汽车悬挂系统.ppt

1汽汽车悬挂挂1.2舒适乘坐的基石舒适乘坐的基石汽汽车悬挂系挂系统之麦弗之麦弗逊式独立式独立悬架架一直以来，汽车的行驶操控性和舒适性与底盘结构中的悬挂系统息息相关，而悬挂结构的简单与复杂也直接决定着汽车制造成本的高低。麦弗逊式独立悬架是众多悬挂系统中的一种，它以结构简单、成本低廉、舒适性尚可的优点赢得了广泛的市场应用。在人体构造中，骨头与骨头间往往都由软组织相连接，它能够起缓冲保护骨头的作用，并隔绝多余的振动以免传递到大脑损坏脑细胞。在汽车的组成结构中，悬挂系统的作用正好与人体构造中的软组织相同，悬挂系统就是指由车身与轮胎间的弹性元件、减振器和传力装置三部分构成的整个支撑系统，这三个构成部分各自负责缓冲、减振和受力传递。悬挂系统的具体职责是支撑车身，过滤掉路面多余的抖动，为驾乘人员提供一个平稳舒适的乘坐环境。2.3发展至今，悬挂系统已形成独立、半独立以及非独立三大类型。在现代轿车中，大都采用独立式悬架，按结构形式不同，独立悬架又可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式等。而在众多种类的独立悬架中，麦弗逊式又以结构简单、成本低廉、舒适性尚可的优点而被最为广泛地运用。自发明之日起，麦弗逊式独立悬架一直沿用至今，不过其结构已发展成为如今可以带横向稳定杆甚至副车架的复杂系统。这种悬架之所以能得到广泛的应用，原因就在于它的结构非常紧凑，占用空间不大，并且制造成本也不高。从耳熟能详的微型代步工具奥托到追求速度和操控极限的宝马M3、保时捷911，无一例外地都在前悬采用了这种结构简单、延伸性好的悬挂系统，只是为了适应各自不同的市场定位和产品诉求，在弹簧阻尼系数调校和结构匹配上各自有所不同。A0级别的欧宝可赛和A级的福克斯都是装备的前麦弗逊式独立悬架，结构简单、成本低廉、并且操控也不俗3.4麦弗逊式独立悬架最早诞生于1930年，由美国人麦弗逊（Mcpherson）发明。从小喜欢机械的他大学毕业后一直在欧洲从事航空发动机制造，1924年转行进入美国通用汽车公司工程中心。进入通用后不久，通用方面拟定用雪佛兰品牌生产一款总质量在900kg以内，注重行驶舒适性的小车。担纲总设计的麦弗逊为了满足通用苛刻的开发要求，一改当时技术含量并不高的板簧与扭杆弹簧组合的前悬形式，创造性地将减振器和螺旋弹簧套在一起有效提高了舒适性。随后，实践证明这种结构简单且占用空间小，悬架结构在操控性和舒适性上都有所提高。遗憾的是，通用未能量产这款小车。1950年麦弗逊跳槽到福特，世界上第一辆装配麦弗逊式独立悬架的商品车就诞生在了福特英国公司。要说麦弗逊式独立悬架在结构上有多简单，从构成部件来看，它仅仅由两大部分构成：支柱式减震器（简称：滑柱）和A字型下托臂。与复杂的多连杆式以及占用空间的横臂式相比，麦弗逊式独立悬架在结构上已经作了最大化精简，并且经过半个多世纪的检验，其结构充分可靠。麦弗逊式独立悬架的物理结构为支柱式减震器兼作主销，承受来自于车身抖动和地面冲击的上下预应力，转向节（也可说车轮，因为转向节作用于车轮）则沿着主销转动；此外，其主销可摆动，特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，且前轮定位变化小，拥有良好的行驶稳定性。在麦弗逊式独立悬架中，支柱式减震器除具备减震效果外，还要担负起支撑车身的作用，所以它的结构必须紧凑且刚度足够，并且套上螺旋弹簧后还要能减震，而弹簧与减震器一起，构成了一个可以上下运动的滑柱。4.5在麦弗逊悬架结构中，还有一个关键部件-A字型下托臂，它的作用是为车轮提供横向支撑力，并能承受来自前后方向的预应力。车辆在运动过程中，车轮所承受的所有方向的冲击力量就要靠支柱减震器和A字型下托臂这两个部件承担，而这两个部件的高强度和轻质量也就成为当下最前卫的设计思路，于是就有厂商用空气减震取代传统的液压减震，不过由于成本高昂而难以形成气候。推广不了成本与舒适性成正比的空气减震，还是继续使用液压的吧，不过由减震器和A字型下托臂构成的L型麦弗逊悬架还是能为时下流行的小车装大排量发动机预留充足的空间。根据以上所述麦弗逊悬架的独特构造，再看看时髦的香港人多年前发明的：麦花臣支柱式独立悬架，理解起来是不是更直观，也更形象！实际上富康（ZX）的换代车型就是赛纳（XSARA），所以他们在前悬结构上有诸多的相似之处；后悬也同样为纵臂扭力梁带随动转向功能5.6麦弗逊式独立悬架的结构就是这么简单，两部分组成：支柱式减震器和A字型下托臂虽然麦弗逊式独立悬架的优点众多，但这并不能掩盖它本身的瑕疵。当装备有麦弗逊式独立悬架的车辆行驶在不平路面时，车轮很容易随路面不平发生自动扭转，令驾驶员难于控制，所以驾驶员须时刻用手握紧方向盘；而当车辆行驶速度过快车轮受到剧烈冲击时，支柱减震器又容易因为受力过猛而导致弯曲，危及车辆在行驶中的安全。此外，麦弗逊式独立悬架的抗侧倾和抑制制动点头的能力较差，虽然能通过增加稳定杆、防倾杆，以及增加弹簧圈数和阻尼系数对其进行改善，但问题无法从根本上解决，主要原因还是由于机械结构简单造成刚度和耐用性不高。正因为如此，麦弗逊悬架的减震器需根据使用公里数定期更换。6.7得益于各个厂商的设计师不断地对麦弗逊式独立悬架进行改进，才使它有今天的辉煌成就。许多厂商通过对麦弗逊悬架加装横向稳定杆，扩充其运动特性，同时使左右悬挂的下托臂或支柱减震器相连，增强悬挂系统的整体性。这主要是因为麦弗逊悬架靠支柱减震器和A字型下托臂来承受强大的车轮冲击力，容易发生几何变形，而这种结构变形体现到驾驶感受上就是驾驶者会明显感到车身侧倾加剧，稳定性较差，于是上述办法就是最好的解决方案。而当左右悬挂都处于跳动状态时，两侧的悬挂各自运动，稳定杆不发生扭转；当车辆转弯时，内侧悬挂承受的力量较大，车身会发生一定侧倾，而此时由于内侧悬挂被压缩，外侧悬挂舒张，加装的横向稳定杆就会发生扭转，产生一定的弹力阻止车辆侧倾，从而提高了车辆的行驶稳定性。如果能在其结构中再增加诸如纵向支撑杆等部件，则能同时达到提高悬挂纵向刚度的目的。其实增加悬架辅助零件的好处很好理解，好比我们使用电脑，不断地更新配置就是为了使电脑的兼容性和处理能力更强大。其实，对比其他类型的独立悬架，麦弗逊式的优势还是相当明显的。与烛式悬架相比，麦弗逊式悬架的车轮沿主销转动，并且主销是可以摆动的，能提高操控稳定性；与双横臂式悬架相比，麦弗逊式悬架又具备结构紧凑、车轮跳动时前轮定位参数变化小等特点，加上没有上横臂，给发动机及转向机构的布置带来了方便。所以，麦弗逊式悬架多应用在中小型轿车的前悬架上，像我们所熟悉的雪佛兰SPARK、奇瑞A1、雪铁龙毕加索、宝马Z4、马自达6乃至行政级别的奔驰E级和别克林荫大道都装配这种悬架。综合起来看，麦弗逊悬挂虽然在稳定性、刚度以及耐用度方面逊色于结构更为复杂的多连杆和双横臂式，但它的技术含量和成本都不高，适应范围很强，而且改装提升空间也很大。麦弗逊式独立悬架被誉为汽车结构中经典的设计，想必再效力半个世纪，也不是不可能的事！7.8性能性能综合体合体 汽汽车悬挂系挂系统之双叉臂式独立之双叉臂式独立悬架架从结构上来看，双叉臂式悬架和麦弗逊式悬架有着紧密的血缘关系，它们的共同点为：下控制臂都由一根V字形或A字形的叉形控制臂构成，液压减震器充当支柱支撑整个车身。不同处则在于双叉臂式悬架多了一根连接支柱减震器的上控制臂，这样一来有效增强了悬架整体的可靠性和稳定性。通用悍马H3的双叉臂前悬（能承受住越野时崎岖路面对底盘的强大冲击）其实双叉臂式悬架还有一个有趣的名字双愿骨式悬架（Double wish bone）。据说这个有趣的名字来源于西方圣诞节上人们喜欢吃的一种火鸡的骨头，当人们开始吃的时候要对火鸡身上一根类似V字形的骨头许愿，而这根骨头就叫愿骨（Wish bone）。因为在双叉臂悬架结构中有两根“愿骨”，故得名双愿骨式悬架。8.9双叉臂式双叉臂式悬架构造架构造较为复复杂，不，不过这却使却使车轮拥有更好的有更好的贴地性地性在文章开头我们已经提到了，双叉臂悬架的灵感来源于麦弗逊式悬架。从结构上来看，麦弗逊悬架只有一根下控制臂和一根支柱式减震器，结构上的最简单化使它的组成部件通常要一专多能。例如支柱减震器需充当转向主销，除要承受车辆本身的重量外，还要应对来自于路面的抖动和冲击。如果车辆在运动中，一侧的麦弗逊悬架受到惯性压缩，那么车轮的外倾角变化将增大，于是悬架越是压缩得厉害，这种形变就越是难以得到控制。所以麦弗逊悬架的应用范围多为小型或中型轿车，车型级别再往上走，结构简单的麦弗逊悬架便会有些力不从心了。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。由于麦弗逊悬架只有下控制臂和支柱减震器两个连接部件，这样一来就形成了一个“L”形的结构，如果能在“L”形顶端再增加一根控制臂，那么悬架的结构将得到加强。于是通过对麦弗逊悬架植入上控制臂，双叉臂式悬架结构便应运而生。双叉臂悬架相对麦弗逊悬架在物理学特性上的改变显而易见：当一侧悬架因惯性收缩时，车轮的外倾角变化也相对较小，不过车轮外倾角的变化大小还可以通过改变上下控制臂的相对长度来改善。因此，工程师在设计和匹配双叉臂悬架时自由度更大，更能针对汽车的某一种特性如运动或舒适性作出最为合理的调校。这种结构的双叉臂悬架占用空间较小，常用于后悬9.10事实上，在车辆的底盘设计之初，设计师便开始考虑如何在底盘上布置复杂的悬架结构，给车辆带来更好的操控性或更平稳的舒适性。为了使车轮能随时随地贴合地面，达到运动性和乘坐舒适性的统一，设计师往往会采用双叉臂悬架结构，增加减震器阻尼和螺旋弹簧的硬度也是应对措施之一。在这点上，麦弗逊悬架会因为控制臂的单薄而使车轮外倾角增大，同时使车胎内侧负荷增大而加剧磨损。上下控制臂能分担横向作用力，令上下控制臂能分担横向作用力，令车身在身在过弯弯时更加平更加平稳双叉臂式悬架由上下两根不等长V字形或A字形控制臂以及支柱式液压减震器构成，通常上控制臂短于下控制臂。上控制臂的一端连接着支柱减震器，另一端连接着车身；下控制臂的一端连接着车轮，而另一端则连接着车身。上下控制臂还由一根连接杆相连，这根连杆同时也还与车轮相连接。在整个悬架构造中，通过对多个支点的连接提高了上下控制臂以及整个悬架的整体性。如果是前轮驱动的车型，那么装配在前轮上的双叉臂悬架在上下控制臂之间除装配有传动机构外，还有转向机构，这使得其结构比不带转向机构的后轮要复杂得多。在转向机构中，转向主销由转向托盘与上下控制臂的连接位置和角度确定，转向轮可绕主销转动，同时也可随下控制臂上下跳动。在双叉臂悬架中通常采用球头连接来满足前车轮的运动需要：上下控制臂与转向主销的连接部位既要支持前轮实现转向又要控制车轮的上下抖动。不过由于上下控制臂的长度差问题，这也对双叉臂悬架的设计提出了严峻的考验如果上下控制臂的长度差过小，车轮抖动时会造成左右轮距偏大，加快轮胎外侧磨损；反之，如果上下臂长度差过大，则会造成车轮转向时外倾角过大，使轮胎内侧磨损加快。因此，通过增加上下控制臂的长度来减小轮距的变化和控制外倾角的变化不失为一个好办法。值得一提的是，双叉臂悬架的上下控制臂能起到抵消横向作用力的功效，这使得支柱减震器不再承受横向作用力，而只应对车轮的上下抖动，因此在弯道上具有较好的方向稳定性。素有“弯道之王”美誉的马自达6前悬采用的就是双叉臂悬架。因此，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。10.11综合性能出众的双叉臂式合性能出众的双叉臂式悬架架较其它形式的独立其它形式的独立悬架更占用空架更占用空间由于传统的双叉臂悬架采用单导向结构，即上下控制臂与支柱减震器相连，实现对车轮上下运动方向的控制，转向拉杆和主销相连完成对车轮左右方向的控制。由此看来，减震和转向是由两个独立机构控制，但两个机构都只具备单导向性。随着悬架结构的不断优化改进，目前双叉臂悬架已衍生出可同时负责车轮转向和上下抖动的双向控制结构。在标致407上，前悬采用了名为“独立轴颈双叉前轮系统”的双向控制改进型双叉臂悬架。改进的悬架用转向节和转向节支架取代了只用上下控制臂来对车轮进行约束的状况，车轮转向通过安装在转向节支架间的转向节铰链完成。在带转向机构的前悬中，转向节支架连接着转向节球形铰链、稳定杆、液压减震器以及上下臂。车轮的跳动和转向分别由这两个新部件负责，新结构使每个零件承受的力较传统双叉臂要小很多，可靠性提高不少。此外动态效能也大为改善，新型双叉臂悬架获得了较小的主销倾角和外倾角，同时方向盘自动回正效果更明显。标致407的改良型双叉臂悬架捷豹的双叉臂结构，上V臂较小11.12雪佛兰克尔维特C6后双叉臂悬架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，过于稳定的特性却使车轮的响应速度较其他形式悬架要缓慢，上下控制臂的结构也导致这种悬架的横向安装空间增大。因此双叉臂悬架常出现在车身宽大的豪华轿车、全尺寸SUV、皮卡甚至超级跑车上，如我们熟悉的凯迪拉克赛威SLS、雪铁龙C6、奥迪Q7、大众途锐，甚至国产中兴威虎皮卡无一例外都在前悬采用了双叉臂结构。而像兰博基尼盖拉多、玛莎拉蒂3000GT等注重操控性能的跑车在前后悬都采用双叉臂悬架，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。12.13组合效合效应 汽汽车悬挂系挂系统之多之多连杆式独立杆式独立悬架架前些年，结构复杂、成本高昂、舒适性较好的多连杆式独立悬架还只服务于豪华轿车，或少部分定位较高端的中高级别轿车。一时间，综合指标过硬、兼顾了操控和行驶舒适在内多种特性的多连杆式独立悬架似乎被归入了奢侈品类，让预算有限只能购买低端车型的“穷人们”望其兴叹。还好，近几年来随着汽车制造技术的不断提升，零部件单位生产成本逐步降低，理智的汽车厂商们开始设法让处于金字塔中低部的低端轿车也装备这种结构复杂、性能优异的悬架，以此来提高车辆在行驶过程中的综合表现，并在同级别车型中形成鹤立鸡群的效应。多多连杆式独立杆式独立悬架的架的结构构虽复复杂，但操控性和舒适性，但操控性和舒适性较其他其他悬架更高架更高顾名思义，多连杆式悬架就是指由三根或三根以上连接拉杆构成，并且能提供多个方向的控制力，使轮胎具有更加可靠的行驶轨迹的悬架结构。不过时下，由于三连杆结构已不能满足人们对于底盘操控性能的更高追求，只有结构更为精确、定位更加准确的四连杆式和五连杆式悬架才能称得上是真正的多连杆式，这两种悬架结构通常分别应用于前轮和后轮。以常运用于后轮的五连杆式悬架为例，五根连杆分别指主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂（见图一）；其中，主控制臂可以起到调整后轮前束的作用，以提高车辆行驶稳定性，有效降低轮胎的摩擦。在这里需要说明一下的是，国产丰田凯美瑞的后轮两连杆式独立悬架并不属于多连杆式悬架的范畴，仅仅只是融入了多连杆式悬架理念的麦弗逊悬架。位于上端的支柱减震器与车身相连，下端的A臂变成了两根连杆，在性能表现上两连杆与麦弗逊悬架有许多相似之处，优点在于重量轻、减震响应速度快，但缺点也非常明显，在刚度、侧面支撑、减震方面都不及真正的多连杆悬架。很好的例子就是因车速过快造成车辆失控并冲上隔离带，两连杆式后悬架的刚度就会因此而受到考验，同时因为冲上隔离带致使撞击力过大导致后悬架的两根连杆断裂，于是整个后悬架就有脱落的可能性。13.14图一多连杆悬架的结构图（本田雅阁）梅赛德斯-奔驰CLK车型多连杆多悬14.15多多连杆杆悬架的工作原理是架的工作原理是连杆共同作用的杆共同作用的组合效合效应与这种优化过的麦弗逊式悬架相比，真正的多连杆悬架的构造不仅增加了对车轮上方的控制力，对车轮的前后方也有相应的连杆产生作用力，主要作用就像一个锁止机构一样，将车轮牢牢地固定在半轴末端，使车轮行进轨迹移位减小，增强悬架的整体性和可靠性。以常见的五连杆式后悬架为例，五根连杆：主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂分别对各个方向的作用力进行抵消。比如，当车辆进行左转弯时，后车轮的位移方向正好与前转向轮相反，如果位移过大则会使车身失去稳定性，摇摆不定。此时，前后置定位臂的作用就开始显现，它们主要对后轮的前束角（见图二）进行约束，使其在可控范围内；相反，由于后轮的前束角被约束在可控范围内，如果后轮外倾角（见图三）过大则会使车辆的横向稳定性减低，所以在多连杆悬架中增加了对车轮上下进行约束的控制臂，一方面是更好地使车轮定位，另一方面则使悬架的可靠性和刚度进一步提高。图二二 前束角前束角 图三（左：正外三（左：正外倾，右：，右：负外外倾）15.16从车辆操控性角度来看，多连杆悬架的吊悬结构能通过前后置定位臂和上下控制臂有效控制车轮的外倾角及前束角。例如，当车轮驶过坑洼路面时，首先上下控制臂开始在可控范围摆动，及时给予车轮足够的弹跳行程；如果路面继续不平，同时车辆的速度加块，此时前后置定位臂的作用就是把车轮始终固定在一个行程范围值内，同时液压减震器也会伴随上下控制臂的摆动吸收震动，而主控制臂的工作就是上下摆动配合上下控制臂使车轮保持自由弹跳，令车厢始终处于相对平稳的状态。正是因为多连杆悬架具备多根连接杆，并且连杆可对车轮进行多个方面作用力控制，所以在做轮胎定位时可对车轮进行单独调整，并且多连杆悬架有很大的调校空间及改装可能性。不过多连杆悬架在研发上规模较为庞大，由于结构复杂、成本高、零件多、组装费时，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都很考究。所以多连杆悬架是以追求优异的操控性和行驶舒适性为主要诉求的。高档高档车型尤其喜型尤其喜欢采用多采用多连杆式杆式悬架，可架，可见其魅力非凡其魅力非凡尽管多连杆式悬架拥有众多的优点，但这并不意味着它的运用范围就非常广，相反在一些车身紧凑甚至结构特殊的车型上，多连杆悬架尤其是五连杆式悬架更是无用武之处。究其原因主要是因为五根连杆的结构布置会占用不少横向空间，使发动机不便于安置，同时复杂的悬架结构还会为发动机的维修保养造成不便，所以五连杆式悬架通常只应用于后轮。不过奥迪的车型算是一个例外。通过奥迪设计师巧妙的简化设计，并用液压减震器取代了一根控制臂，使五连杆变成了四连杆（见图四和图五），再通过运动学原理将牵引力、制动力和转向力分离，赋予了车辆同样精确的转向控制能力。从奥迪的车型设计理念来看，将发动机装在前轴之前，正好在前轴处可以腾出空间安装四连杆悬架，同时奥迪的设计师还使用了铝合金材质来降低控制臂重量以提高车轮的回弹响应速度，从而大大提高了车辆的操控能力，行驶舒适性也随之得到了质的提升。相对于我们熟悉的奔驰和宝马，由于他们的车型设计理念偏向于运动化，并且大多为后轮驱动，为了使车身的前后重量分配达到更完美的50:50，因此奔驰和宝马的车型通常都将发动机装配在前轴之上或之后，于是便没有足够的空间来安装多连杆悬架，那么双横臂或加强型的麦弗逊式前悬架就成了最好的折衷方案。16.17图四四图五五四四连杆杆悬架架17.18多多连杆杆悬架的架的优势非常明非常明显，这使得它正逐步被广泛地运用使得它正逐步被广泛地运用对于多连杆式悬架来说，完善的结构能使前后轮的主销倾角同时达到最佳位置，当然前提条件是厂方工程师在设计之处就要有周全的考虑和精密的数据计算。由于多连杆悬架的连杆达到四根甚至五根，所以必须通过车架（通常所说的大梁）连接固定（见图六），而车架和车身又为柔性连接。此时，车架的作用就相当于前悬采用的副车架，可使悬架的整体性得到加强。在众多连杆的作用下，可大幅度降低来自路面的冲击，通过前后定位臂的抑制作用，可改善加速或制动时车内乘员的仰头和点头动作；结合后轮结构紧凑的螺旋弹簧的拉伸或压缩，还可使车轮的横向偏移量保持在最小值，提高车辆直线和弯道行驶的稳定性。同时，配合阻尼调校到位的减震器，多连杆式悬架在车辆上具体表现为转弯时侧倾较小，并且对波形路面的吸震也更加到位。图六 大众辉腾后悬副车架目前越来越多的车型在后悬架上采用多连杆结构，最好的例子就是大众最新的PQ35、PQ46平台摒弃了以前PQ34和PQ45平台上后轮拖曳臂式带扭力梁的悬架结构，转而采用性能更优异的多连杆结构。目前，在国内后轮采用多连杆悬架结构的车型不在少数，从中级车福克斯、马自达3、速腾、明锐到稍高级别的迈腾、雅阁、马自达6、丰田锐志、蒙迪欧，甚至奔驰、宝马全系列等，后轮悬架结构清一色的是多连杆式。随着消费者对车辆底盘尤其是悬挂系统的要求越来越高，相信厂商对车型技术的革新也会越发加快。过不了多久，我们便会看到更多的车型采用综合性能更好的多连杆式独立悬架。18.19实用与用与实在在 汽汽车悬挂系挂系统之拖曳臂式半独立之拖曳臂式半独立悬架架如今，已有越来越多的如今，已有越来越多的A A级以上以上轿车开始抛弃拖曳臂式后开始抛弃拖曳臂式后悬结构，构，转而使用操控性能更好、乘坐舒适性更高的多而使用操控性能更好、乘坐舒适性更高的多连杆或双叉臂式杆或双叉臂式悬架。架。这是否意味着逐步落伍的拖曳臂式是否意味着逐步落伍的拖曳臂式悬架已无用武之地了？我想答案并非如此。架已无用武之地了？我想答案并非如此。在讲拖曳臂式悬架前，我们还是有必要来简单地回顾一下什么是悬架。所谓悬架就是指连接车身（车架）和车轮（车轴）的弹性构件，这个构件虽为弹性结构，但它的刚度足以保证汽车的行驶舒适性和稳定性。在汽车行驶过程中，悬架既能抵消减弱路面不平带来的生硬冲击，又能确保车身的横向和纵向稳定性，使车辆在悬架设计的自由行程内时刻都可以保持一个较大范围的动态可控姿态。因此，悬架是关系到车辆操控性和舒适性的重要组成部件之一。按照常理，车辆的推出年代越近，那么它采用的相应技术就应该越先进，而与舒适性相关的部件也就会越高级。比如悬架，A级以上轿车往往受成本因素干扰较小，在厂商推出换代车型时会用各项指标优越的多连杆悬架结构来替代性能平平的拖曳臂式后悬，大众的帕萨特B6之于B5就是最好的例子。不过事与愿违的事还是时有发生，在A级轿车阵营里，仍然有部分新推出的车型还在坚持使用已逐步落伍的拖曳臂式后悬，比如丰田第十代花冠（现名：卡罗拉）、铃木SX4、大众新甲壳虫。不过说来也怪，在A级以下级别的车型里几乎都无一例外地在后悬采用拖曳臂式结构，比如大众波罗、本田飞度、日产颐达、铃木雨燕等。这难道是一种巧合？19.20雷诺Scenic车型的后悬结构，在狭窄的空间布局中采用了斜置减震器介于独立式和非独立式介于独立式和非独立式悬架之架之间的拖曳臂式的拖曳臂式悬架架优缺点都很突出缺点都很突出纵臂扭转梁式半独立悬架，纵向拖曳臂式半独立悬架，H型纵向摆臂式悬架这些都是不同的汽车厂商对拖曳臂式悬架的称谓。尽管它们各自都有不同的名字，但它们的结构和性能几乎都大致相似。拖曳臂式悬架是专为后轮而设计的悬架结构，它的构成非常简单以粗状的上下摆动式拖臂实现车轮与车身或车架的硬性连接，然后以液压减震器和螺旋弹簧充当软性连接，起到吸震和支撑车身的作用，圆柱形或方形横梁则连接左右车轮。从拖曳臂悬架的构造来看，由于左右纵摆臂被横梁连接，因此悬架结构依旧还保持着整体桥式的特性，这也就使纵向拖臂所连接的车轮在动态运动中外倾角不会发生变化，由此会使前轮出现转向不足，所以拖曳臂后悬无法为车身的精确操控提供良好的保障。不过可喜的是，连接左右纵臂的横梁在连接处为可转动式，在一定程度上可让左右车轮在小范围的空间内自由跳动而不干扰到另一侧车轮。说到此，我们需要借助拖曳臂悬架的作动原理来看看它为什么性能如此平平。在前面我们已经说到，拖曳臂悬架左右纵臂被一根横梁相连，因此它在某些特性上与整体桥式悬架有相似之处。打个比方，假设一辆装备拖曳臂后悬的紧凑型轿车经过短波路面，由于左右后轮有横梁相连，所以左右两侧车轮都会同时随起伏不平的路面抖动，尽管液压减震器和螺旋弹簧能吸收掉部分震动，但由于后悬的整体性，剩余的无法过滤掉的震动还是不可避免地会传入车厢，因此乘坐者会感到一定的不适，这种不适说得直白点就是比较颠。如果此时后轮装备的是多连杆悬架，左右后轮就可以分别随着各自的连接杆进行上下运动，不会因为中间的横梁而互相干扰，那么舒适性也将大大提高。20.21实际上拖曳臂悬架属于整体式的一种，因为左右仍属硬性连接舒适性如此，在操控性上你更是别指望拖曳臂会带给你莫大的惊喜。在动态运动尤其是高速转向中，车身随惯性会产生一定的侧倾，前面我们提到由于纵向拖臂所连接的车轮在转向中不会发生外倾角变化，由此会造成前轮的转向不足，所以拖曳臂悬架给人的感觉是极端操控状态下可控性较差，后轮反映较迟钝。其实这也与左右纵臂（车轮）被横梁连接有关，因为转向时车身会侧倾，而弯道内侧车轮会在减震器和弹簧的伸展下尽量保持与地面的接触，左右车轮受力不均会影响到动态操控性。有两种方案倒是可以解决这一问题，一种是更换更为先进的多连杆悬架，另一种则是导入后轮随动转向功能。虽然拖曳臂的缺点和物理缺憾明显，但矛盾的焦点是它也存在同样突出的优点：占用车身空间小，不会让车身在运动中发生外倾角变化，减震器不会发生应力弯曲加剧轮胎磨损。21.22成本低廉、成本低廉、结构构简单的拖曳臂式的拖曳臂式悬架在架在组成成结构上构上还有有许多多讲究之究之处尽管拖曳臂式悬架的结构非常简单，构成部件也非常少，但是它却可以分为半拖曳臂式和全拖曳臂式两种类型。所谓半拖曳臂式，就是指拖臂平行或适当倾斜于车身，拖臂的前端连接车身或车架，后端连接车轮或车轴，拖臂可以随减震器和螺旋弹簧实现上下摆动。通常半拖曳臂式悬架结构相对简单，制造成本低，在国内常见的微型车或紧凑型轿车如奥托、夏利、波罗以及飞度上都可以见到。而全拖曳臂式，就是指拖臂安装于车轴上方，连接臂由后向前延伸，通常从拖臂连接端到车轮端会有一个类似于V型的结构出现，这样的结构我们称之为全拖曳臂式。这种悬架结构相对来说较半拖曳臂式要复杂，性能好于半拖式，通常在法系车如标致、雪铁龙上较常见。富康的拖曳臂式后悬就是典型的全拖臂式结构，不过随着半拖曳臂式悬架结构的改善，全拖曳臂式已经非常少见了。其实在拖曳臂式悬架的构造中还有许多讲究，例如液压减震器和螺旋弹簧的组合方式就有一体式和分离式。减震器和弹簧一体式的好处在于节省空间，增加舒适性，在这种结构中螺旋弹簧通常阻尼系数比较小，讲究乘坐舒适感，自然这种结构的承载能力也非常有限。减震器和弹簧分离式是通过增加弹簧阻尼弥补一体式承载能力不足的缺憾，不过这样一来乘坐舒适性又受到了影响，并且减震器和弹簧分开安装又比较浪费空间，所以这种结构通常只在MPV或小型厢式车上较为常见。除了液压减震器和螺旋弹簧的组合方式有讲究外，在拖曳臂悬架的设计过程中，对连接左右拖臂的横梁也非常有讲究，因为横梁安装位置的不同会导致车辆的行驶性能有非常大的变化。如果横梁安装位置过于靠近拖臂和车身的连接点，那么车辆的舒适性就会非常好，但操控性会随之下降，因为这种结构会导致车身侧倾；如果横梁安装位置过于靠近车轮中心轴位置，车辆的行驶舒适性和操控性都不会有多好，但通过性和承载性更好，因为这样一来其性能就接近于整体桥式结构了。22.23雪雪铁龙C4C4后后悬依然依然为拖曳臂拖曳臂结构，不构，不过带后后轮随随动转向功能向功能23.24欧宝雅特的后欧宝雅特的后悬为减震器和减震器和弹簧分离式簧分离式24.25市市场的反的反馈和中庸的性能使快要落伍的拖曳臂式和中庸的性能使快要落伍的拖曳臂式悬架仍然可以架仍然可以发挥余余热在八十年代的日本，中高级轿车的后悬是非常忌讳采用拖曳臂式结构的。因为日本的汽车在同欧美同类产品竞争时，始终在品牌和技术上受制于人，所以这迫使日本汽车厂商采用更高端和更先进的技术赶超欧美，于是大批采用前后独立悬架的日本造汽车涌入欧美市场，并且逐渐成为一种市场潮流。不过欧美的大部分厂商依旧顽固地坚持使用拖曳臂式后悬结构，并不断对这种古板的悬架结构进行改进，最终旧结构夺回了新技术抢占走的市场。在欧系车中，雪铁龙算是拖曳臂式后悬架的一个忠实拥趸。九十年代初推向市场的ZX后悬就采用拖曳臂式，九十年代末Xsara车型取代了ZX，后悬依旧是拖曳臂式，而到了二十一世纪C4取代Xsara时，后悬架仍然不折不扣地还在使用拖曳臂式。真的是雪铁龙止步不前？但它在WRC上用Xsara和C4取得的优异战绩却能否定你的这一看法。实际上在雪铁龙看家本领后轮随动转向技术的辅助下，拖曳臂悬架的潜力是可以随意挖掘的。拖曳臂悬架也正是经受住了这样的考验，方才走到了今天。25.26复合的复合的优势 再再谈福特福特FocusFocus的前后的前后悬架架在谈Focus的悬架前，还是很有必要来回顾一下BP-福特车队在最近WRC赛事中的成绩。在10月15日WRC法国站结束后，BP-福特车队的积分上升至179分，距2007年车队年度总冠军的宝座已不远了。而在剩下的3站赛事中，日本站已于10月28落下帷幕，BP-福特车队的积分已上升至189分，接下来的爱尔兰以及英国站相信BP-福特车队也能稳获头筹。此外BP-福特车队的主力赛手，芬兰人Marcus Grnholm（马库斯格伦霍姆）的个人积分已达104分，不过仅比位居第二的勒布多出4分，面对的压力不小。虽然在法国站比赛中，由Marcus Grnholm和Timo Rautiainen（蒂莫劳蒂埃宁）组成的小组仅以第二名完成了法国科西嘉站的比赛，不过从车队积分以及个人积分情况来看，还是非常乐观的，在日本站取得的胜利使车队稳握189分的总积分，并足以确保BP-福特车队继续保持厂商及车手的领先地位。不过胜利并不是单由车手和工作人员创造的，具备优异性能的赛车才是获胜的根本。或许许多人对BP-福特车队赛车的原形车Focus非常了解，因为这款车目前在国内的长安福特重庆工厂生产着，同时它也是国内A级轿车市场最受欢迎的车型之一。不过许多人对于这款车更津津乐道于它的性能，而不是做工和燃油节省，关于Focus的性能还是得从它具备赛车血统的底盘说起。26.27Focus RS WRCFocus RS WRC赛车的的悬架架为了适了适应严酷的比酷的比赛环境已境已经被改被改头换面了，后面了，后悬并不是像各并不是像各论坛介介绍的的为拖曳臂拖曳臂结构构27.2808款福特Focus，最大的变化在于外观的Facelife，底盘部分则保持原样C3PC3P强化底化底盘，力求配重均匀，并突出运，力求配重均匀，并突出运动特性特性在福特汽车的设计中，通常会看到“C3P强化底盘”字眼，实际上C3P是一种设计方式或者说是设计技术。在这种设计的指导下，底盘的配重更均匀、弯道的稳定性更突出；此外，结合前后副车架的设计，大大加强了前后悬架，使之行驶舒适性和操控性都上了一个台阶。而在福特Focus的产品资料上如实写着，前后悬架为SLA Control Blade全独立式，并带前后副车架和前后防倾杆。实际上从Focus的前后悬架结构看，前悬为比较常见的麦弗逊式独立悬架；而后悬则比较怪异，既不是多连杆结构，也不是传统的拖曳臂式，而是比较稀有的复合形式悬架结构，即综合了多连杆和拖曳臂的特点和优点。而这一设计正好来自经受了百般考验的Focus RS WRC赛车。带副副车架的前麦弗架的前麦弗逊式独立式独立悬架架拥有更有更强的整体感和操控性的整体感和操控性首先来看看前悬。许多家用轿车为了节省成本并减轻车重，在前悬架的结构上做了简化处理，通常采用成本低廉、结构简单的麦弗逊式独立悬架，而悬架的下A臂则直接与车身底部连接，省去了副车架，简化了结构和重量。这种车型多数以注重行驶的稳定性为主要诉求，而在操控性能上并不突出。相对于带副车架的前悬而言，由于减震器顶端和车厢连接，而底部则连接着下控制臂，下控制A臂的一头连接车轮，而另一头连接着车身。从这种单纯的L型悬架结构来看，悬架连接臂和减震器所承受以及化解的车轮冲击力，最终始终会传递到车身，由此我们也可以回忆一下，许多A0级或是A级的小车在驶过减速槛时，尽管弹簧和减震器已压缩吸震，但车身的震动还是非常明显。如果带副车架，这种震动将大大化解。28.29由此可见不带副车架的前悬整体感欠佳“C3P强化底盘”首先从结构上来看，为麦弗逊悬架增加副车架就意味着下控制臂不再与车身相连，而是与副车架连接，由此也使麦弗逊悬架成为一个总成并与车身相连，而不是相对独立的车身组成部件。此外，利用副车架的平台优势，可轻松加装横向稳定杆、侧向防倾杆等小部件，使悬架的整体性进一步提高，配合阻尼较高的减震器和较硬的弹簧，增加车身的横向稳定性。其实在以前，副车架是服务于中高级轿车以上级别的，因为它能使简单的麦弗逊讯架性能提高，同时又能削减路面对车轮和悬架的震动，使车身保持平稳和安静，结合车身NVH解决方案，可使车辆的行驶噪音减小；更重要的是，通过对悬架的结构加强，可防止下控制臂的几何变形。虽然Focus不像RS WRC赛车那样拥有极高的弯道表现能力，但在同级家用车型中，除了极少数几款强调或具备运动潜质的车型外，其它车型都无法在操控性上和Focus较量。29.30复合式后复合式后悬结合了麦弗合了麦弗逊、多、多连杆和拖曳臂杆和拖曳臂悬架的特点和架的特点和优点点相对于麦弗逊式结构带副车架的前悬，Focus的后悬在组成结构上来说就比较怪异，它主要包括了：Longitudinal Rear Knuckle（纵向式后转向节）、Camber link（拱型连接臂）、Toe Link（趾型连接臂）和Spring Link（弹簧盘连接臂）四个关键部件。位于中部的双H型副车架连接着车身，H型结构的副车架两端则通过拱型连接臂连接车轮，而在两端拱型横向连接臂连接车轮处，左右还各有一根纵向的拖曳臂（纵向式后转向节），而拖曳臂的一头负责连接车身，另一头则负责连接横向连接臂。其实从Focus这种怪异的后悬结构来看，双H型副车架从某种意义上来说并不是副车架，而是后悬的连接车架，如果没有它，我想Focus的后悬或许就会变成常见的麦弗逊式或者拖曳臂式了。从（副）车架上延伸出的连接臂并不像多连杆悬架那样有四到五根连接臂，而是一粗一细两根连接臂。粗壮的拱型连接臂就是先前说到的连接副车架和车轮的，较细的连接臂（趾型连接臂）则是连接副车架和拖曳臂的。这样一来，不仅车架会和车身相连接，两根纵向的拖曳臂也会和车身相连，福特这样设计的目的我想一方面是为了增加Focus后悬的整体刚度；另一方面就是结合拖曳臂悬架以粗状的横臂和纵向拖臂实现车轮与车身以及车架的硬性连接，但如此会造成车轮在动态运动中外倾角不会发生变化，使前轮出现转向不足，无法为车身提供良好的操控感。于是福特的设计师又设计了横向连接臂来连接车架和拖曳臂，利用多连杆对车轮前后方冲击的控制形式，形成一个锁止机构，将车轮牢牢地固定在半轴末端，使车轮行进轨迹移位减小，并由此约束车轮的外倾角及前束角，并且在做轮胎定位时还可对左右车轮进行单独调整。30.31复合式后悬整合了麦弗逊、多连杆和拖曳臂的特点其实福特Focus的这种复合式后悬结构正是来自于驰骋WRC赛场的Focus RS WRC车型。因为在车身底盘结构上，拉力赛车会尽可能保持原形车的构造，那么构造固定了，则只能在细节上进行处理，例如增加各种稳定杆，以及采用高强度、耐疲劳的钛合金金属。于是为了可靠性福特便为Focus的前悬麦弗逊结构加入了一个副车架，使前悬成为了一个总成。而后悬为避免拖曳臂式悬架的古板和性能的保守，于是又导入了多连杆概念，使之成为了多连杆和拖曳臂的复合式后悬。由此可见，将赛车的设计理念引入到家用轿车上，除了可拥有出色的品质稳定性外，自然在性能上可圈可点的就是操控和弯道表现能力了。31.