以汽車維修之視角精準解讀懸架系統

李 蔣

（蘇州建設交通高等職業技術學校，江蘇 蘇州 215104）

前言

談及汽車懸架，不少人都認為“懸架”就是“避震”，其實不然。汽車的懸架系統是指由車身與輪胎之間的彈簧和避震器組成的整個支持系統，用來緩沖路面沖擊，衰減振動，保證汽車的乘坐舒適性和操縱穩定性。

懸架系統是車身、車架和車輪之間的一個連接結構系統，而這個結構系統包含了避震器、懸架彈簧、防傾桿、懸吊副梁、下控臂、縱向桿、轉向節臂、橡皮襯套和連桿等部件。在汽車行駛過程中，因路面的變化而受到沖擊，這些沖擊的力量其中一部分會由輪胎吸收，但絕大部分是依靠輪胎與車身間的懸架裝置來吸收的。

“避震”是減振器的通俗叫法，其主要用來吸收振動的能量，附帶上彈簧、緩沖膠、防塵罩和塔頂后，稱之為“減振器模塊”，有些廠商也稱之為“減振支柱”或“懸架滑柱”。“避震”也是諸多熱愛改裝的車友更換最多的部件之一。

圖1 減震器

圖2 減震器模塊

從目前各大制造廠商的整車布置來看，懸架總的來說分為兩大類：獨立懸架和非獨立懸架。

獨立懸架可以簡單理解為是左、右兩個車輪間沒有通過實軸進行剛性連接的，一側車輪的懸架部件全部都只與車身相連；而非獨立懸架的兩個車輪間不是相互獨立的，之間有實軸進行剛性連接。從結構上看，獨立懸架由于兩個車輪間沒有干涉，可以有更好的乘坐舒適性和駕駛操控性；而非獨立懸架的兩個車輪間有硬性連接物，會發生相互干涉，但其結構簡單，有更好的剛性和通過性。

然而，離開“設計”二字空談獨立與非獨立哪一種懸架好，都是假的。優秀的非獨立懸架是根本不會存在斷軸的問題的。獨立懸架的優勢在于，其調校的空間比非獨立懸架相對更大一些，但經“大師”調校過的扭力梁懸架，絕對比菜鳥工程師仿真分析出來的多連桿獨立懸架的駕乘體驗更優秀。

例如，雪鐵龍汽車公司的DS5、DS6配置的就是扭力梁式非獨立懸架，乘坐的舒適性絲毫不遜色于某些多連桿后懸的同級別轎車；還有老款的別克GL8陸尊，雖然用著老掉牙的非獨立整體式后橋，但作為一款口碑的商務車，其舒適性卻極為出眾；再比如名揚歐洲的瓦特連桿懸架，在非獨立的基礎上做了小小的改進，其操控性就可以在整個非獨立懸架領域傲視群雄。

普通的扭力梁懸架，后橋襯套需要同時承擔來自縱向力與側向力，因而多與車身縱軸線呈一定角度，以尋求舒適性與操控性的折中。而瓦特連桿正是為解決扭力梁懸架的短板而來。在增強型瓦特連桿巧妙的機械結構作用下，車輛后橋左右兩側車輪在轉向時的受力相互補償，彼此分擔了側向受力，大幅提升了側向剛度，使兩邊車輪始終與路面保持最適宜的接觸面積，有效地提升了轉向精確度與整車的操縱穩定性。同時，瓦特連桿“解放”了后橋襯套, 使其僅承擔縱向力，因而襯套可以布置成與車身縱軸線垂直，大大提升舒適性。

圖3 別克威朗帶瓦特連桿的扭力梁懸架

非獨立懸架既然有上述這么些如此優越的性能，那為什么給人印象卻是低端車上的配置，而中高端車都是獨立懸架配置呢？其實不是這樣的，獨立懸架并不一定是中高端車的專利，除了設計空間、調校等專業因素外，最大的就是成本影響。就拿經濟型A級車來說，在汽車的售價越來越下降市場背景下，制造廠商配置非獨立懸架比獨立懸架要節省不少成本。而且非獨立懸架結構簡單，扭力梁連接；獨立懸架涉及的零件包括更復雜的后轉向節、左右拖臂、上臂、下臂、橫臂、連接桿等等，因此對于同級別車，制造成本的控制才是關鍵因素。

獨立懸架是懸架技術的精華，也是類型最多的懸架家族。如大家耳熟能詳的“麥弗遜”、“雙叉臂”、“多連桿”等都是很常見的懸架結構。

美國通用汽車公司的Earle S. MacPherson于1947年就開發出了麥弗遜（MacPherson）懸架，他創造性地將減震器和螺旋彈簧組合在一起，1949年從通用汽車轉投福特后，正式量產這種結構的懸架，也就是我們現在耳熟能詳的麥弗遜的獨立懸架。

圖4 麥弗遜懸架

麥弗遜懸架典型的優勢也正是它經久不衰的原因——占用空間小、成本低、穩定性好，對于日常駕駛來說完全夠用。不過一些追求駕駛樂趣調教的車型也會將其改進，比如君威GS的 HiPer-Strut懸架或寶馬的雙球節懸架等，其實可以看作是麥弗遜懸架的plus版本。

雙叉臂式懸架（雙 A臂、雙橫臂式懸架），其結構可以理解為在麥弗遜式懸架基礎上多加一支叉臂。車輪上部叉臂與車身相連，車輪的橫向力和縱向力都是由叉臂承受，而這時的減振機構只負責支撐車體和減振的任務。

由于車輪的橫向力和縱向力都由兩組叉臂來承受，雙叉臂式懸架的強度和耐沖擊力比麥弗遜式懸架要強很多，而且在車輛轉彎時能很好的抑制側傾和制動點頭等問題。

雙叉臂式懸架通常采用上下不等長叉臂(上短下長)，讓車輪在上下運動時能自動改變外傾角并且減小輪距變化減小輪胎磨損，并且能自適應路面，輪胎接地面積大，貼地性好。由于雙叉臂式懸架比麥佛遜式懸架雙叉臂多了一個上搖臂，需要占用的空間也稍大，而且定位參數較難確定，因此小型轎車的前橋出于空間和成本考慮較少采用這種懸架。

圖5 雙叉臂式懸架

多連桿懸架，就是通過各種連桿配置把車輪與車身相連的一套懸架機構，其連桿數比普通的懸架要多一些，一般把連桿數為三或以上的懸架稱為多連桿懸架。目前主流的連桿數為4或5根連桿。前懸架一般為3連桿或4連桿式獨立懸架；后懸架則一般為4連桿或5連桿式后懸架。

圖6 多連桿懸架

多連桿懸架通過對連接運動點的約束角度設計使得懸架在壓縮時能主動調整車輪定位，使得車輪與地面盡可能保持垂直、貼地性，具有非常出色的駕駛操控性。多連桿懸架能最大限度的發揮輪胎抓地力從而提高整車的操控極限，是所有懸架設計中最好的。同時它的結構偏復雜，制造成本也高。一般中小型轎車車出于成本和空間考慮很少使用這種懸架。

談汽車懸架系統如果只談到這里，就只會給懂行的讀者留下一個老生常談甚至還有點以偏概全的印象，故當然不能止筆于此。

在上述關于汽車懸架的描述中不難看出，懸架系統主要就是借助彈性元件和阻尼元件來達到緩沖振動和消耗振動產生的能量，減緩振幅的作用。所以，如果找到一種原件能夠集這兩項功能于一身，那么就能夠有效減小整個懸架系統的體積，進而為汽車的整車設計布置提供更大的可能。氣囊的出現有力的推進了空氣懸架系統的研發與應用，像奔馳S350、奧迪A8L、保時捷卡宴這些車型都有選配。

圖7 空氣懸架

根據懸架剛度和阻尼的調節方式不同，空氣懸架系統可分為半主動懸架和主動懸架。半主動懸架不能隨外界路況的激勵即時進行自主的最優的調節，但可以將其在各種條件下最優減振器和彈簧的優化參數指令儲存在計算機中，根據實際的路面情況調用事先存儲的參數來控制系統的阻尼和剛度，使懸架可以在一定范圍內良好地適應路面情況。

而主動懸架可以根據實時的路面激勵進行調節，使汽車懸架的減振效果最好，達到平穩駕駛的目的。但是由于主動懸架需要配套的控制電腦、空氣泵、儲壓罐、氣動前后減震器和空氣分配器等部件，動力損耗和制造成本都比較高。例如， AccuAir氣動懸掛系統中不僅有e-Level手持控制模塊來進行四輪獨立升降調節、升降速度調節、自動補氣等功能，還可以使用 WIFI來實現對車輛高低調節、儲氣罐壓力、壓縮機狀態以及實時的車身高度顯示等多種功能，通過手機對車輛進行升降操作。

總的來講，不能一味的捧高獨立懸架，也不能貶低非獨立懸架，更不能盲目跟風空氣懸架。獨立懸架在操控方面確實更勝一籌，在這個人人談運動的年代，似乎只有獨立懸架可以證明某款車的運動基因，各廠家也將懸架類型作為賣點銷售。但是對于普通大眾消費者來說，其實非獨立懸架能夠比較更實用一些，畢竟成本低，空間大。相對來說，操控性就被淡化了，畢竟老百姓要買的車大多還是家用為主，性價比優先，至于空氣懸架么，還是有條件的自行選配。