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汽车的悬挂 阿凡汽车资讯网汽车讲堂系列四十六

2012年02月09日 19:00 来源:阿凡汽车资讯网
作者: 夏星
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汽车轮胎与车身之间,有一套吸能装置,吸收行驶过程中所产生的震动,称之为悬挂。悬挂有几种类型?悬挂软些好还是硬些好?独立悬挂真的很先进吗?这一节咱们就聊聊汽车悬挂的话题。【回顾上一堂课:四轮驱动更稳健

    舒适与操控是天生的冤家

    汽车的悬挂由弹性元件、减振器和导向机构组成。弹性元件主要分为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧;减振器主要包括液压减振、空气减振和电磁减振。其中,弹性元件的作用是缓冲,减振器的作用是加快振动衰减、限制车身与车轮的振动。

    为汽车设计悬挂,初衷是让车内人员感觉舒适,但是,过于舒适的悬挂,稳定性就会变得很差,也就是说,舒适与操控永远是矛盾的。比如,悬挂很软的汽车,直线行驶的时候,乘坐感觉一流,可快速过弯时,车身晃动严重,不减速根本过不了急弯。没开过超级跑车的人,都会以为这种车很酷,很拉风,很享受,可实际上,有些超级跑车的舒适感,还不如10万元的花冠。

    事实上,每种汽车在设计的时候,就被设计师赋予了基本特性——或偏向于舒适,或偏向于操控。两者兼顾的例子不是没有,但只能取中,适可而止,哪头都不是最棒的。

    汽车的前悬挂

    曾听到一位营销人员向客人炫耀:这辆车的前悬挂是独立悬挂。其实这是一句废话。因为,几乎所有小汽车的前悬挂都是独立悬挂。其间的缘由是,绝大多数的小汽车都是前轮驱动,发动机与变速器位于两个前轮中间,您就是想做成非独立悬挂也很难。只有部分越野车,以及货车、客车,前轮才有非独立悬挂的。

    其中,最为常见的前悬挂是麦弗逊悬挂。麦弗逊是个美国人,他在通用汽车公司供职期间,发明了这种悬挂装置,而在这之前,汽车的前悬挂大都是钢板弹簧结构。麦弗逊的发明使悬挂的体积缩小了许多,结构更为简单,不仅降低了成本,同时使汽车小型化成为可能。

    麦弗逊悬挂的构造特别简单。它的下部是个摆臂,与车体相连,可以上下摆动,上部的支撑是螺旋弹簧,并配以减振器吸收弹簧动能。

    由于麦弗逊悬挂成本低廉,性能不错,从1950年开始装备在汽车上,目前已经是广泛应用了,不管是2-3万元的经济车,还是百万元的豪华车,都能看到麦弗逊悬挂的存在。

    但是,麦弗逊悬挂并非没有缺点。由于它的构造是直筒式,横向支撑不足,高速过弯时,车身侧倾明显。为了克服这一缺陷,在悬挂的上方增加一个摆臂,由此形成了双叉臂悬挂。

    双叉臂悬挂的优点是稳定性非常好,高速过弯时,车身侧倾较小;缺点是占用空间较大,制造成本高。由于这些特点,双叉臂悬挂不可能应用在小型车和紧凑型车中,微型车就更不用说了。它只出现在中型车以上的车型中,尤其适合以操控见长的车型,比如,跑车、轿跑车。此外,它还部分应用于行政型车和豪华型车。

    此外,双叉臂悬挂不仅能用于前悬挂,也有用于后悬挂中的例子。 

 

    汽车的后悬挂

    早期,汽车的悬挂采用钢板弹簧,这是一种构造简单、比较可靠的设计,因为,钢板弹簧既能起到缓冲作用,又能起到减振作用,同时还具备导向作用,可以省略导向机构,甚至可以省略减振器。但由于舒适性较差,目前在小型乘用车中已经很少见了。只有在货车以及部分客车、部分越野车中,还能见到。此外,商用车也经常使用这种悬挂。比如,大众汽车有一款商用车叫开迪,一汽-大众曾在2007年引进国产,这款车虽然出自与高尔夫、途观、途安相同的PQ35平台,但后悬挂却是钢板弹簧结构。

    美国的皮卡,也有很多车型使用钢板弹簧悬挂。可见,这种悬挂并非技术陈旧,只能淘汰,只是适用范围不同而已。

    汽车的悬挂分为两大类——独立与非独立。

    独立悬挂的舒适性更为优越一些,结构也更为复杂,占用车内空间多,制造成本高,汽车售价自然也水涨船高。所谓独立悬挂,指的是左右车轮与车身的连接装置相对独立,可以各自单独跳动,互不干涉,能减小车身的倾斜和震动。刚才说的麦弗逊悬挂就属于独立悬挂,此外还有横臂式和纵臂式。目前,大家比较熟知名称是多连杆独立悬挂,比如,四连杆独立悬挂,五连杆独立悬挂,等等。

    如果想节约车内空间,节约制造成本,就得舍弃独立悬挂,使用非独立悬挂。从下图可以看出,非独立悬挂的构造很简单,汽车售价自然也会随之降低。正是这个原因,绝大多数微型车、小型车和部分紧凑型车,都采用非独立后悬挂,非独立后悬架主要有两种:拖拽臂式和扭力梁式。眼下,扭力梁悬挂的应用最为普遍。

    扭力梁悬挂用一个较为粗大的H型金属管,纵向的一端与车体硬性连接(并非绝对硬性,有橡胶衬套),另一端靠螺旋弹簧做缓冲,与车体软性连接,车轮安置在横梁上。由于纵向臂有一定的活动范围,再加上梁本身的些许弹性,上述两点,是有人把其称为“半独立悬挂”的缘由。

    这种悬挂的优点是成本很低,缺点是舒适度不够,更为关键的是,它保持着整体桥的某些特性,车轮的安装位是固定的,外倾角不会像独立悬挂那样根据行驶状态发生变化,从而导致可能出现转向不足。

    制造商为了弥补上述缺陷,做了很多努力,由此诞生了各种款式——纵臂扭转梁非独立悬挂,H型纵向摆臂悬挂,半独立非驱动桥,等等。但是,万变不离其宗,本质都属于非独立悬挂,仅仅在支撑上做了技术改进,在调校上下了更多的工夫,从而在一定程度上提升了操控性能。

  

 

    汽车的减震与减振

    不管是哪种悬挂,消除汽车的震动,得依靠减震。上面说到,减震靠弹性元件实现,在小型乘用车上,最为常见的是螺旋弹簧。高级汽车和大型客车,往往采用空气弹簧,简单说就是个气囊。

    乘坐配备空气弹簧大客车时,如果不习惯的话,很有可能会晕车,因为,空气弹簧比较柔软,遇到路面不平或加速、减速时,车体会忽悠忽悠的,犹如海中的轮船。但是,对于习惯的人来说,会感觉这种悬挂很舒服。

    少数豪华型汽车也配备空气悬挂,而且还能根据驾驶者的意愿,或调整悬挂的软硬,或改变底盘离地的间隙。

    螺旋弹簧自重轻,无需维护,占用空间小,是最佳的弹性元件。但是,螺旋弹簧吸收了震动,又会很快释放,重新产生动能,所以,汽车不能单独使用螺旋弹簧,还得有减振器,用来消除弹簧的动能。如果没有减振器会怎样呢?想想游乐园里的蹦蹦床就知道了。每次加速或刹车,车身都会摇晃一阵,感觉很不舒服。

    减振器有液压减振器、电磁减振和充气减振器。小汽车绝大多数都是液压减振器。它的构造很像医生用的注射器,内部装有液压油,依靠这些油在缸内的运动,产生阻尼。

    通过改变减振器的阻尼,可以营造出不同的悬挂风格。需要比较硬朗的悬挂,可以把减振器里的液压油换成更“稠”的,或者是把油液从内腔流入另一内腔的空隙缩小。上述两点如果反过来,就能获得非常柔软的悬挂。有些驾驶爱好者出于对操控的要求,自己对汽车做技术修改,其中之一就是换减振。

 

    还有一种更为高科技的减振器叫电磁减振器。它能根据传感器对路面的探测,控制减振器时时做出反应,抑制振动,保持车身稳定。解决了传统减振器存在的舒适性和稳定性不能兼顾的问题,即使是在最颠簸的路面,也能保证车身的平稳。

    为汽车设计悬挂、减震和减振,目的是为了车内人员的舒适,说到舒适,非独立悬挂肯定不如独立悬挂,但汽车是商品,不考虑成本是不现实的,空气弹簧与电磁减振的性能很优越,但昂贵的成本使这些技术根本不可能应用在40万元以下的汽车中。10万元的汽车虽然只配备了扭力梁悬挂,但通过调校与附加支撑,照样能取得不错的成绩。

    对于多数驾驶者来说,驾车的目的是代步,并非赛道竞速,而且还得考虑汽车的购买成本与使用成本,所以,过分追求高性能悬挂,意义不大。

 

预习下一堂课:判断汽车的故障

    核心提示:知道了汽车的构成,判断汽车故障也就不是什么难事了,尤其在自驾游的时候,掌握一些维修方面的基本技巧,能节约很多时间与钞票……

    【回顾上一堂课:四轮驱动更稳健

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责任编辑:孙源
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