和SUV,比如奔馳、寶馬、奧迪等車型。

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其它獨立懸架類型

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橫向穩定器

橫向穩定器主要由U形橫向穩定杆、連接杆和支座組成,支座固定在車身上,穩定杆兩端通過連杆與下擺臂相連。當車身隻作垂直移動而兩側懸架變形相等時,橫向穩定杆在支座的套筒内自由轉動,橫向穩定杆不起作用。當兩側懸架變形不等而車身相對于路面橫向傾斜時,穩定杆一端向上運動,另一端向下運動,從而被扭轉。彈性穩定杆所産生的扭轉内力矩妨礙了懸架彈簧的變形,因而減小了車身的橫向傾斜和橫向角振動。

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老侯解讀

汽車的懸架系統是決定汽車操縱性、乘坐舒适性最重要的因素,各汽車廠商無不下大力氣研發,但懸架的技術含量甚至比發動機還高,各家的技術差距很大,所以不同品牌的汽車駕駛質感不同。表面上看,獨立懸架高大上,非獨立懸架土窮矮,但是在有些車型上,非獨立懸架是不可替代的,比如在貨車上。還有就是:不一定獨立懸架就一定比非獨立懸架舒适性好,比如标識、雪鐵龍等車型。所以,勿以懸架論英雄。

在這幾種懸架中,麥弗遜是最靈活多變的,它有許多變種,也是應用最廣泛的,許多家庭轎車前懸架使用的就是麥弗遜式;雙叉臂是最具有運動感的,當年的馬六号稱“彎道之王”,使用的就是雙叉臂式獨立懸架,還有比如說雅閣、邁騰等車型的前懸架都使用雙叉臂式;而多連杆是最複雜最有技術含量的懸架,它是高檔車的禦用懸架,比如奧迪A8、奔馳S級等。

我們在購買車輛時,一定要試乘試駕,切身感受各種懸架之間的差異。如果隻是家庭用車,并且絕大多數都是在城市路面上行駛,即使是扭力梁式的懸架也足夠用了,不必最求高大上。有時,懸架之間的區别,我們真的體驗不出來。

我們再來說說更先進的懸架——主動懸架系統。

首先來看看之前我們介紹的懸架系統

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這些懸架,隻能在汽車受到路面的沖擊與振動或車輛受到外力作用而改變行駛狀态時才會起作用,而不會主動的調整車身姿态以适應路面狀況和行駛狀态,這種懸架系統稱之為被動懸架系統。

主動懸架系統

随着汽車制造研發水平的不斷提高,人們對于汽車的操控性和舒适性有了更高的要求。這其中,車輛減震系統起着至關重要的作用。而采用普通螺旋彈簧很難做到兩全其美。于是,适應能力更強,感受更完美的可變懸挂系統就誕生了。

懸架系統可根據汽車的運動狀态、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态地自适應調節,使懸架系統始終處于最佳減振狀态的稱為主動懸架系統。

目前市面上主流的主動懸架主要有四種形式:空氣懸架、液壓懸架、電磁懸架以及電子液力懸架。下面分别給大家介紹一下。

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空氣式主動懸架

技術特點:底盤可升降,應用車型廣泛

技術不足:可靠性不如螺旋彈簧

應用車型:奔馳S350、奧迪A8L、保時捷卡宴等

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其實提到主動懸架系統,我們首先想到的,并且應用最廣泛的自然是空氣式可調懸架,而在系統組成上,它主要是由控制電腦、空氣泵、儲壓罐、氣動前後減振器和空氣分配器等部件。主要用途就是控制車身的水平運動,調節車身的水平高度以及調節減振器的軟硬程度。

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通常來講,裝備空氣式可調懸架的車型前輪和後輪的附近都會設有離地距離傳感器,按離地距離傳感器的輸出信号,行車電腦會判斷出車身高度變化,再控制空氣壓縮機和排氣閥門,使彈簧自動壓縮或伸長,從而降低或升高底盤離地間隙,以增加高速車身穩定性或複雜路況的通過性。

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而在日常調節中,空氣懸架會有幾個狀态。

1、保持狀态。當車輛被舉升器舉起,離開地面時,空氣懸挂系統将關閉相關的電磁閥,同時電腦記憶車身高度,使車輛落地後保持原來高度:

2、正常狀态,即發動機運轉狀态。行車過程中,若車身高度變化超過一定範圍,空氣懸架系統将每隔一段時間調整車身高度:

3、喚醒狀态。當空氣懸架系統被遙控鑰匙、車門開關或行李廂蓋開關喚醒後,系統将通過車身水平傳感器檢查車身高度。如果車身高度低于正常高度一定程度,儲氣罐将提供壓力使車身升至正常高度。同時,空氣懸架可以調節減震器軟硬度,包括軟态、正常及硬态3個狀态(也有标注成舒适、普通、運動三個模式等),駕駛者可以通過車内的控制鈕進行控制。

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當然,相比傳統懸架,由于空氣式可調懸架結構較為複雜,其出現故障的幾率和頻率也會高于螺旋彈簧懸架系統,而用空氣作為調整底盤高度的動力來源,相關部件的密封性也是一個問題,另外,如果頻繁地調整底盤高度,還有可能造成氣泵系統局部過熱,會大大縮短氣泵的使用壽命。當然,随着技術水平的不斷提高,很多問題都得到了良好的解決,同時,應用的車型也越來越廣泛。

液壓式主動懸架

技術特點:底盤可升降,采用液壓油耐用性更好

技術不足:技術水平相對老舊,反應速度偏慢

應用車型:雪鐵龍C5(海外) 雪鐵龍C6

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液壓式可調懸架。顧名思義,就是利用液壓變化來調節車身的懸架系統。它的核心部件是一個内置式電子液壓集成模塊,可以根據車輛行駛速度對減震器的伸縮頻率和程度加以調整。另外,由于不同車型的重心分配有所同,因而通常要在汽車重心的附近安裝縱向橫向加速度橫擺陀螺傳感器,用來采集車身震動、車輪跳動以及傾斜狀态等信号,這些信号經過行車電腦運算,并把相應執行信号傳遞給四個執行油缸,并以增減液壓油的方式來改變離地間隙等。

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2004款雪鐵龍C5應用的就是其第三代主動液壓懸架技術,2007款C5使用的是升級的第三代液壓懸架。

與空氣式可調懸架系統類似,液壓式可調懸架也可以進行底盤升高或自動調節。舉個例子說,我們以老款雪鐵龍C5車型上的這套名為的液壓式可調懸架來做個比方。它在停車時,其車身高度自動降為最低,車發動後恢複車身高度。在車輛行駛狀态下,城市道路及車速低于110公裡/小時時,會采用标準高度;當車速超過110公裡/小時時,電子液壓集成塊控制車身頭部降低15毫米,車尾部降低11毫米。降低重心可以改善車輛行駛穩定性,減小迎風最大截面和降低對側風的敏感度,同時降低油耗;當車速低于90公裡/小時後車身恢複到标準高度;路況不好時,電子液壓集成塊控制車身升高,以最大限度保證減震行程長度與舒适性。

電磁式主動懸架

技術特點:技術先進,系統響應迅速。

技術不足:成本較高,多應用于豪華車型上,穩定性有待檢驗。

應用車型:奧迪TT、凱迪拉克SLS、凱迪拉克CTS

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所謂電磁式可調懸架就是利用電磁反應來實現汽車底盤高度升降變化的一種懸挂方式,它可以在極短的時間内作出反應。來抑制振動,保持車身穩定。特别是在一些相對極端的環境下,比如高速行車中突然遇到颠簸,電磁懸架的優勢就會非常明顯,它的反應速度可以比傳統懸架快5倍。

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在系統組成方面,電磁懸架系統是由行車電腦、車輪位移傳感器、電磁液壓杆和直筒減振器組成。在每個車輪和車身連接處都有一個車輪位移傳感器,傳感器與行車電腦相連,行車電腦又與電磁液壓杆和直筒減振器相連。電磁減振器的奧秘在于其中充當阻尼介質的電磁油液,這種電磁液中是由合成的碳氫化物和細微的鐵粒組成。而這些金屬粒子在普通狀态下,會雜亂無章的分布在液體中,而随着電磁場的産生及磁通量的改變,它們就會排列成一定結構,粘滞系數也随之改變,進而改變阻尼。而電磁場的強度隻需要改變電流即可控制。也就是說這套系統的控制隻需要改變電流就能夠達到控制阻尼系數的目的。

其實這個減震過程,主要就是在車輛行駛到颠簸路面,引起車輪跳動的時候,傳感器會迅速将信号傳至控制系統,控制系統發出相應指令,将電信号發送到各個減振器的電子線圈,使電流的運動産生磁場,在磁場的作用下,電磁液的粘度得到改變,從而達到控制車身、減震的目的。而如此複雜的過程實際上隻是瞬間完成。舉個例子說當你讀完以上這幾行文字時,這個過程已經可能已經完成了3000次。(每秒可達1000次)

電子液力式主動懸架

技術特點:控制精準,反應速度快

技術不足:穩定性有待檢驗

應用車型:别克新君越、歐寶雅特(海外)

電子液力式可調懸架也稱連續減震控制系統(CDC),它也是主動懸架的一種。這套系統可以獨立控制每個車輪的懸挂阻尼。其電子感應器能根據讀取路況信息,适時對減振器作出調整,使之在軟硬間頻繁切換。從而更迅速準确地控制車身的側傾、俯仰以及橫擺跳動。提高車輛高速行駛和過彎的穩定性。

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而與較為傳統的液壓式可調懸架不同,電子液力式懸架對電子設備的依賴性要更強。核心部件由中央控制單元、CDC減振器、車身加速度傳感器、車輪加速度傳感器以及CDC控制閥構成,其中減振器是基于傳統的液壓減振器構造,減振器内注有油液,有内外兩個腔室,油液可通過聯通兩個腔室間的孔隙流動,在車輪颠簸時,減振器内的活塞便會在套筒内上下移動,其腔内的油液便在活塞的往複運動的作用下在兩個腔室間往返流動。油液分子間的相互摩擦以及油液與孔壁之間的摩擦對活塞的運動形成阻力,将振動的動能轉化為熱量,熱量通過減振器外殼散發到空氣中,這樣就實現了減振器的“減震”過程。

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話又說回來,CDC并不算非常先進的懸架技術,隻能說應用在合資品牌中型車上并不多見。其實在2004年,這套系統就已經裝備到了歐寶雅特車型上。換言之,CDC至少在5年之前就應用到了量産車型上。而到2008年,在通用的全新中型車平台--Epsilon II平台上,歐寶的Insignia(新君威的原型車)誕生了,它所應用的Flex Ride自适應底盤系統,就是基于CDC系統而來的。

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