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结构稳定优势突出 详解多连杆独立悬挂

发布时间:2012年04月12日 18:36 | 进入汽车论坛 | 来源:车168 | 手机看视频


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曾几何时,结构复杂、成本高昂的多连杆式独立悬架还只应用于豪华轿车,而随着近些年汽车制造技术的不断提升,零部件单位生产成本逐步降低,这种悬挂已广泛应用于中级车型和一些强调操控性的紧凑车型上,相比传统麦弗逊式和拖拽臂式,其结构上的优势是显而易见的。

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追根溯源一下,最早应用多连杆悬挂的应该是这款1979年下线的奔驰S-Class W126车型

没有像麦弗逊,整体桥等结构渊源的发展历史。多连杆结构的盛行只是近这二、三十年的事,追溯一下,最早使用这种悬挂形式的量产车的是奔驰的S-Class W126车系,但在当时,这种悬挂形式还处于萌芽阶段,结构相对简单,因此很多人会认为它是“双叉臂结构”的变种,因为它的外观结构甚至特性与双叉臂系统非常相近,但后来推出的多连杆形式不断地出现四连杆,甚至五连杆,人们才发现这种结构具有很高的可塑性和延展性,而结构也越来越复杂。

多连杆悬挂的工作结果是由各个连杆共同作用的组合而成

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顾名思义,多连杆式悬挂就是指由三根或三根以上连杆拉杆构成的悬挂结构,以提供多个方向的控制力,使车轮具有更加可靠的行驶轨迹。常见的有三连杆、四连杆、五连杆等。但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。因此结构更为精确、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应用于前轮和后轮。

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在结构上以常见的五连杆式后悬挂为例,其五根连杆分别为:主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂。它们分别对各个方向产生作用力。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,一方面是更好的使车轮定位,另一方面则使悬架的可靠性和韧性进一步提高。

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凯美瑞采用的后连杆支柱悬挂属于麦弗逊的变种,而非多连杆悬挂

但在这里需要说明一点的是,某些车型采用的两连杆式独立悬挂并不属于多连杆式悬挂的范畴,仅仅只是麦弗逊悬挂的变种。因而在性能表现上两连杆与麦弗逊悬架有诸多本性上的相同。优点都在于重量轻、响应速度快,也利于布局。但缺点也非常明显,在刚度、侧面支撑都不及多连杆悬挂稳定。

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车轮倾角角度的不同会直接影响到轮胎的磨损

同时,多连杆悬挂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。举个简单例子来说: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,以及时准确的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,令车身始终处于相对平稳的状态。

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正是因为多连杆悬架具备多根连杆支杆,并且连杆可对车轮进行多个方面作用力控制,在做车轮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。不过多连杆悬挂由于结构复杂、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也会很考究。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。而并非适合所有情况。

优势的结构布局,且更方便精准调校的多连杆式悬挂是中高档车型尤其喜欢的类型

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谈到应用,通常来说前悬因为要布置发动机和转向机构,因而多采用三连杆和四连杆结构,而后悬则普遍采用四连杆和五连杆结构。而尽管多连杆式悬挂在结构上拥有很多悬挂类型望尘莫及的优势,但这并不意味着应用范围更加广泛。相反,在一些小型或紧凑型车上,因为复杂多连杆的结构布局会占用更多的横向空间并且会增加维修调校难度,对于小型车寸土寸金的空间和制造成本制约,多连杆悬挂并无用武之地。即便是在一些中高级车型上,由于考虑到了空间和发动机布局以及重心分配的问题,前悬采用多连杆结构的也不是很多。

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在奥迪A4L上,前移的发动机要为安置下多连杆悬挂留出足够的空间
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但也不是没有特殊的,奥迪A4车型就算是一个例外。通过奥迪设计师巧妙的简化设计,使其结构得到了精简,其五连杆前悬架包含了一根支撑杆,一根底部控制臂,两根顶部控制臂以及一根连接转向机与枢轴承壳体的横拉杆。同时还使用了铝合金材质来降低控制臂重量以提高车轮回弹响应速度,操控更加灵巧,但相应做出让步的就是,发动机被置于前轴之前。而相应的对于宝马3系这样追求运动操控的车型来说,为了达到趋于完美的前后50:50的重心分配,并且采用了后驱形式。这就要求发动机要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挂,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。

小结:

总的来说,多连杆悬挂由于是多根连杆支杆组成,因而在结构稳定性以及可调校空间方面,都要明显优于麦弗逊、纵臂扭连杆等悬挂。也就成了很多重视舒适或操控性的中高级车型的选择。相应的,其对于调校精度要求也会更高。

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  • 独立悬挂
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