在汽车的设计、生产、制造中,其实有很多难以捉摸的“技术术语”,比如:独立悬架、承载式车身、NVH、AT\CVT变速箱等。这使得许多汽车在购买过程中感到巨大的压力。所以《汽车》专门开设了这样一个汽车技术科普专栏,而我们今天要深入探讨的就是汽车设计的一个关键方面——悬架系统。
悬挂系统是什么?
悬架系统是现代汽车的重要组成部分。它的基本作用是维持车辆的稳定性,吸收和减缓路面不平引起的振动和冲击,保证车轮与地面保持良好的接触,从而提供必要的行驶稳定性和舒适性。了解悬架的基本结构和工作原理,对于评价汽车的性能和行驶品质非常重要。
悬架系统大致可以分为三个主要部分:弹性元件、减震器和控制元件。
弹性元件的主要作用是吸收路面的冲击,防止这些冲击直接作用在车身上。常见的弹性元件有螺旋弹簧(常用于家用车)、钢板弹簧(主要用于商用车)、扭杆弹簧和空气弹簧。当车辆通过凹凸不平的路面时,这些弹性元件会相应地压缩或膨胀,以缓冲冲击力。
减震器的作用是控制弹性元件的振动频率,帮助车辆在经过颠簸的路面后迅速回到稳定状态。通过内部的液压或电磁机构,在弹性元件压缩和回弹时提供阻尼,减少车体的摇摆和晃动。
减震器的作用是通过自身的伸缩阻力来控制车身弹跳的频率,也就是弹跳的次数,使汽车在大起大落后能迅速回到稳定的行驶状态。
悬架的另一部分是控制元件,包括各种连杆和摇臂,如多连杆、五连杆、双横臂、双横臂、麦弗逊等。这些部件的主要功能是确保车轮在车辆运动过程中保持正确的方向和角度,尤其是在转弯时。它们通过精确控制车轮轨迹来优化车辆的操控性能和稳定性。
汽车上安装的悬架通常分为独立悬架和非独立悬架。什么是独立悬架?顾名思义,独立悬架允许车辆的各个车轮独立运动,互不影响。这意味着当一个车轮颠簸时,另一个车轮可以保持稳定。这种设计的优点是显而易见的:可以大大提高车辆对不平路面的适应能力和乘坐舒适性。
但是非独立悬架两侧车轮之间会有一个刚性桥。这时候底盘就像一根杆子,一边受力不平衡,整体都会受到影响。其优点也很明显,制造成本低,结构简单,经久耐用,重量轻,不需要增加防侧倾杆,对抑制车身上下跳动效果明显。
悬挂有很多种。下面重点介绍一下市面上最常见的麦弗逊式独立悬架、多连杆式独立悬架、扭力梁式独立悬架、双横臂式独立悬架。
麦弗逊独立悬架:简单而经济
麦弗逊式独立悬架是现代汽车中应用最广泛的前悬架之一。主要原因在于其结构简单,主要由螺旋弹簧、减震器和三角形下臂组成。成本低,维护方便,特别适合小型车的底盘布局。此外,麦弗逊悬架具有良好的响应性和操控性,在发动机舱内占据的空空间较小,因此也非常适合发动机较大的跑车。
虽然麦弗逊悬架有很多优点,但缺点也很明显。减震器内部的支柱直接与车轮相连,只能缓冲车辆上下摆动,缺乏侧向支撑,过弯时侧倾会更严重。因此,注重操控和乘坐舒适性的高端车型一般采用前双横臂或多连杆悬挂。
双横臂独立悬架:更好的机动性
随着电气化的进一步进步,曾经高端专属的双横臂独立悬架,在目前的市场上已经很普遍。双横臂悬挂从一开始就来源于赛车领域,燃油车时代少有的原因就是严重侵占了机舱空。
双横臂悬架的结构主要由两个V形控制臂组成。与麦弗逊式独立悬架相比,双横臂悬架有一个上控制臂,导致其占用的空间更大空,结构更复杂,制造和调整成本更高,所以双横臂悬架一般不作为小型车的悬架使用。
新能源背景下,车身因电池变重,无发动机释放机舱空…双横臂对机舱原有的占用劣势不那么被重视了,但是增加一个控制臂带来的好处也被更多车企重视:侧向刚度大,抗侧倾性能优异,抓地力好,路感清晰。所以现在很多以运动为主的车型都会选择配备双横臂独立悬架。
多连杆式独立悬架:舒适性强
前面说的是汽车前悬架常用的悬架。现在来说说汽车后悬架常用的悬架类型。多连杆式独立悬架,顾名思义,是由三根以上的连杆组成的复合结构,每根连杆的长度和角度不同,车轮通过球节连接可以绕车轴伸缩摆动。。目前市场上用作后悬架的多连杆式独立悬架多为4连杆或5连杆。连杆越多代表车架各方面受力越均衡,越舒适。
多环节明显提高驾驶和乘坐的舒适性。每个环节独立工作,互不影响。整个悬架弯曲能力强,灵活性好,更加舒适。但同时短板也很明显,就是结构复杂,成本高,占用体积大,所以小型车很少使用多连杆独立悬架进行更多的车内乘坐空,更少的车型使用它作为前悬架。
扭力梁式悬架:便宜耐用
扭力梁式悬架因其成本低、结构简单而广泛应用于经济型车辆。它通过一根横杆连接两侧车轮,抗扭性能好,占用空小。
但是现在扭力梁依赖悬架的情况并不是很好,配备扭力梁依赖悬架车型的厂家被称为“黑心厂家”,以降低成本。扭力梁真的那么差吗?其实也不尽然。比如法国车总喜欢被扭力梁吊着。
实际上,扭力梁具有明显的优势,制造成本低,结构简单,经久耐用,对车身的上下跳动有明显的抑制作用。但是,这种悬挂的缺点也很突出。缺点是不能完全独立处理两侧车轮的运动。只要一个车轮出现波动,就会通过扭力梁影响对面的车轮,导致行驶过程中的稳定性问题。
扭力梁式非独立悬架的结构主要是通过一根横杆将两个车轮连接起来,具有很好的抗扭性,同时占用的空间也非常小空,所以我们可以看到很多标志运动的小型车都配备了扭力梁式非独立悬架。另外,扭力梁式非独立悬架在目前高度内卷化的市场中,由于其自然结构和舒适性不足,基本处于半退役状态。
总结:
列举了这么多悬挂类型,不能简单的用悬挂结构来概括说谁更好。最终决定谁的手感更好,永远是厂商调节能力的问题。以上都是各种悬挂理论上的优缺点,现在厂家会针对不同悬挂的缺点进行优化。怎么开其实要看实车试驾才能知道哪种悬挂适合自己。
但即便如此,由于基本结构在一定程度上可以决定一辆车调校后体验的上下限,所以对于普通消费者来说,了解各种悬架类型的结构特点仍然是有益无害的。只有了解它的基础知识,才能更好地选择、使用和保养汽车,享受舒适的用车体验。
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