前面介绍了非独立悬挂中的代表——扭力梁式悬挂。今天我们开始讨论一下独立悬挂系统。
顾名思义,独立悬挂系统是指汽车两侧的车轮是单独通过弹性连接系统悬挂在车身下面,也就是说,两侧的车轮是独立连接在车架上,互不相干。这样做有什么优点呢,那就是当一侧车轮遇到不平的路面开始跳动时对面的车轮不受其影响,继续平稳运行,虽然两侧车轮高度不同但是车身不倾斜。这样就大大减少了车身的晃动,尤其是避免了非独立悬挂车型特有的“扭屁股”现象,从而有效提高了驾驶稳定性和乘坐的舒适性。当然,如此优秀的特性需要比较复杂的机械结构来支撑,所以独立悬挂的制造成本和维修成本会相对高一点。独立悬挂系统根据结构不同可分为横臂式、纵臂式、多连杆式、烛式以及麦弗逊式悬挂系统等,今天我们先说一下横臂式独立悬挂。
之所以称为横臂式是因为两侧车轮的跳动方向是汽车横向,即汽车行走方向的垂直方向。也就是说,车轮跳动时汽车前后轮的轴距不会发生变化,但是两侧的轮的轮距会发生变化。
单横臂结构
双横臂结构,比上图多了一个上摆臂
按横摆臂数量的多少可分为单横臂式和双横臂式悬挂。 单横臂式具有结构简单,侧倾中心较高,抗侧倾能力较强。但是侧倾中心过高带来的是车轮跳动时轮距变化较大,从而导致轮胎偏磨,即常说的“吃胎”,而且在急转弯时左右车轮垂直力转移过大,导致后轮外倾增大,减少了后轮侧偏刚度,从而产生高速易甩尾的严重缺陷。
为了弥补这种缺陷,工程师们研发了双横臂式悬挂,即在现有横臂的上方再增加一个摆臂,并合理布局上下横臂的长度,使轮距及前轮定位参数变化均在限定范围内,保证汽车拥有良好的行驶稳定性。
双横臂经过不断的改良,演变成了如今的双叉臂式独立悬挂,也叫做双A悬挂。和其他悬挂比起来,双叉臂悬挂就是神级别的存在。因为它是被公认的操控性最出色,绝大多数的性能跑车乃至于F1赛车都在使用的悬架结构。
从机械结构上讲,双叉臂悬挂可以称得上是最坚固的独立悬架。双叉臂悬挂的上下两根A字臂拥有类似三角形的稳定结构,不仅拥有足够的抗扭强度,而且上下两根A臂对横向力都具有很好的导向作用,因此被使用在性能跑车上时,它可以很好的抑制车辆在高速过弯时的侧倾,不仅如此,如果被使用在SUV上时,它也能够轻松应付极端路况下所带来的巨大冲击。
车辆在运动过程中,车轮的四个定位参数前后外倾角、前轮前束量、主销内倾角和主销后倾角会随之发生变化,一旦这几项参数超出变化范围,就会加剧车轮和转向机构的磨损,从而导致车辆的操控性大幅降低。而在双叉臂悬挂结构中,这几项定位参数都可精确调整,而且双叉臂的结构在设计时拥有较高的自由度,工程师们可以通过合理安排空间导向杆的铰接点位置和控上下摆臂的比例,缩小定位参数变化范围,从而提升车辆的整体操控性。
综上所述,横臂式悬挂是一种比较出色的独立悬挂。以操控著称的马自达6及本田思域、雅阁等车型搭载的都是双横臂式独立悬挂。