2012年02月09日 19:00 | 來源:車訊網 |
作者:
夏星
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汽車輪胎與車身之間,有一套吸能裝置,吸收行駛過程中所產生的震動,稱之為懸掛。懸掛有幾種類型?懸掛軟些好還是硬些好?獨立懸掛真的很先進嗎?這一節咱們就聊聊汽車懸掛的話題。【回顧上一堂課:四輪驅動更穩健】
舒適與操控是天生的冤家
汽車的懸掛由彈性元件、減振器和導向機構組成。彈性元件主要分為鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧;減振器主要包括液壓減振、空氣減振和電磁減振。其中,彈性元件的作用是緩沖,減振器的作用是加快振動衰減、限制車身與車輪的振動。
為汽車設計懸掛,初衷是讓車內人員感覺舒適,但是,過于舒適的懸掛,穩定性就會變得很差,也就是說,舒適與操控永遠是矛盾的。比如,懸掛很軟的汽車,直線行駛的時候,乘坐感覺一流,可快速過彎時,車身晃動嚴重,不減速根本過不了急彎。沒開過超級跑車的人,都會以為這種車很酷,很拉風,很享受,可實際上,有些超級跑車的舒適感,還不如10萬元的花冠。
事實上,每種汽車在設計的時候,就被設計師賦予了基本特性——或偏向于舒適,或偏向于操控。兩者兼顧的例子不是沒有,但只能取中,適可而止,哪頭都不是最棒的。
汽車的前懸掛
曾聽到一位營銷人員向客人炫耀:這輛車的前懸掛是獨立懸掛。其實這是一句廢話。因為,幾乎所有小汽車的前懸掛都是獨立懸掛。其間的緣由是,絕大多數的小汽車都是前輪驅動,發動機與變速器位于兩個前輪中間,您就是想做成非獨立懸掛也很難。只有部分越野車,以及貨車、客車,前輪才有非獨立懸掛的。
其中,最為常見的前懸掛是麥弗遜懸掛。麥弗遜是個美國人,他在通用汽車公司供職期間,發明了這種懸掛裝置,而在這之前,汽車的前懸掛大都是鋼板彈簧結構。麥弗遜的發明使懸掛的體積縮小了許多,結構更為簡單,不僅降低了成本,同時使汽車小型化成為可能。
麥弗遜懸掛的構造特別簡單。它的下部是個擺臂,與車體相連,可以上下擺動,上部的支撐是螺旋彈簧,并配以減振器吸收彈簧動能。
由于麥弗遜懸掛成本低廉,性能不錯,從1950年開始裝備在汽車上,目前已經是廣泛應用了,不管是2-3萬元的經濟車,還是百萬元的豪華車,都能看到麥弗遜懸掛的存在。
但是,麥弗遜懸掛并非沒有缺點。由于它的構造是直筒式,橫向支撐不足,高速過彎時,車身側傾明顯。為了克服這一缺陷,在懸掛的上方增加一個擺臂,由此形成了雙叉臂懸掛。
雙叉臂懸掛的優點是穩定性非常好,高速過彎時,車身側傾較小;缺點是占用空間較大,制造成本高。由于這些特點,雙叉臂懸掛不可能應用在小型車和緊湊型車中,微型車就更不用說了。它只出現在中型車以上的車型中,尤其適合以操控見長的車型,比如,跑車、轎跑車。此外,它還部分應用于行政型車和豪華型車。
此外,雙叉臂懸掛不僅能用于前懸掛,也有用于后懸掛中的例子。
汽車的后懸掛
早期,汽車的懸掛采用鋼板彈簧,這是一種構造簡單、比較可靠的設計,因為,鋼板彈簧既能起到緩沖作用,又能起到減振作用,同時還具備導向作用,可以省略導向機構,甚至可以省略減振器。但由于舒適性較差,目前在小型乘用車中已經很少見了。只有在貨車以及部分客車、部分越野車中,還能見到。此外,商用車也經常使用這種懸掛。比如,大眾汽車有一款商用車叫開迪,一汽-大眾曾在2007年引進國產,這款車雖然出自與高爾夫、途觀、途安相同的PQ35平臺,但后懸掛卻是鋼板彈簧結構。
美國的皮卡,也有很多車型使用鋼板彈簧懸掛。可見,這種懸掛并非技術陳舊,只能淘汰,只是適用范圍不同而已。
汽車的懸掛分為兩大類——獨立與非獨立。
獨立懸掛的舒適性更為優越一些,結構也更為復雜,占用車內空間多,制造成本高,汽車售價自然也水漲船高。所謂獨立懸掛,指的是左右車輪與車身的連接裝置相對獨立,可以各自單獨跳動,互不干涉,能減小車身的傾斜和震動。剛才說的麥弗遜懸掛就屬于獨立懸掛,此外還有橫臂式和縱臂式。目前,大家比較熟知名稱是多連桿獨立懸掛,比如,四連桿獨立懸掛,五連桿獨立懸掛,等等。
如果想節約車內空間,節約制造成本,就得舍棄獨立懸掛,使用非獨立懸掛。從下圖可以看出,非獨立懸掛的構造很簡單,汽車售價自然也會隨之降低。正是這個原因,絕大多數微型車、小型車和部分緊湊型車,都采用非獨立后懸掛,非獨立后懸架主要有兩種:拖拽臂式和扭力梁式。眼下,扭力梁懸掛的應用最為普遍。
扭力梁懸掛用一個較為粗大的H型金屬管,縱向的一端與車體硬性連接(并非絕對硬性,有橡膠襯套),另一端靠螺旋彈簧做緩沖,與車體軟性連接,車輪安置在橫梁上。由于縱向臂有一定的活動范圍,再加上梁本身的些許彈性,上述兩點,是有人把其稱為“半獨立懸掛”的緣由。
這種懸掛的優點是成本很低,缺點是舒適度不夠,更為關鍵的是,它保持著整體橋的某些特性,車輪的安裝位是固定的,外傾角不會像獨立懸掛那樣根據行駛狀態發生變化,從而導致可能出現轉向不足。
制造商為了彌補上述缺陷,做了很多努力,由此誕生了各種款式——縱臂扭轉梁非獨立懸掛,H型縱向擺臂懸掛,半獨立非驅動橋,等等。但是,萬變不離其宗,本質都屬于非獨立懸掛,僅僅在支撐上做了技術改進,在調校上下了更多的工夫,從而在一定程度上提升了操控性能。
汽車的減震與減振
不管是哪種懸掛,消除汽車的震動,得依靠減震。上面說到,減震靠彈性元件實現,在小型乘用車上,最為常見的是螺旋彈簧。高級汽車和大型客車,往往采用空氣彈簧,簡單說就是個氣囊。
乘坐配備空氣彈簧大客車時,如果不習慣的話,很有可能會暈車,因為,空氣彈簧比較柔軟,遇到路面不平或加速、減速時,車體會忽悠忽悠的,猶如海中的輪船。但是,對于習慣的人來說,會感覺這種懸掛很舒服。
少數豪華型汽車也配備空氣懸掛,而且還能根據駕駛者的意愿,或調整懸掛的軟硬,或改變底盤離地的間隙。
螺旋彈簧自重輕,無需維護,占用空間小,是最佳的彈性元件。但是,螺旋彈簧吸收了震動,又會很快釋放,重新產生動能,所以,汽車不能單獨使用螺旋彈簧,還得有減振器,用來消除彈簧的動能。如果沒有減振器會怎樣呢?想想游樂園里的蹦蹦床就知道了。每次加速或剎車,車身都會搖晃一陣,感覺很不舒服。
減振器有液壓減振器、電磁減振和充氣減振器。小汽車絕大多數都是液壓減振器。它的構造很像醫生用的注射器,內部裝有液壓油,依靠這些油在缸內的運動,產生阻尼。
通過改變減振器的阻尼,可以營造出不同的懸掛風格。需要比較硬朗的懸掛,可以把減振器里的液壓油換成更“稠”的,或者是把油液從內腔流入另一內腔的空隙縮小。上述兩點如果反過來,就能獲得非常柔軟的懸掛。有些駕駛愛好者出于對操控的要求,自己對汽車做技術修改,其中之一就是換減振。
還有一種更為高科技的減振器叫電磁減振器。它能根據傳感器對路面的探測,控制減振器時時做出反應,抑制振動,保持車身穩定。解決了傳統減振器存在的舒適性和穩定性不能兼顧的問題,即使是在最顛簸的路面,也能保證車身的平穩。
為汽車設計懸掛、減震和減振,目的是為了車內人員的舒適,說到舒適,非獨立懸掛肯定不如獨立懸掛,但汽車是商品,不考慮成本是不現實的,空氣彈簧與電磁減振的性能很優越,但昂貴的成本使這些技術根本不可能應用在40萬元以下的汽車中。10萬元的汽車雖然只配備了扭力梁懸掛,但通過調校與附加支撐,照樣能取得不錯的成績。
對于多數駕駛者來說,駕車的目的是代步,并非賽道競速,而且還得考慮汽車的購買成本與使用成本,所以,過分追求高性能懸掛,意義不大。
預習下一堂課:判斷汽車的故障
核心提示:知道了汽車的構成,判斷汽車故障也就不是什么難事了,尤其在自駕游的時候,掌握一些維修方面的基本技巧,能節約很多時間與鈔票……
【回顧上一堂課:四輪驅動更穩健】