从板凳到摇篮——汽车悬挂系统进化

Gyro   发表于  2012-12-06 17:29

#城市“战车”#之“行动部分”——如果你把一辆玩具小汽车翻个底朝天,你会看到玩具车的轮子是通过一根轴贯穿车身,在两端固定上两个轮子。千万不要以为真车的轮子也是这样的。你要是有机会把真汽车翻过来,就会看到车轮和底盘连接的奥秘。

当你要选购一辆汽车时,会在配置表里看到一行“悬挂系统”,比如沃尔沃S60轿车的悬挂系统是“前轮采用麦弗逊式,后轮采用多连杆式独立悬挂”,这是什么意思呢?

采用前麦弗逊后多连杆独立悬挂系统的沃尔沃S60

采用前麦弗逊后多连杆独立悬挂系统的沃尔沃S60

所谓“悬挂系统”是指由车身与车轮之间连接的各种装置,因为有了悬挂系统,车轮、车轴与车身底盘之间不是刚性连接了,而是“悬吊”在车身下面。之所以要有悬挂系统,是为了让车轮与车身之间既能有效连接,支持车身,又能减少车轮震动向车身的传递,改善乘坐的感觉。

最早的悬挂系统

人类最早的车辆,如马车、推车等,都没有“悬挂系统”,和你看到的玩具汽车一样,一根车轴贯穿车身底部,两端固定上两个轮子。看上去就像车身骑在一个“杠铃”上。最早的汽车也是这种结构。刚性连接的车轮会将地面上的任何颠簸传递给车身,车内的乘员完全没有舒适性可言。1901年,法国人亨利•富尼耶在他的“MORS”汽车上第一次使用了液压减震器,这要算是汽车悬挂系统的鼻祖了。有了减震器,亨利•富尼耶驾驶着它的MORS汽车赢得了当时著名的巴黎——柏林汽车拉力赛。

最早使用减震器作为悬挂的MORS汽车

最早使用减震器作为悬挂的MORS汽车

从坦克上借来的独立悬挂

早期的汽车虽然使用了减震器,但大多还是有贯穿车身的车桥,车桥通过减震装置悬挂与车架相连,使用这种悬挂系统的车子走在崎岖的路面上,两侧车轮颠簸程度不同(车轮纵向摆动不同),会造成车身发生很大的横向摆动。

独立悬挂系统与非独立悬挂系统对比

独立悬挂系统与非独立悬挂系统对比

20世纪20年代,美国一个不得志的发明家约翰•沃尔特•克里斯蒂开发出一款所有负重轮都具有独立悬挂系统的坦克底盘——M1928,他取消了贯穿车身的车桥,让每一个车轮通过扭杆和减震器分别安装在车身两侧,每个车轮都能纵向震动,使整车的越野性能大大提高。可惜美国军方不识货,并没有采用克里斯蒂的发明。后来克里斯蒂的独立悬挂系统被英国、波兰和苏联采用,最终造就出二战中赫赫有名的T-34坦克。采用克里斯蒂独立悬挂系统的T-34坦克虽然重达32吨,但最大速度竟然能达到55KM/小时,超过当时很多汽车的速度。

克里斯蒂设计的M1928坦克底盘使用了全独立悬挂系统

克里斯蒂设计的M1928坦克底盘使用了全独立悬挂系统

当代汽车的独立悬挂系统

二战后,很多民用技术借鉴了军事方面的科技成果,也包括独立悬挂系统的理念。时至今日,汽车厂商已经把独立悬挂系统在各种民用汽车上发扬光大,根据不同的车身要求,开发出多种类型的独立悬挂系统。比如横臂式悬挂系统(车轮在汽车横向平面内摆动)、纵臂式悬挂系统(车轮在汽车纵向平面内摆动)、拖曳臂悬挂系统、L形的“麦弗逊”独立悬挂系统、复杂的双A臂悬挂系统、多连杆悬挂系统等等。真正的行家选车看底盘,而看“底盘”最重要的部分就是要看使用什么样的悬挂系统咯。如今在民用轿车领域,一辆车的前后轮往往采用不同的悬挂系统。

现在常见的汽车悬挂系统:非独立悬挂、纵臂式独立悬挂、横臂式独立悬挂、双横臂独立悬挂、麦弗逊式独立悬挂

现在常见的汽车悬挂系统:非独立悬挂、纵臂式独立悬挂、横臂式独立悬挂、双横臂独立悬挂、麦弗逊式独立悬挂

现在,再来看前文提到的沃尔沃S60轿车配置单中的“悬挂系统”配置:前轮采用麦弗逊式独立悬挂,它是以设计者厄尔•斯蒂尔•麦弗逊的名字命名的。麦弗逊式悬挂系统由螺旋弹簧、减震器、三角形下摆臂组成,从车头方向看,整个麦弗逊悬挂系统呈L形。减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象,限制弹簧只能作上下方向的振动,在一个下摇臂和支柱的几何结构下能自动调整车轮外倾角,让其能在过弯时自适应路面,让轮胎的接地面积最大化。麦弗逊式悬挂结构简单,重量轻、响应速度快,非常适合用在转向轮上。

汽车前轮常用的麦弗逊独立悬挂系统

汽车前轮常用的麦弗逊独立悬挂系统

至于轿车的后轮的多连杆独立悬挂系统,要算是目前最“强悍”的悬挂系统了。多连杆悬挂系统结构复杂,通常有控制臂、后置定位臂、上臂、下臂和前置定位臂,多连杆后悬挂能实现车轮主销后倾角的最佳位置,大幅度减少来自路面的前后方向力,从而改善加速和制动时的平顺性和舒适性,同时也保证了直线行驶的稳定性,因为由螺旋弹簧拉伸或压缩导致的车轮横向偏移量很小,不易造成非直线行驶。多连杆后悬挂系统提高了车辆的控制性能,减少转向不足的情况。同时,多连杆悬挂紧凑的结构增加了后排座椅和行李厢空间,能提供给车辆更好的操控性和舒适性。

多连杆独立悬挂系统

多连杆独立悬挂系统

当然,除了麦弗逊悬挂系统和多连杆悬挂系统,现在还有很多悬挂系统可以选择。其实各种悬挂系统万变不离其宗,最终目的都是为了在保障车轮对地面的附着力的同时增加乘坐的舒适性。因此,“摇篮般轻柔”并不是车辆悬挂系统的最终目的,选择舒适而安全的底盘才是理智的。

参考文献:

汽车悬挂系统: http://en.wikipedia.org/wiki/Suspension_(vehicle)>

沃尔沃S60轿车: http://www.volvocars.com/zh-cn/all-cars/volvo-s60/Pages/default.aspx>

16条评论
  • 1楼
    2012-12-07 18:11 少个螺丝 乳品专业博士ψ

    而且悬挂的好坏还会影响汽车的刹车性能~

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  • 2楼
    2012-12-17 18:37 国际匿名用户

    果然闭门造车行不通,前面一期米其林,轮胎就够复杂了,现在连安上去都这么复杂,随便说一句这广告我喜欢。

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  • 3楼
    2012-12-18 15:48 不法奶牛

    怎么这个版面都是沃尔沃的广告呢!!!!

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  • 4楼
    2012-12-19 14:30 不存在者

    悬挂系统

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  • 5楼
    2012-12-19 15:24 纳尼那多

    最近沃尔沃的软文很多啊。。

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  • 6楼
    2012-12-19 15:41 tokaerv

    那个黑豹明显缺乏细节。(WOT 玩多了)
    PS:刚在公司里做了个转向系统的资料。

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  • 7楼
    2012-12-19 15:47 豪滴慢

    比较好奇在悬挂出现之前拉力赛怎么开

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  • 8楼
    2012-12-19 22:37 FLY_bicycle

    volvo啊!把我拒了T_T
    真心想去Volvo,英语是硬伤。
    悬挂太复杂,底盘调校更复杂。

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  • 9楼
    2012-12-20 01:20 猪了个去 智能科学专业ψ

    找了一下。。。居然没有发现这篇文章是怎样从果壳网主干链接出来的。。。。

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  • 10楼
    2012-12-20 08:06 遥控大猫

    赞一个 mark待看

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  • 11楼
    2012-12-20 09:00 blackbeard.h

    非独立悬挂和独立悬挂是不是反了???

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  • 12楼
    2012-12-20 09:00 blackbeard.h
    引用blackbear...的回应:非独立悬挂和独立悬挂是不是反了???

    第三个图

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  • 13楼
    2012-12-20 11:38 天然萌

    VOLVO是我想买的车,嘿嘿,瞄的就是S60,当然,啥时候买就不一定了

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  • 14楼
    2012-12-20 12:12 丝丝兔

    沃尔沃啥时候做做他的电动车的广告捏?

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  • 15楼
    2012-12-20 18:24 Sheldon 理论物理博士ψ

    这些发明和物理学理论一样伟大

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  • 16楼
    2012-12-21 09:24 夜游神四号 营养与食品安全硕士ψ
    引用Sheldon的回应:这些发明和物理学理论一样伟大

    好高的评价!

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