非獨立懸架的結構特點是兩側車輪由壹個整體車架連接,車輪與車軸壹起通過彈性懸架懸掛在車架或車身下。非獨立懸架具有結構簡單、成本低、強度高、維修方便、行駛過程中前輪定位變化小等優點。但由於其舒適性和操縱穩定性較差,在現代轎車中基本不再使用,多用於卡車和客車。
獨立懸架
獨立懸掛是指每側的車輪通過彈性懸掛分別懸掛在車架或車身下。其優點是:重量輕,減少對車身的沖擊,提高車輪的地面附著力;可以采用剛度較低的軟彈簧來提高車的舒適性;可以降低發動機的位置和汽車的重心,從而提高汽車的行駛穩定性;左右輪獨立跳動,可以減少車身的傾斜和震動。但獨立懸架存在結構復雜、成本高、維修不便等缺點。現代汽車多采用獨立懸架。根據其結構形式的不同,獨立懸架可分為橫臂懸架、縱臂懸架、多連桿式懸架、燭式懸架和麥弗遜懸架。
橫臂懸架
叉骨懸架是指車輪在汽車的橫向平面內擺動的獨立懸架。按橫臂數量可分為雙橫臂懸架和單橫臂懸架。單橫臂式具有結構簡單、側傾中心高、抗側傾能力強的優點。但隨著現代汽車速度的提高,高側傾中心會導致車輪跳動時輪距變化較大,輪胎磨損增加,急轉彎時左右輪之間的垂向力傳遞過大,導致後輪外傾角增大。後輪橫向剛度降低,導致高速甩尾情況嚴重。單橫臂獨立懸架多用於後懸架,但由於不能滿足高速行駛的要求,目前應用並不廣泛。雙橫臂獨立懸架根據上下橫臂長度是否相等,可分為等長雙橫臂懸架和不等長雙橫臂懸架兩種。等長雙橫臂懸架可以在車輪上下跳動時保持主銷傾角不變,但輪距變化較大(類似於單橫臂懸架),造成輪胎磨損嚴重,所以現在很少使用。對於長度不等的雙橫臂懸架,只要合理選擇和優化上下橫臂的長度,通過合理的布置,就可以使輪距和前輪定位參數的變化在可接受的範圍內,車輛具有良好的行駛穩定性。目前,不等長雙橫臂懸架已經廣泛應用於汽車的前後懸架,壹些跑車和賽車的後輪也采用這種懸架結構。
多連桿獨立懸架
多連桿式懸架是由(3-5)根桿組成的懸架,用來控制車輪的位置變化。多連桿可以使車輪繞與汽車縱軸成壹定角度的軸線擺動,是橫臂式和縱臂式的折中。通過適當選擇擺臂軸線與汽車縱向軸線之間的夾角,可以不同程度地獲得橫臂式和縱臂式懸架的優點,滿足不同的使用性能要求。多連桿式懸架的主要優點是:車輪跳動時輪距和前束的變化很小,無論是行駛還是制動,汽車都能按照駕駛員的意圖平穩轉彎,但其缺點是汽車在高速行駛時有車軸擺動。連桿主要用於FR驅動模式,後輪軸左右壹體(與中間差速器剛性連接)。過去,鋼板彈簧用於支撐車身。現在為了提高乘坐舒適性,采用了後面要提到的連桿和擺臂式,使用了乘坐舒適性好的螺旋彈簧。左右兩側各有壹對連桿,分為上拉桿和下拉桿。作為傳遞側向力(汽車驅動力)的機構,它們通常與側向推力桿壹起構成五桿機構。橫向推力桿的壹端與車體連接,另壹端與車軸連接,以防止車軸(或車體)橫向移動。當車軸因顛簸而上下移動時,橫向推力桿會繞與車體連接的接觸點作弧形運動。如果擺角過大,車軸與車體之間會有明顯的橫向相對運動。類似於下臂的原理,橫向推力桿要設計得長壹些,以減小擺角。連桿懸架與車軸為壹體,彈簧下質量大,左右車輪不能獨立運動,因此顛簸路面對車身產生的沖擊能量比較大,乘坐舒適性差。於是出現了擺臂模式,即只固定車軸中間的差速器,左右半軸在差速器和車輪之間設置萬向節,並繞其擺動,車輪和車架通過Y型下臂連接。“Y”的壹端與車輪剛性連接,另兩個端點與車架連接形成轉軸。根據轉軸是否與車軸平行,擺臂懸架可分為全拖擺臂和半拖擺臂。平行擺臂是全拖,非平行擺臂叫半拖。舒適性是汽車最重要的性能之壹,它與車身的固有振動特性有關,而車身的固有振動特性又與懸架的特性有關。因此,汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時,汽車懸架作為連接車架(或車身)與車軸(或車輪)的傳力部件,也是保證汽車行駛安全性的重要部件。因此,汽車懸架常被列為重要部件,納入汽車的技術規格表,作為衡量汽車質量的指標之壹。
拖臂懸架
縱臂獨立懸架是指車輪在汽車縱向平面內擺動的懸架結構,分為單縱臂式和雙縱臂式兩種形式。單縱臂懸架在車輪上下跳動時會使主銷後傾角發生較大變化,所以方向盤上不使用單縱臂懸架。雙縱臂懸架的兩個擺臂壹般做成等長,形成平行四桿結構,這樣車輪上下跳動時,主銷後傾角保持不變。雙縱臂懸架主要用在方向盤上。
蠟燭懸掛
燭式懸架的結構特點是車輪沿剛性固定在車架上的主銷軸線上下運動。燭式懸架的優點是,當懸架變形時,主銷的定位角度不會改變,只有輪距和軸距略有變化,因此對汽車的轉向穩定性和行駛穩定性特別有利。但燭式懸掛有壹個很大的缺點:汽車的側向力會由套在主銷套上的主銷來承受,會增加套筒與主銷之間的摩擦阻力,造成嚴重磨損。蠟燭懸掛現在沒有廣泛使用。
麥弗遜懸架
麥弗遜懸架的車輪也是沿主銷滑動的懸架,但和蠟燭懸架不完全壹樣。它的中樞可以擺動。麥弗遜懸架是擺臂式懸架和燭式懸架的結合。與雙橫臂懸架相比,麥弗遜懸架具有以下優點:結構緊湊,車輪跳動時前輪定位參數變化小,操縱穩定性好,由於取消了上橫臂,便於發動機和轉向系統的布置;與燭式懸掛相比,其支柱上的側向力有了很大的提高。麥弗遜懸架多用於中小型汽車的前懸架。保時捷911、國產奧迪、桑塔納、李霞、富康的前懸架都是麥弗遜式獨立懸架。雖然麥弗遜懸架不是最有技術含量的懸架結構,但它仍然是壹種耐用的獨立懸架,具有很強的道路適應性。
拖臂懸架
縱臂懸架稱為半獨立懸架。從懸架的大分類來看,所有的懸架都可以分為兩類,即獨立懸架和非獨立懸架。然而,在單縱臂扭轉梁懸架上,這兩種分類變得有些模糊。從懸架結構來看,是不折不扣的非獨立懸架,因為左右縱向搖臂由壹根粗大的扭力梁焊接在壹起,但從懸架性能來看,這種懸架實現了穩定性更高的全掛車獨立懸架的性能。縱臂懸架本身有非獨立懸架的缺點,但也有獨立懸架的優點。縱臂懸架最大的優點是左右輪間距大,車身外傾角沒有變化,減震器沒有彎曲應力,所以摩擦力小。這種懸掛的舒適性和可操作性是有限的。剎車時,拖臂懸掛的後輪也會下沈以平衡車身,無法提供精確的幾何控制。
主動懸架
主動懸架是近十年發展起來的壹種新型懸架,由計算機控制。它集合了機械和電子的技術知識,是壹種比較復雜的高科技器件。比如法國雪鐵龍桑迪亞,它配備主動懸掛的懸掛系統的中心就是微電腦。懸架上的五個傳感器分別將車速、前輪制動壓力、踩油門踏板的速度、車身的垂向振幅和頻率、方向盤角度和轉向速度等數據傳輸給微型計算機。計算機不斷接收這些數據,並將其與預設的臨界值進行比較,以選擇相應的暫停狀態。同時,微電腦獨立控制每個車輪上的執行器,通過控制減震器內油壓的變化進行抽動,從而隨時隨地在任何車輪上產生符合要求的懸掛運動。因此,桑迪亞汽車配備了多種駕駛模式。只要駕駛員拉動輔助儀表盤上的“正常”或“運動”按鈕,汽車就會自動設置在最佳懸掛狀態,以獲得最佳舒適性。主動懸架具有控制車身運動的功能。當汽車在剎車或轉彎時的慣性使彈簧變形時,主動懸架會產生壹個與慣性相反的力,減少車身位置的變化。比如德國奔馳2000 CL跑車,當車輛轉彎時,懸掛傳感器會立即檢測到車身的傾斜度和橫向加速度。計算機根據傳感器的信息,與預先設定的臨界值進行比較計算,立即決定在哪裏給懸架加多大的載荷,使車身的傾斜度最小。