独立悬架、麦弗逊,双叉臂,多连杆哪个好?各有什么优势?
「独立悬架」指广义概念悬架结构-常见五类结构优缺点需要详细讲解
内容概述:
- 独立悬架概念
- 两类非独立悬架
- 常规组合特点
- 优秀前悬架排名
- 优秀后悬架排名
什么是悬架?在解析汽车各类悬架结构的特点之前,首先要懂得悬架是用来做什么的,否则只会是知其然而不知其所以然。
所谓悬架可以理解为“车身姿态控制结构”与减振支撑系统的组合,与其将其理解为“悬吊结构”不如说是支撑更容易理解;真正负责支撑车身的其实是「行驶系」,与地面接触车轮是基础,但是车身并不能与车轮直接刚性固定,比如像小推车一样给车轮装上硬轴,再把车身“坐到”硬轴上。
原因为即使是看似非常平整的铺装路面,其实也有很多小小的起伏;刚性固定必然会造成车身因路面起伏而颠簸,驾乘感受真的是与板车没有什么区别了。
所以必须加入减振系统,用各类弹性元件(可压缩并恢复原形的金属材料),抵消车身与路面的相互作用对车身的冲击,说白了就是轻微作用力只会让弹簧压缩而不是车身颠簸,但是这种结构的应用就决定了必须有悬架系统,原因参考下图。
知识点:各类弹性元件在作用力的影响下都会高频率形变,简而言之为轻微的起伏造成车身的多次晃动;而且真实状态并不是绝对的垂直起伏,而是会因侧向(横向)作用造成车身摇摆。减振器(筒)的作用只是利用自身的阻尼,降低弹簧起伏的频率,对于克服横向作用力的效果微乎其微。
于是为了保证车身的横向稳定性,比如通过各类摇臂连杆与车轮和车身固定,通过材料自身的强度以及与车身锚点固定后的限位作用,抵消横向作用力对车身姿态和车轮的影响,那么什么是独立悬架和非独立悬架呢?
固定方式·差异1:独立悬架指「四轮悬架·互不干涉」。每个车轮都会有一套悬架系统,结构包括减振器弹簧和摇臂连杆等等;独立结构指的是四轮的机械结构,分别于底盘结合固定,而结构之间是不接触也不连接的。
于是汽车在崎岖路面行驶时,即使某个车轮遇到较大的起伏,只要起伏程度小于弹簧可压缩的极限,那么车身就基本不会单侧升高。反之超过弹簧压缩极限,或者弹簧硬度较高的话,面对起伏车身才会有些晃动。
2:非独立悬架包括两种类型,普通家用代步汽车只有后悬架使用「扭力梁结构」。严格意义上这种悬架属于“半独立结构”,因为梁体的钢材可以小幅度的扭转变形。
这种设计是为了弥补刚性连接两侧车轮的不足,扭力梁说白了就是“板车悬架·PLUS”,如果梁体不能扭转,那么单侧车轮在起伏的时候,通过梁体就会翘起对侧车轮,使其轮胎接地面大幅降低,从而造成抓地力下降并且损伤轮毂。梁体有些轻微扭转的能力后,在起伏时就会像“拧麻花”一样拧扭力梁,这可以一定程度减少对对侧车轮的影响。
图1:扭力梁扭转动态概念
图2:两侧车轮互相影响的程度
「扭力梁悬架」并没有动态演示扭转程度那么高,因为这种结构最大的优势是制造成本低,使用的钢材抗拉强度与屈服强度也都不会很理想;所以在实际体验中仍旧是难以控制车身姿态,以稍高的车速转弯时,车轮也会有明显的倾角,车辆的驾驶极限是会足够低的,除非像威朗一样加入瓦特连杆会好一些。
瓦特连杆可理解为中间固定一组可以左右摇摆的摆臂,两端分别有根“横拉”且可以“横推”的杆与车轮固定;单侧车轮起伏时会通过瓦特连杆推动中间的摇臂,通过拉动的方式传导至对侧车轮,以实现更加垂直于地面保证车轮抓地力。
越野车型中也有诸如福特撼路者使用这种结构,对于越野脱困和车身姿态控制都是有所帮助的,但是撼路者的后悬架虽然也是非独立悬架,但是结构完全不同。
此类车辆使用的往往是「整体桥式非独立悬架」,结构特点与扭力梁相同,但是这是一组集成牙包分动结构的“驱动桥”;说白了就是可以把纵置变速箱通过传动轴输入到后桥的动力,分配给两侧车轮,同时还能起到支撑与悬架的作用。整体桥自然也难以理想的控制车身姿态,所以只能通过可压缩形成很大的弹簧,再加上瓦特连杆控制车身姿态。
说明:普通硬派SUV与兼顾代步的越野车型,基本都只会给后悬架装备整体桥,前悬架多以双横臂或双A(叉)臂为主。只有像牧马人这种追求极限的越野车,才会为前后桥都装备整体桥;因为这种悬架的结构强度更高,频繁的颠簸起伏甚至飞跃着地才用担心悬架结构断裂,下面看一图组。
整体桥结构特点
前后整体桥的牧马人底盘
可压缩形成大的弹簧优势
常规·悬架组合- 前麦弗逊·后多连杆
- 前双叉臂-后4/5连杆
- 前后多连杆
第一类悬架组合是代步汽车最常用的类型,为什么选择结构呢?答案为:独立悬架结构中,这种组合最便宜。麦弗逊悬架可以理解为「下叉臂·独立悬架」,结构简单到只有一组下部固定的A型叉臂(摇臂),加上集成弹簧的减振器,配合一条几乎没有什么作用的横向支撑杆就算完成了。
这种结构肯定是不够理想的,因为在汽车在转弯时会产生横向作用力,笨重的车头会被推的比较严重;此时车轮上部分仅依靠横向撑杆的话,结果必然是车轮上部侧倾严重,车轮的抓地力与专项清晰感都会比较差,下图为麦弗逊结构特点。
【双叉臂悬架】的结构很好理解,就是麦弗逊悬架增加一组上A臂,这样就能够让车身侧倾时,通过上摇臂保证车轮更加垂直于地面,以获得清晰的转向感和更低的轮上功率损耗。车身较大的轿车普遍使用双叉臂,比如博瑞和宝马5系等等。
不过也还有一些比较特殊的前麦弗逊,比如双球节和双横臂,这两种悬架都是麦弗逊的单组A臂拆分为两条单独的摇臂,分别加入球节与车轮底盘固定;功能类似于双叉臂,实际效果如果调校理想也是可以起到良好效果的,比如凯迪拉克ATS/CT6,以及宝马3系等等。
重点:多连杆式独立悬架级别并不高,因为均为2/3连杆!所谓的多连杆到底有多少连杆,如果像是A4/A6L等车使用的五连杆,那么车企肯定是乐于将数量标注出来的。
而笼统的用「多」来标注,原因无非是“不够多”,数字标注是会有些难为情的;比如瑞虎3,英朗,凯美瑞和汉兰达等等,这些车是“2连杆后悬架”,特点为制造成本低但是水平同样低。至于三连杆悬架会好一些,是多出的支撑结构可以更精准的控制车轮姿态,对于家用汽车而言也是足够使用了。
但是某些前后多连杆的轿车并不见得会有很理想的操控,因为这种结构的横向支撑性还是略差一些,即使是五连杆前悬架也更偏向兼顾运动与舒适;真正的高性能轿跑车与赛车,大多选择双叉臂或者双横臂结构哦。
至于曾经少数出现过的“前后麦弗逊”的小微型汽车,比夏利等轿车,这种结构会让车辆的运动极限很低,但谁又会驾驶这种车辆去竞速呢?
总结:关于汽车悬架的知识了解这些就好,普通代步车辆以「麦弗逊+多连杆」即可,10万以下选项后悬架用扭力梁可以接受,优秀选项建议以下标准。
- SUV·双A臂-多连杆
- 越野车型·双A臂-整体桥
- 轿跑车辆·双A臂-五连杆
或者前后双A臂也是不错的选项,只是用这种结构的车辆是凤毛麟角了。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
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独立悬架、麦弗逊,双叉臂,多连杆哪个好?各有什么优势?
现在的汽车市场呈多元化发展,各品牌各类型的车型更是五花八门,人们买车时往往都容易挑花了眼。除了价格、品牌以及颜值配置外,很多人也将汽车的底盘悬架列入参考范围之内,这一点在很多的试驾节目上都有所体现。也难怪,毕竟底盘是汽车三大件之一,而悬架又是底盘的一部分,它能直接决定底盘的表现,影响汽车的操控舒适性。今天,编辑就来和大家聊聊汽车悬架,究竟哪款悬架最厉害?
什么是汽车悬架?
悬架系统是指车身、车架和车轮之间的一个连接结构系统,简单来说就是汽车的胳膊和腿。典型的悬架结构由弹性元件、减振器以及导向机构等部件组成,其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭,并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力,并衰减由此引起的震动,以保证汽车能平顺地行驶。
汽车悬架的种类
汽车悬架通常分为独立悬架(代表车型:丰田皇冠、奥迪Q7、马自达昂克赛拉、别克君威等)和非独立悬架(代表车型:吉普牧马人、丰田普拉多、大众高尔夫等)。
非独立悬架,一侧车轮遇到凸凹不平的路面时,会通过悬架装置传递到另一侧;而独立悬架只会影响一侧的车轮,两个车轮之间不会相互影响。如果你还不明白,可以把自己看成一辆汽车,双手双脚想象成四个车轮,四肢趴在地上,这就是独立悬架;用一根木棍将双手绑起来,再用一根木棍把双脚绑起来,这样就变成了非独立悬架。
现在市面上常见的车型多为独立式悬架,因为它整体的舒适性和操控性要比非独立悬架好得多,虽然它自身也存在维修成本高、占有空间大等缺点,但相比一个良好的舒适操控环境,人们可以将缺点忽略。
常见的麦弗逊式悬架、双叉臂式悬架、多连杆式悬架哪个最强?
常见的麦弗逊式、双叉臂式、多连杆式悬架都属于独立悬架。这三种常见的独立悬架究竟谁最好,判断这个问题要看哪种悬架在力的传递和缓冲方面做的优秀。如果非要排个名次,从理论上讲编辑认为双叉臂>多连杆>麦弗逊。为什么这么说呢?下面由编辑解释一下!
双叉臂独立悬架
双叉臂悬架,结构上比麦弗逊式悬架多了一个上摇臂;我们可以简单的看成,就是轮子和车身是靠上下两个长得像叉子一样的结构连接在一起的,这两个叉子吸收地面给轮子的横向力,叉子中间有一个竖着的减震器,用来吸收纵向力。之所以说它好是因为当轮子上下跳动的时候,它能自动调节轮子的外倾角,可以让轮子每时每刻接触地面的面积尽可能大,通常接触面积越大,抓地性能越优异,其操控性也就越强。很多跑车和一些追求性能的SUV正式看中了它这点,纷纷采用了双叉臂式独立悬架,并将其誉为“为运动而生的悬架”。
多连杆式独立悬架
多连杆式悬架简单的说它是由三根或三根以上连杆拉杆构成的悬架,能提供多个方向的控制力,使车轮具有更加可靠的行驶轨迹,达到最好的减震效果。其优越性主要体现在其极强的弯道适应性上,若前驱车前悬挂使用它,可以在一定程度上缓解汽车的转向不足,给人以精确的转向;若后悬挂用它,它可以在转向侧倾的作用下改变后轮的前束角,达到舒适操控两不误的目的,这也是为什么那么多车喜欢将其用在后悬挂处的重要原因。之所以将其排在第二位,是因为它的结构复杂,其研发成本和维修成本比较高,而且占用空间比较大。
麦弗逊式独立悬挂
之所以将麦弗逊式独立悬架放在最后,那是因为它是这三种悬架里结构最简单、成本最低也是相对最弱鸡的,它普遍应用于一些中小型家用车。因为它结构紧凑、集成度高,所以占用空间小,比较容易安置,因此它能被厂家广泛应用。但是相比双叉臂式悬架,它少了上面那个横臂,所以当车轮发生跳动的时候,轮胎接地的角度就发生了变化,无法始终垂直于地面,这势必导致稳定性、附着力的降低。
总结
汽车悬架的好坏直接影响汽车的操控性,但从理论上讲,确实双叉臂>多连杆>麦弗逊,但这只是理论,如有不对的地方,欢迎车友批评指教。其实影响底盘表现的因素还有很多,比如连杆的材料,链接件的设计,悬挂几何本身的水平等。
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