汽车悬架主要是传递作用在车轮和车架之间的力,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,衰减由此引起的振动,以保证汽车能平顺地行驶汽车悬架是连接车轮与车身的机构,对车身起支承和减振的作用,分为前悬架和后悬架,如图2-39所示。
典型的悬架系统结构主要包括弹性元件、导向机构(摆动轴承、下摆臂)以及减振器等部分,如图2-40所示。弹性元件有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,现代轿车悬架系统多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧汽车悬架可以分为独立悬架和非独立悬架。
独立悬架可以简单理解为左右两个车轮间没有硬轴进行刚性连接,一侧车轮的悬架部件全部都只与车身相连,如图2-41所示。
非独立悬架两个车轮间不是相互独立的,之间有硬轴进行刚性连接,如图2-42所示
从结构上看,独立悬架由于两个车轮间没有干涉,所以可以有更好的舒适性和操控性。而非独立悬架两个车轮间有硬性连接物,会发生相互干涉,但其结构简单,有更好的刚性和通过性常见的悬架有麦弗逊悬架、双叉臂式悬架、扭转梁式悬架、多连杆悬架:空气悬架和电控主动液压悬架是新型悬架。
1.麦弗逊悬架。
麦弗逊悬架是最为常见的一种悬架,主要由叉臂和减振机构组成,如图2-43所示。叉臂与车轮相连,主要承受车轮下端的横向力和纵向力。减振机构的上部与车身相连,下部与叉臂相连,承担减振和支持车身的任务,同时还要承受车轮上端的橫向力。麦弗逊悬架的设计特点是因为结构简单,悬架重量越轻和占用空间越小,响应速度和回弹速度就会越快,所以悬架的减振能力也相对较强。然而也是因为麦弗逊结构简单、质量轻,所以其抗侧倾和制动点头能力弱,稳定性较差。目前麦弗逊悬架多用于家用轿车的前悬架。
⒉双叉臂式悬架。
双叉臂式悬架结构可以理解为在麦弗逊式悬架基础上多加一支叉臂,如图44所示。车轮上部叉臂与车身相连,车轮的横向力和纵向力都是由叉臂承受,而这时的减振机构只负责支承车体和减振的任务。由于车轮的橫向力和纵向力都由两组叉臂来承受,所以双叉臂式悬架的强度和耐冲击力比麦弗逊式悬架要强很多,而且在汽车转弯时能很好地抑制侧倾和制动点头等问题。
双叉臂式悬架通常采用上下不等长叉臂(上短下长),让车轮在上下运动时能自动改变外倾角并减小轮距变化和轮胎磨损,能自适应路面,轮胎接地面积大贴地性好。由于双叉臂式悬架比麦佛逊式悬架双叉臂多了一个上摇臂,需要占用较大的空间,而且定位参数较难确定,因此小型轿车的前桥出于空间和成本考虑较少采用此种悬架。
3.扭转梁式悬。
扭转梁式悬架的结构中,两个车轮之间没有硬轴直接相连,而是通过一根扭转梁进行连接,扭转梁可以在一定范围内扭转,如图2-45所示。但如果一个车轮遇到非平整路面时,两个车轮之间的扭转梁仍然会对另一侧车轮产生一定的干涉严格上说,扭转梁式悬架属于半独立式悬架。扭转梁式悬架相对于独立式悬架来说舒适性要差一些,不过结构简单可靠,也不占空间,而且维修费用也比独立悬架低,所以扭转梁式悬架多用在小型车和紧凑型车的后桥上。
⒋多连杆悬架。
多连杆悬架就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬架机构,其连杆数比普通的悬架要多一些,一般把连杆数为3或以上的悬架称为多连杆悬架。
目前主流的连杆数为4或5。前悬架一般为3连杆或4连杆式独立悬架:后悬架则一般为4连杆或5连杆式后悬架。图2-46所示为5连杆后悬架结构简图。
多连杆悬架通过设计连接运动点的约束角度使得悬架在压缩时能主动调整车轮定位,使车轮与地面尽可能保持垂直、贴地性,具有非常出色的操控性。多连杆悬架能最大限度地发挥轮胎抓地力从而提高整车的操控极限,是所有悬架设计中最好的,不过结构复杂,制造成本也高。一般中小型轿车出于成本和空间考虑很少使用这种悬架。
5.空气悬架。
空气悬架是指采用空气减振器的悬架,主要是通过空气泵来调整空气减振器的空气量和压力,可改变空气减振器的硬度和弹性系数,如图247所示。通过调节泵入的空气量,可以调节空气减振器的行程和长度,可以实现底盘的升高或降低。空气悬架相对于传统的钢制悬架系统来说,具有很多优势。例如,车辆高速行驶时,悬架可以变硬,以提高车身稳定性;而以低速或在颠簸路面行驶时,悬架可以变软来提高舒适性。
⒍电控主动液压悬架。
最大的特点在于可手动调节悬架高度,并能自动调节减振器的刚度和阻尼,如图2-48所示。
