非独立悬架由于是用一根杆件直接刚性地连接在两侧车轮上,一侧车轮受到的冲击、振动必然要影响另一侧车轮,这样自然不会得到较好的操纵稳定性及舒适性,同时由于左右两侧车轮的互相影响,也容易影响车身的稳定性,在转向的时候较易发生侧翻。由于采用独立悬架汽车的两侧车轮彼此独立地与车身相连,因此从使用过程来看,当一侧车轮受到冲击、振动后可通过弹性元件自身吸收冲击力,这种冲击力不会波及另一侧车轮,使得厂家可在车型的设计之初通过适当的调校使汽车在乘坐舒适性、稳定性、操纵稳定性三方面取得合理的配置。选用独立悬架汽车一般来说其操控性和舒适性均要明显好于选用非独立悬架的汽车。
图2-29 奥迪A8的AAS可调空气悬架系统
国内轿车现在比较常见的五种悬架分别是:麦弗逊式独立悬架、双叉臂式独立悬架、单纵臂扭杆梁式悬架、连杆支柱式独立悬架、多连杆式独立悬架。
1.麦弗逊式独立悬架
麦弗逊式悬架是当今世界用得最广泛的轿车前悬架之一。麦弗逊式悬架由螺旋弹簧、减振器、三角形下摆臂组成,绝大部分车型还会加上横向稳定杆。主要结构简单来说就是由螺旋弹簧套在减振器上组成,减振器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移,限制弹簧只能作上下方向的振动,并可以用减振器的行程长短及松紧来设定悬架的软硬及性能。
麦弗逊式悬架(见图2-30)结构简单,所以它重量轻、响应速度快,并且在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角,使其能在过弯时自适应路面,让轮胎的接地面积最大化。虽然麦弗逊式悬架并不是技术含量很高的悬架结构,但麦弗逊式悬架在行车舒适性上的表现还是令人满意的,不过由于其构造为直筒式,对左右方向的冲击缺乏阻挡力,抗制动点头作用较差,悬架刚度较弱,稳定性差,转弯侧倾明显。
图2-30 典型的麦弗逊式悬架
图2-31 大众途锐的双叉臂式独立悬架结构
2.双叉臂式独立悬架
双叉臂式独立悬架又称双A臂式独立悬架,如图2-31所示。双叉臂悬架拥有上下两个叉臂,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。双叉臂式悬架的上下两个A字形叉臂可以精确地定位前轮的各种参数,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。
相比麦弗逊式独立悬架,双叉臂式独立悬架多了一个上摇臂,不仅需要占用较大的空间,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架。但其具有侧倾小、可调参数多、轮胎接地面积大、抓地性能优异等特点,因此绝大部分纯正跑车的前悬架均选用双叉臂式悬架,可以说双叉臂式悬架是为运动而生的悬架,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架。
3.单纵臂扭杆梁式悬架(俗称拖曳臂式悬架)
从悬架的大分类来看,所有的悬架可以分成两大类,即独立悬架和非独立悬架。但是在单纵臂扭转梁悬架上,这两个分类变得有些模糊,如图2-32所示。从悬架结构来看属于不折不扣的非独立悬架,因为左右纵向摇臂被一根粗大的扭转梁焊接在一起,但是从悬架性能来看,这种悬架实现的是具有更高稳定性的全拖式独立悬架的性能。(www.daowen.com)
图2-32 单纵臂扭杆梁式悬架
拖曳臂式悬架本身具有非独立悬架具有的缺点,但同时也兼有独立悬架的优点,拖曳臂式悬架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,减振器不发生弯曲应力,所以摩擦小。拖曳臂式悬架的舒适性和操控性均有限,当制动时除了车头较重会往下沉外,拖曳臂式悬架的后轮也会往下沉平衡车身,无法提供精准的几何控制。
4.连杆支柱式独立悬架
连杆支柱式独立悬架与麦弗逊式独立悬架一样,用来支撑车体的也是减振器支柱,它把减振器、减振弹簧组装在一个总成中,如图2-33所示。连杆支柱悬架也有一根粗大的减振器支柱,与麦弗逊式独立悬架的主要区别在于,悬架下部与车身连接的A字形控制臂改成了三根连杆定位。转弯时产生的横向力主要由减振器支柱和横拉杆来承担。它具有与麦弗逊式独立悬架相近的操控性能,又有比麦弗逊式独立悬架更高的连接刚度和相对较好的抗侧倾性能,但是同样也存在麦弗逊式独立悬架的缺点,就是稳定性不好,转向侧倾还是较大,需要加装平衡杆来减小转向侧倾。
相对纵臂扭杆梁式悬架来说,它达到了全独立悬架的结构要求,并且运动部件重量轻,悬架响应性好,舒适性和操控性要优于纵臂扭杆梁式悬架,但比真正的多连杆悬架要差一些。不过其占用空间小于真正的多连杆式悬架,成本也低于多连杆悬架,故被不少厂家采用。
图2-33 连杆支柱式独立悬架
5.多连杆式独立悬架
多连杆式独立悬架能实现主销后倾角的最佳位置,大幅度减小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,因为由螺旋弹簧拉伸或压缩导致的车轮横向偏移量很小,不易造成非直线行驶。典型的多连杆独立悬架结构如图2-34所示。
多连杆式独立悬架结构相对复杂,材料成本、研发实验成本以及制造成本远高于其他类型的悬架,而且其占用空间大,中小型车出于成本和空间考虑极少使用这种悬架。
图2-34 典型的多连杆独立悬架结构
但多连杆式独立悬架的舒适性能是所有悬架中最好的,操控性能也和双叉臂式悬架难分伯仲,高档轿车由于空间充裕且注重舒适性和操控稳定性,所以大多使用多连杆式独立悬架,可以说多连杆式独立悬架是高档轿车的绝佳搭档。
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