獨立車輪懸掛系統

懸掛是車架（或承載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力裝置的總稱。懸掛一般由彈性元件、減振器和導向機構組點擊此處添加圖片說明成，橫向穩定桿也屬於懸掛系統的範疇。

基本介紹

• 中文名：獨立車輪懸掛系統
• 外文名：Independent wheel suspension system
• 適用對象：汽車
• 分類：獨立、非獨立

懸掛簡介

懸掛根據結構可分為非獨立懸掛和獨立懸掛兩基本類型。

非獨立懸掛與整體式車橋配合使用，主要用在商用車（載貨汽車）或越野汽車的後懸掛。這種懸掛的左右車輪不相互獨立，當一側車輪因道路不平，相對車架或車身位置變化的同時，另一側車輪也有同樣的變化。

系統的發明

通用汽車工程部門首次開發出獨立車輪懸掛系統，能夠降低在汽車任何一個車輪遇到碰撞或坑窪時造成的影響，以此使汽車更安全、更舒適。由於每個車輪均與車軸相連，因而通常被稱為“臂式”懸掛，並套用於北美市場上所有1934 款的通用汽車車型上。

懸掛系統作用是將車輪所受的各種力和力矩傳遞給車架和車身，並能吸收、緩和路面傳來的振動和衝擊，減少駕駛室內噪聲，增加乘員的舒適性，以及保持汽車良好的操作性和平穩行駛性。另外，懸掛系統能配合汽車的運動產生適當的反應，當汽車在不同路況作加速、制動、轉向等運動時，能提供足夠的安全性，保證操縱不失控。

車輪定位是懸掛系統中重要的一環。正確的車輪定位，不僅能減少輪胎的磨損，延長零部件使用壽命，還能確保汽車直線行駛的穩定性。因此，懸掛系統除使車輪與地面完全貼合外，還必須保證車輪的定位，從而使汽車操縱性能得以完全發揮。

系統分類

不同的懸掛系統對汽車的操縱性能產生不同的影響。一般懸掛系統有兩種型式：

非獨立懸掛

這種懸掛以剛性梁橫貫車體下方，其結構簡單、工作可靠，但舒適性差、結構不緊湊，在現代汽車中往往只用於後輪。

獨立懸掛

這種懸掛中，車輪是以獨立的連桿機構來控制，可以單獨隨路況變化運動而不影響整個車身，增加了行駛的平順性、安全性。前輪採用獨立式懸掛，可以使發動機的位置降低和前移，整車重心得以下降，提高了汽車的行駛穩定性。另外，獨立式懸掛中廣泛採用較軟的螺旋彈簧來做緩衝元件，所以乘駕舒適性也比較好。因此，獨立式懸掛被廣泛套用在現代汽車上。

獨立懸架雖然優點很多，但由於車輪外傾角與輪距變化較大，輪胎磨損較嚴重，而非獨立懸掛在行駛中始終保持貼地狀態，輪胎的附著力較強，磨損較均勻，而且成本也遠遠低於獨立懸掛，因此許多車輛上仍還保持這種結構。

優秀懸掛系統可提高操縱性能汽車在行駛中，隨著路況和車速的變化，車身會發生不同程度的傾斜，如轉彎時側傾、制動時車尾上揚等。好的懸掛系統能夠使車身發生傾斜的幅度減小，增大輪胎的附著力，從而增強汽車的操縱性能。

但是實踐證明，比較硬的懸掛系統對車身傾斜的控制較佳，但也因為如此，在乘坐舒適方面就有所欠缺。正所謂魚和熊掌不可兼得，許多看上去非常氣派的高級跑車，坐上去反不如一些中高檔轎車舒適。

為了使這二者之間能夠相容，現代一些高級轎車上採用了主動懸掛設計。這種懸掛系統能夠根據路況及車身的變化，自動調節懸掛的高度、彈性及硬度，使整個車身不論在何種狀況下，能始終平穩地高速前進，提高了汽車行駛平順性；而且，主動懸桂還能提高汽車的抗側傾、抗縱傾的能力，大大加強了汽車的操縱性能。

懸掛系統還有待於開發輪胎的附著力越強，汽車越容易操縱；對於駕乘者，安全性也越好。以的懸掛系統來說，要提高輪胎附著力，只能從懸掛結構本身及輪胎夾著手。只不過這樣一來，乘坐舒適性將大打折扣。採用主動懸掛也是一個解決辦法，但主動懸掛結構複雜，成本高，技術上還不是很完善，普及率也不是很高。

因此，既要使汽車的操縱性能更加提高，又要使乘坐更為舒適，這還有待於更新的懸掛系統開發。

系統分類

獨立懸掛與斷開式車橋配合使用，主要用在轎車上。這種懸掛的左右車輪相互獨立，當一側車輪因道路不平，相對車架或車身位置變化的同時，另一側車輪不受影響。　獨立懸掛按照結構形式又可分成橫臂式、縱臂式和炷式（麥弗遜式），等等很多。因為前、後懸掛的職能和受力狀況還是有很大的差別的，所以有必要按照前後軸各自分開來解釋。

前懸掛系統

轎車的前懸掛主要有雙橫臂式和麥佛遜式(又稱滑柱擺臂式)兩大類。

雙橫臂式懸掛

雙橫臂式懸掛是最早用於轎車的結構形式，一般採用兩個不等長的叉形擺臂上下布置，轉向節分別用兩個球頭銷與兩個擺臂相連。螺旋彈簧套在筒式減振器外，多安排在下擺臂與車身之間。由於它結構複雜，質量大成本高，故套用較少。雙橫臂式懸掛由上短下長兩根橫臂連線車輪與車身，兩根橫臂都非真正的桿狀，而是大體上類似英文字母Y或C，這樣的設計既是為了增加強度，提高定位精度，也為減振器和彈簧的安裝留出了空間和安裝位置。同時，下橫臂的長度較長，且與車輪中心大致處於同一水平線上，這樣做的目的是為了在車輪跳動導致下橫臂擺動時，不致產生太大的擺動角，也就保證了車輪的傾角不會產生太大變化。這種結構比較複雜，但經久耐用，同時減振器的負荷小，壽命長。

麥佛遜式懸掛

麥佛遜式(即滑柱擺臂式)懸掛結構相對比較簡單，只有下橫臂和減振器-彈簧組兩個機構連線車輪與車身，它的優點是結構簡單，重量輕，占用空間小，上下行程長等。缺點是由於減振器和彈簧組充當了主銷的角色，使它同時也承受了地面作用於車輪上的橫向力，因此在上下運動時阻力較大，磨損也就增加了。且當急轉彎時，由於車身側傾，左右兩車輪也隨之向外側傾斜，出現不足轉向，彈簧越軟這種傾向越大。

後懸掛系統

轎車後懸掛系統主要有多連桿式和擺臂式兩種等。

多連桿懸掛系統

過去的多連桿懸掛由於是在後車軸左右一體化(與中間的差速器剛性連線)的情況下使用的，會有平順性差等缺點。多連桿懸掛克服了過去多連桿懸掛的很多的不足，得到越來越多的套用（尤其是在中高級轎車上）。不管是成熟的“5連桿”也好，還是最新的“4連桿”也罷，都是為了更好地使車輪能適應各種不同的路況，讓車輪的定位不會因路況和受力變化產生太大擾動，因為只有這樣才能保證駕駛員的操控意志在車輪上得以充分的體現。另外5連桿懸掛構造簡單、重量輕，可以減少懸掛系統占用的空間。個別的豪華轎車會套用全新的4連桿懸掛系統，會有更精確的轉向控制。

擺臂式後懸掛

是僅車軸中間的差速器固定，左右半軸在差速器與車輪之間設萬向節，並以其為中心擺動，車輪與車架之間用Y型下擺臂連線。“Y”的單獨一端與車輪剛性連線，另外兩個端點與車架連線並形成轉動軸。根據這個轉動軸是否與車軸平行，擺臂式懸掛又分為全拖動式擺臂和半拖動式擺臂，平行的是全拖動式，不平行的叫半拖動式。

常見類型

常見的獨立懸掛系統有多連桿式懸掛系統、麥佛遜式懸掛系統、拖曳臂式懸掛系統等。

多連桿式

多連桿式懸掛系統是由3—5根桿件組合起來控制車輪的位置變化的懸掛系統。多連桿式能使車輪繞著與汽車縱軸線成二定角度的軸線內擺動，是橫臂式和縱臂式的折衷方案，適當地選擇擺臂軸線與汽車縱軸線所成的夾角，可不同程度地獲得橫臂式與縱臂式懸掛系統的優點，能滿足不同的使用性能要求。多連桿式懸掛系統的主要優點是：車輪跳動時輪距和前束的變化很小，不管汽車是在驅動、制動狀態都可以按司機的意圖進行平穩地轉向，其不足之處是汽車高速時有軸擺動現象。

麥弗遜式

麥弗遜式懸掛系統的車輪也是沿著主銷滑動的懸掛系統，但與燭式懸掛系統不完全相同，它的主銷是可以擺動的，麥弗遜式懸掛系統是擺臂式與燭式懸掛系統的結合。與雙橫臂式懸掛系統相比，麥弗遜式懸掛系統的優點是：結構緊湊，車輪跳動時前輪定位參數變化小，有良好的操縱穩定性，加上由於取消了上橫臂，給發動機及轉向系統的布置帶來方便；與燭式懸掛系統相比，它的滑柱受到的側向力又有了較大的改善。麥弗遜式懸掛系統多套用在中小型轎車的前懸掛系統上，保時捷911、國產奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸掛系統均為麥弗遜式獨立懸掛系統。雖然麥弗遜式懸掛系統並不是技術含量最高的懸掛系統結構，但它仍是一種經久耐用的獨立懸掛系統，具有很強的道路適應能力。

拖曳臂式

拖曳臂式懸掛系統是專為後輪設計的懸掛系統，像標緻車系、雪鐵龍車系、歐寶車系等歐洲轎車比較喜歡採用這種懸掛系統。拖曳臂式懸掛系統的最大優點是左右兩輪的空間較大，而且車身的外傾角沒有變化，避震器不發生彎曲應力，所以摩擦小，乘坐性佳，當其剎車時除了車頭較重會往下沉外，拖曳臂懸吊的後輪也會往下沉平衡車身，而其缺點是無法提供精準的幾何控制，不過如果調校得當，可以用最少的成本和空間達到最好的效果，所以小車多採用這種形式的後懸掛。

燭式

燭式懸掛系統的結構特點是車輪沿著剛性地固定在車架上的主銷軸線上下移動。燭式懸掛系統的優點是：當懸掛系統變形時，主銷的定位角不會發生變化，僅是輪距、軸距稍有變化，因此特別有利於汽車的轉向操縱穩定和行駛穩定。但燭式懸掛系統有一個大缺點：就是汽車行駛時的側向力會全部由套在主銷套筒的主銷承受，致使套筒與主銷間的摩擦阻力加大，磨損也較嚴重。燭式懸掛系統現已套用不多。

主動懸掛

主動懸掛系統是近十幾年發展起來的、由電腦控制的一種新型懸掛系統。它匯集了力學和電子學的技術知識，是一種比較複雜的高技術裝置。例如裝置了主動懸掛系統的法國雪鐵龍桑蒂雅，該車懸掛系統系統的中樞是一個微電腦，懸掛系統上的5種感測器分別向微電腦傳送車速、前輪制動壓力、踏動油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉向盤角度及轉向速度等數據。電腦不斷接收這些數據並與預先設定的臨界值進行比較，選擇相應的懸掛系統狀態。同時，微電腦獨立控制每一隻車輪上的執行元件，通過控制減振器內油壓的變化產生抽動，從而能在任何時候、任何車輪上產生符合要求的懸掛系統運動。因此，桑蒂雅轎車備有多種駕駛模式選擇，駕車者只要扳動位於副儀錶板上的“正常”或“運動”按鈕，轎車就會自動設定在最佳的懸掛系統狀態，以求最好的舒適性能。

主動懸掛系統具有控制車身運動的功能。當汽車制動或拐彎時的慣性引起彈簧變形時，主動懸掛系統會產生一個與慣力相對抗的力，減少車身位置的變化。例如德國賓士2000款Cl型跑車，當車輛拐彎時懸掛系統感測器會立即檢測出車身的傾斜和橫向加速度。電腦根據感測器的信息，與預先設定的臨界值進行比較計算，立即確定在什麼位置上將多大的負載加到懸掛系統上，使車身的傾斜減到最小。

形式舉例

空氣懸掛懸掛的彈性元件不再是傳統的鋼板彈簧或螺旋彈簧，而是充入了惰性氣體的空氣彈簧，減震效果大大優於傳統的懸掛，多用於高檔轎車或高檔客車上（國外的載重車上也有）。

被動懸掛就是以上所講的傳統懸掛，是對應於主動懸掛來講的一個稱呼。

主動懸掛的名字主要是考慮到它能在一定範圍內“主動”調節懸掛的剛度和阻尼等特性。主動懸掛又稱為電控懸掛，逐漸得到了套用。電控懸掛的控制形式主要有兩種，由液壓控制的形式和由氣壓控制的形式。

液壓電控懸掛的控制形式是較先進的形式。俠義的講，主動懸掛也是指的這種形式，它採用一種有源方式來抑制路面對車身的衝擊力及車身傾斜力。

氣壓電控懸掛的控制形式又稱為“自適應懸掛”，它通過在一定範圍內的調整來應對路面的變化。電控懸掛的控制中心是ECU，而輔助ECU工作的是各種感測器，它們向ECU輸入各種數據幫助計算機對懸掛設定進行調整。感測器是電控懸掛上重要的零部件，一旦失靈整個懸掛系統工作就會不正常。除了空氣彈簧之類的成熟新型懸掛部件，還有電磁減振器等尖端的新技術產品，總之懸掛系統是汽車的新技術是發展較快的領域，畢竟很多的電子控制技術在這方面的套用是最廣泛的。

獨立懸掛與非獨立懸掛區別

1、懸掛決定汽車穩定性

懸掛系統與發動機和變速箱並稱為汽車最重要的三大總成，懸掛系統是連線車輪和車體之間有彈簧和減震桶的部分，主要是吸收地面傳到車裡的顛簸。其結構的設計以及調教，關係到車輛行駛時的操控性能、運動性能和舒適性能。汽車的後懸掛系統一般分為非獨立懸掛和獨立懸掛兩種，非獨立懸掛的車輪裝在一根整體車軸的兩端，當一邊車輪跳動時，另一側車輪也相應跳動，使整個車身振動或傾斜；獨立懸掛的車軸分成兩段，每隻車輪由螺旋彈簧獨立安裝在車架下面，當一邊車輪發生跳動時，另一邊車輪不受影響，兩邊的車輪可以獨立運動，提高了汽車的平穩性和舒適性。
2、獨立懸掛套用範圍廣

獨立懸掛系統具有以下優點：質量輕，減少了車身受到的衝擊，並提高了車輪的地面附著力；可用剛性小的較軟彈簧，改善汽車的舒適性；可以使發動機位置降低，汽車重心也得到降低，從而提高汽車的行駛穩定性；左右車輪單獨跳動，互不相干，能減少車身的傾斜和震動。但是，獨立懸掛系統存在著結構複雜、製造成本高、維修不便的缺點。
3、非獨立懸掛成本低

非獨立懸掛也稱之為半獨立懸掛，左右輪在彈跳時會相互牽連，輪胎角度的變化量小使輪胎的磨耗小；在車身高度降低時不易改變車輪角度，結構簡單、製造成本低。由於左右輪在彈跳時會相互牽連，而降低乘坐的舒適性及操控的安定性，嚴重的會出現甩尾的現象。加上因構造簡單使設計的自由度小，操控的安定性較差。但其調教水平可使車型的運動型和舒適性達至平衡，如雪鐵龍富康/塞納的操控無可置疑。只通過觀察很難評判採用半獨立懸掛的車型在動態上的表現，但可以確定的是扭力梁懸掛的造價成本更低。

4、懸掛調教影響坐乘感受
非獨立懸掛與獨立懸掛各有利弊，由於人們對車子乘坐舒適性及操縱安定性的要求愈來愈高，非獨立懸系統已漸漸被淘汰。而獨立懸掛系統因其車輪觸地性良好，乘坐舒適性及操縱安定性大幅提升，左右兩輪可自由運動，輪胎與地面的自由度大，車輛操控性較好等優點目前被汽車廠家普遍採用。某品牌的緊湊型轎車使用扭力梁式半獨立後懸掛，但經過技師的精心調校，該車型被公認為運動化車型的代表，加上擁有優良的改裝潛質，受到年輕消費者的青睞。