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300C论坛 >  主流家用轿车前后悬挂技术分析

发表于 2013-07-23 21:19    IP属地:未知

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主流家用轿车前后悬挂技术分析


  本期《庖丁解车》栏目的主题继续围绕汽车中最重要的组成部分开始展开:共同探讨一下主流汽车——悬挂技术。除了发动机、变速箱以外,汽车三大件中的底盘技术同样不容忽略,它决定着一辆汽车的操控性、稳定性以及舒适性,其中悬挂系统是底盘技术的精华所在,通常我们购车中最常听到的一句广告语就是:这辆车采用四轮独立悬挂。这究竟是什么意思?独立悬挂和非独立悬挂有什么特点?恐怕不少消费者根本就不了解,最多是能分辨独立悬挂更好一些,本篇文章将为你一一揭晓目前汽车的各种主流悬挂技术的优缺点及技术分析:



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  目前在主流悬挂技术中大体可分为四大种类:


  第一种是我们熟悉的——麦弗逊独立悬挂技术,目前几乎覆盖了主流汽车中90%以上的市场份额,主要应用在汽车前轮,小到比亚迪F0大到保时捷911无一例外,特点是造价便宜占用空间小,缺点是稳定性较差;


  第二种就是双叉臂式独立悬挂,这种悬挂技术在市场中还不算大众化,最早名声大噪是众多跑车及F1方程式赛车大规模采用,前后搭载皆可,特点是抗侧倾能力强,抓地能力好路感清晰,缺点是体积大,制造成本高。


  第三种就是扭力梁式/拖曳臂半独立悬挂,如果说麦弗逊为大多数车型的专属前悬挂,那么扭力梁和拖曳臂是应用最广泛的后悬挂,特点同样是结构简单占用体积小,可靠性高且造价低廉,但平稳性舒适性较差,同比操控性一般。


  第四种是多连杆独立悬挂,以舒适性和操控性并称闻名于世,结构相对复杂,材料成本、研发实验成本以及制造成本高、而且其占用空间大,可分为多连杆前悬架和多连杆后悬架系统,是高档轿车或运动轿车的完美搭档。


  ● 麦弗逊独立悬挂——主要应用:前轮悬挂


  优点:麦弗逊悬挂拥有良好的响应性和操控性,而且结构简单,占用空间小,成本低,重量轻,适合布置大型发动机以及装配在小型车身上。


  缺点:稳定性较差,行驶在不平路面或受到剧烈冲击时,容易自动转向,因而影响转向性能,同时抗侧倾和制动点头能力弱,增加稳定杆以后有所缓解但无法根治,耐用性不高,减震器容易漏油需要定期保养。


  应用率:90%以上主流车型



  尽管麦弗逊悬挂优缺点并重,由于体积小造价低廉成为当今世界用的最广泛的轿车悬挂之一,主要应用于汽车的前轮的独立悬挂的一种。从便宜到比亚迪F0,贵到保时捷911都能在其身上看到麦弗逊前悬挂的身影,主要组成结构即是由螺旋弹簧加上减震器以及A字下摆臂组成,优缺点比较明显,较小的体积比较利于紧凑的发动机舱布局且造价不高,由于结构简单对侧向不能提供足够的支撑力度,因此转向侧倾以及刹车点头现象比较明显。



从几万元的比亚迪F0到数百万的保时捷911 清一色的麦弗逊独立悬挂结构


  作为前悬挂而言,麦弗逊结构并不是性能最出色的,何以像保时捷或是宝马M3都是采用如此悬挂结构?追根究底还是体积造成的,像宝马M3或是保时捷911这样的高性能小车,麦弗逊空间小的特点带来最直接好处就是设计师能在发动机仓布置排量或功率更大发动机,放置方式搭配高性能变速箱也能随心所欲,其他结构的前悬挂很难融入其中,退而求其次选择了体积更小的麦弗逊悬挂并非意料之外的事情,但在调教和材质上远超所谓的更先进悬挂结构,因此性能损失并不明显。



本田CR-V前麦弗逊悬挂+横向稳定杆

  麦弗逊悬挂由于结构简单,只能靠托臂和减震支柱来承受车轮冲击力,驾驶中可明显感觉车身稳定性较差,具体体现在转弯容易侧倾或刹车易点头现象。为了进一步缓解这样的不足,所谓的横向稳定杆,防倾杆,平衡杆便出现在麦弗逊悬挂中,目的是提升横向稳定性,一般来说,稳定杆与左右悬挂的下臂或减震支柱相连,当车辆在转弯时,横向稳定杆就会随动发生扭转产生弹力,阻止车辆侧倾从而提高了车辆行驶稳定性,目前不少沉重的SUV车型中会附加稳定杆保持高车身的进一步稳定性。


有时麦弗逊独立悬挂应用在豪车上只是为发动机体积的妥协

  结论:单纯从结构角度来说,麦弗逊悬挂并不是最理性的前悬挂方式,即便是多数高档车型辅以稳定杆来提升稳定性,但仅仅只是改善作用,硬性的几何结构,注定性能远比同档次的双叉臂和多连杆这些高性能悬挂要逊色一些,但出色的体积和可靠性还是成就了麦弗逊,成为目前应用最广泛的汽车前轮悬挂系统,但在不同的车型上,悬挂的性能更多取决于材料、强度、调教能力,这是后天用技术和成本弥补的过程,我们不要指望比亚迪F0能拥有保时捷911相同的悬挂性能,那是不现实的。





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发表于 2013-07-23 21:20    IP属地:未知

 ● 双A臂式独立悬挂——主要应用前轮悬挂/部分应用后轮


  优点:横向刚度大、抗侧倾性能优异、抓地性能好、路感清晰。


  缺点:制造成本高、占用空间大并不适合小型车,悬架定位参数设定复杂,同时维修保养时的复杂程度高。


  应用率:10%左右,主要用在运动轿车、跑车及豪华SUV



  要改善麦弗逊悬架“脆弱”的特点,就有必要在悬架的组成结构上进行调整,因此双叉臂悬挂恰恰解决了这一问题。双叉臂式悬挂主要特点:又称双A臂式独立悬挂,双叉臂悬挂拥有上下两个叉臂,横向力由两个叉臂同时吸收,支柱只承载车身重量,因此横向刚度大。前轮转弯时,上下两个叉臂能同时吸收轮胎所受的横向力,加上两叉臂的横向刚度较大,所以转弯的侧倾较小,同时减小轮胎磨损,并且能自适应路面,轮胎接地面积大,贴地性好。



法拉利F430、奥迪R8均采用双叉臂式前后悬挂

  在常见的集中独立悬挂结构中,双叉臂式悬挂是公认操控性最出色的结构,绝大部分纯正血统的跑车甚至赛车的前悬挂均选用双叉臂式悬挂,可以说双叉臂式悬挂是为运动而生的悬挂。已知法拉利、玛莎拉蒂等超级跑车以及F1方程式赛车均采用了双叉臂式前悬挂。由于双叉臂式独立悬架相比麦弗逊式悬挂双叉臂多了一个上摇臂,不仅要占用较大的空间,而且其定位参数较难确定,因此小型轿车的前桥出于空间和成本考虑一般不会采用此种悬挂。目前,一汽丰田皇冠和锐志也都采用了双叉臂式前悬挂,国产品牌比亚迪思锐,奇瑞G5也均是如此,但调教功底却大相径庭,性能的表现也有差别。



马自达6的前悬挂双横臂结构,优良的操控性至今仍倍受好评

  我们在文章中看到了双横臂式悬挂,其实可以理解为简化版的双叉臂式悬挂。同双叉臂式悬挂一样双横臂式悬挂的横向刚度也较大,一般也采用上下不等长摇臂设置,而有的双横臂的上下臂不能起到纵向导向作用,还需要另加拉杆导向。,但比起真正的双叉臂式悬挂以及多连杆前悬挂要稍差一些,性能介于麦弗逊和双叉臂之间。



本田思域和国产长城C50是少有后悬挂采用双横臂结构的车型

  素有“弯道之王”美誉的马自达6前悬采用的就是双横臂悬架,众多测试中马自达6在弯道行驶时的侧倾较小,车身的整体感保持得非常好,所谓的操控性出色便由此延伸了下来。但也有采用双横臂式后悬挂的,例如知名的东风本田思域,长城C50等等,都是偏舒适性调教。



大众途锐前后悬挂均采用双叉臂结构

  尽管双叉臂式独立悬架拥有众多优势——出色的侧向支撑、精确的车轮方向控制等,但由于使用上下控制臂结构也导致这种悬架的横向安装空间增大,除了我们上面介绍的几款主流车型外,多数双叉臂悬架常出现在车身宽大的豪华SUV身上,特别要指出的是大众途锐前后悬挂均采用双叉臂结构,这足以说明双叉臂的应用范围广泛,重要的是它能为车身提供很好的侧向支撑。


  结论:对于定位参数的精确控制,让车轮能够很好的紧贴地面,较强的横向刚性又提供了很好的侧向支撑,对于车辆的操控性能来说,双叉臂结构的优越性是显而易见的,但较大的体积占用和维修保养调教的复杂性较高,并不适合小型车中采用,相比双叉臂,麦弗逊悬挂实为一种为体积而妥协的悬挂方式。





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发表于 2013-07-23 21:21    IP属地:未知

● 拖曳臂/扭力梁半独立悬挂——主要应用后轮悬挂


  优点:结构简单,制造成本低,容易维修且占用车底空间较小,可降低车底盘的高度,从而车内空间得以增加,因而常用于小型车。


  缺点:平稳性、舒适性及操控性欠缺。


  应用率:60%左右



左拖曳臂悬挂/右扭力梁悬挂


  拖曳臂式与扭力梁式悬架都可以统称为半独立式悬挂,都是我们网友俗称的“板车悬挂”,是除了前麦弗逊以外,汽车中同样应用最为广泛的后悬挂,只是扭力梁式悬挂的扭梁中间横梁和两侧的悬挂是焊死在一起的,而拖曳臂式悬挂拖曳臂中间横梁和两侧的悬挂是活动连接的。在整体性能上大同小异,只是侧重点不同,扭力梁承载力更大,拖曳臂占用空间更小。拖拽臂与扭力梁的区别主要在于轮毂与横梁的位置。



丰田卡罗拉的拖曳臂式后悬挂堪称教科书般存在


  拖曳臂式悬挂本身具有非独立悬挂的存在的缺点但同时也兼有独立悬挂的优点,拖曳臂式悬挂的最大优点是左右两轮的空间较大,而且车身的外倾角没有变化,避震器不发生弯曲应力,所以摩擦小。拖曳臂式悬挂的舒适性和操控性均有限,当其刹车时除了车头较重会往下沉外,拖曳臂悬挂的后轮也会往下沉平衡车身,无法提供精准的几何控制。不同厂家对这种悬挂的称谓不同:如:纵臂扭转梁独立悬挂,纵臂扭转梁非独立悬挂,H型纵向摆臂悬挂等等。归根结底他们都是同一种悬挂结构——拖曳臂式悬挂,只是调教稍有不同。


大众新速腾从多连杆独立悬挂换成扭力梁半独立悬挂,一时间成为口诛笔伐的焦点



  扭力梁式后悬架常见于在发动机前置前轮驱动的车型,其外观与作动方式类似于拖曳臂式,只是在连接左右轮的下支架中间以一根粗大的梁连接,而梁的两侧拖曳臂用于为前后方向定位,整个悬架系统以拖曳臂的前端与车身连结,在梁的上方有用来做为横向定位的连杆,看起来就像H型。


PSA集团下的车型多数是半独立后悬挂,但性能丝毫不逊色于同级别独立悬挂


  还是那句话,结构只是代表一种先进的形式,而性能同样取决于材料、强度、调教能力,就好比优秀的4AT变速箱同样在综合性能上胜过一些执行效率不高的6AT,法国人确实已将扭力梁半独立悬挂发挥到了极致,在同级别车型上例如标致307、雪铁龙C4L等等,舒适性和操控性并不逊色于同级别独立悬挂对手,甚至更加出色。


  结论:如同麦弗逊前悬挂一般,这两种半独立后悬挂也是汽车市场的主力军,几乎拥有超过一大半的市场份额,尽管不是最好的,但是却成本低,布局简单,可以提供更大的车内空间而被广泛使用。而如果调校得当的话,可以用最少的成本和空间达到最好的效果,所以现在的小型车和紧凑型车多采用这种形式的后悬挂。





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发表于 2013-07-23 21:22    IP属地:未知

 ● 多连杆独立悬挂——主要应用后轮悬挂/部分应用前轮


  优点:舒适性能是所有悬挂中最好的,操控性能也和双叉臂式悬挂难分伯仲


  缺点:结构复杂、成本高、零件多、组装费时,占用空间大,并且要达到非独立悬架的耐用度,始终需要保持连杆不变形、不移位,在材料使用和结构优化上也会很考究。


  应用率:30%左右



  多连杆悬架实际上是由连杆,减震器和减震弹簧组成的,连杆数量比一般悬架要多些,按惯例,一般都把4连杆或更多连杆结构的悬挂,称为多连杆。多连杆独立悬挂,可分为多连杆前悬挂和多连杆后悬挂系统。其中前悬挂一般为3连杆或4连杆式独立悬挂;后悬挂则一般为4连杆或5连杆式后悬挂系统,其中5连杆式后悬挂应用较为广泛。



  多连杆悬挂的特优点是能实现主销后倾角的最佳位置,大幅度减少来自路面的前后方向力,从而改善加速和制动时的平顺性和舒适性,同时也保证了直线行驶的稳定性。在车辆转弯或制动时,多连杆悬挂结构可使后轮形成正前束,提高了车辆的控制性能,减少转向不足的情况。多连杆悬挂在收缩时能自动调整外倾角,前束角以及使后轮获得一定的转向角度,可完全针对车型做匹配和调校以最大限度的发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限。



福克斯与马自达3是紧凑车中少有搭载多连杆后悬挂的,操控性出色,但空间却明显过小


大众新速腾后悬挂由多连杆独立换成扭力梁半独立——饱受争议


  不可否则,多连杆悬挂舒适性能是所有悬挂中最好的,由于连杆较多,可 以使车轮和地面尽最大可能保持垂直,尽最大可能减小车身的倾斜,最大可能维持轮胎的贴地性,实现操控性能与双叉臂式悬挂难分伯仲,多连杆悬挂通常能实现双叉臂悬挂的所有性能,然后在双叉臂的基础上通过连杆连接轴的约束作用使得轮胎在上下运动时前束角也能相应改变,这就意味着弯道适应性更好。



奔驰E、宝马3系5系、奥迪A4L(参数|询价)/A6L都采用前后多连杆悬挂结构

  多连杆悬挂如果用在前驱车的前悬挂,可以在一定程度上缓解转向不足,给人带来精确转向的感觉;如果用在后悬挂上,能在转向侧倾的作用下改变后轮的前束角,这就意味着后轮可以一定程度的随前轮一同转向,达到舒适操控两不误的目的。跟双叉臂一样,多连杆悬挂同样需要占用较多的空间,而且多连杆悬挂无论是制造成本还是研发成本都是最高的,所以常用在中高级车的后桥上,只有顶级的汽车生产商前后悬挂上都采用多连杆结构,这样的搭配在调教和设计上要求不俗的功底。



我们熟知的凯美瑞、汉兰达都搭载了双连杆独立悬挂,其实就是麦弗逊的变形


大众CC典型的四连杆独立悬挂

  一般来说,后悬挂搭配4连杆以上的结构才称得上是多连杆独立悬挂,但不少车型搭载了连杆支柱式悬挂,其实是与麦弗逊相似,结构特性与麦弗逊是完全相同的,却号称多连杆独立悬挂招摇过市,这种悬挂与标准多连杆最大的差别在于,*****上端不再有连杆作为支撑,就是麦弗逊的后悬变形,无法实现多连杆悬挂那么精准的定位和调校。



  总结:本篇文章,我们仅仅是针对目前主流的悬挂进行一次知识普及,但并不意味大家一味的追求双叉横臂或是多连杆的悬挂结构,但存在即合理,比如像麦弗逊、扭力梁等悬挂形式既能满足日常使用的需要,成本低技术成熟,又可实现较大的内部空间,和理想的发动机放置空间。我们如何选择悬挂,不仅仅结构上来辨别,更多的是看调教功底和材质水平,而昂贵而沉重的多连杆悬挂不仅仅要付出更贵的价格,特别是在紧凑车上,空间上的损失对于家庭用户来说得不偿失,但如果你追求运动感,多连杆一定是最优的选择。






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发表于 2013-07-24 05:32    IP属地:未知

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发表于 2013-07-24 06:59    IP属地:未知


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