汽车悬挂系统之多连杆式独立悬架.pdf

1汽车悬挂系统之多连杆式独立悬架前些年,结构复杂、成本高昂、舒适性较好的多连杆式独立悬架还只服务于豪华轿车,或少部分定位较高端的中高级别轿车。一时间,综合指标过硬、兼顾了操控和行驶舒适在内多种特性的多连杆式独立悬架似乎被归入了奢侈品类,让预算有限只能购买低端车型的“穷人们”望其兴叹。还好,近几年来随着汽车制造技术的不断提升,零部件单位生产成本逐步降低,理智的汽车厂商们开始设法让处于金字塔中低部的低端轿车也装备这种结构复杂、性能优异的悬架,以此来提高车辆在行驶过程中的综合表现,并在同级别车型中形成鹤立鸡群的效应。多连杆式独立悬架的结构虽复杂,但操控性和舒适性较其他悬架更高顾名思义,多连杆式悬架就是指由三根或三根以上连接拉杆构成,并且能提供多个方向的控制力,使轮胎具有更加可靠的行驶轨迹的悬架结构。不过时下,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,只有结构更为精确、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分别应用于前轮和后轮。以常运用于后轮的五连杆式悬架为例,五根连杆分别指主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂(见图一);其中,主控制臂可以起到调整后轮前束的作用,以提高车辆行驶稳定性,有效降低轮胎的摩擦。在这里需要说明一下的是,国产丰田凯美瑞的后轮两连杆式独立悬架并不属于多连杆式悬架的范畴,仅仅只是融入了多连杆式悬架理念的麦弗逊悬架。位于上端的支柱减震器与车身相连,下端的A臂变成了两根连杆,在性能表现上两连杆与麦弗逊悬架有许多相似之处,优点在于重量轻、减震响应速度快,但缺点也非常明显,在刚度、侧面支撑、减震方面都不及真正的多连杆悬架。很好的例子就是因车速过快造成车辆失控并冲上隔离带,两连杆式后悬架的刚度就会因此而受到考验,同时因为冲上隔离带致使撞击力过大导致后悬架的两根连杆断裂,于是整个后悬架就有脱落的可能性。(图一)多连杆悬架的结构图2梅赛德斯-奔驰CLK车型多连杆多悬前束角(图二)多连杆悬架的工作原理是连杆共同作用的组合效应与这种优化过的麦弗逊式悬架相比,真正的多连杆悬架的构造不仅增加了对车轮上方的控制力,对车轮的前后方也有相应的连杆产生作用力,主要作用就像一个锁止机构一样,将车轮牢牢地固定在半轴末端,使车轮行进轨迹移位减小,增强悬架的整体性和可靠性。以常见的五连杆式后悬架为例,五根连杆:主控制臂、前置定位臂、后置定位臂、上臂和下臂分别对各个方向的作用力进行抵消。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(见图二)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(见图三)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,一方面是更好地使车轮定位,另一方面则使悬架的可靠性和刚度进一步提高。图三(上:正外倾,下:负外倾)3从车辆操控性角度来看,多连杆悬架的吊悬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及前束角。例如,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,及时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