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新浪试车技术揭秘自主SUV底盘 悬挂篇

新闻来源:网络 编辑:常德汽车网 发布时间:2013-07-12 10:10:10 评论:
自主SUV底盘揭秘 悬挂结构篇自主SUV底盘揭秘 悬挂结构篇

自主品牌的进步有多快是一直萦绕在心头的问题,外观和内饰已经可以通过试车报告了解的很透彻了,实在不行还可以到店体验,而一般看不见的底盘作为汽车四大系统之一往往被忽略。考虑到现在自主SUV这么火,不如找几个有代表性的自主SUV升起来看看底盘。这个选题报上去之后就像圣经里说的,领导觉得是好的,于是事就这样成了。

毕竟底盘是一个复杂的系统,包括了承载结构、行走机构、管线布置等,在一篇文章里想要交代清楚也是比较困难的。所以我将这次自主SUV底盘的揭秘分成了三个部分:悬挂、结构与细节、底盘防护处理。

车型的选取主要选择了目前市面上比较有代表性的三种底盘结构的车型,它们是:长安CS35、长城哈弗H6比亚迪S6

本篇主要研究悬挂系统,三款车的后悬挂分属三种类型,比较有代表性。同属城市SUV的三款车悬挂结构保持了轿车的风格,在做工上也各有千秋。当然,我们也发现厂商在宣传时对悬挂系统总有各自的一套叫法,而这些叫法网友搞不明白,这里正好点解一下。

前悬挂对比:

麦弗逊是被40万以下车型普遍使用的一种前悬挂结构,所以本次的三款车都使用了麦弗逊前悬挂也是情理之中。

麦弗逊悬挂结构示意图麦弗逊悬挂结构示意图
麦弗逊悬挂在受到侧向力时的状态麦弗逊悬挂在受到侧向力时的状态

麦弗逊悬挂的结构如上图所示,由下三角形控制臂和减震器立柱构成一个空间三角形结构。这种悬挂的优点是结构简单、车轮在上下跳动时车轮的倾角、轮距变化小。缺点是车轮的侧倾力靠减震器立柱吸收,减震器在活动部位受到剪切力的作用,相比其他上部带连杆支撑的悬挂类型脆弱一些。

长安CS35:

CS35的麦弗逊前悬挂CS35的麦弗逊前悬挂
一块钢板拼焊在下面起到加强结构的作用一块钢板拼焊在下面起到加强结构的作用

CS35的前悬挂是典型的麦弗逊悬挂,由下控制臂和减震器组成。下控制臂由一个冲压件和一个板件焊接构成封闭的空心结构。上面的钢板被冲压成U型,在中间的位置焊接一块钢板起到加强结构的作用。

铸钢材料的前轮轴承座铸钢材料的前轮轴承座

前轮轴承座使用的是铸钢材料,转向横拉杆的节点与轴心平行,整个轴承座的体积很小、重量轻。

与车身刚性连接的副车架与车身刚性连接的副车架

在前副车架与车身大梁连接的部分,CS35采用了刚性连接的方式,没有在中间加橡胶垫圈。这样做的优点是稳定性好,在弯道中副车架不会产生微小的摆动。缺点是在颠簸路面上或者比较激烈的转向时缺乏缓冲,细碎的震动会传至车厢内。

长城哈弗H6:

哈弗H6前悬挂哈弗H6前悬挂
同样是拼焊的下控制臂同样是拼焊的下控制臂

哈弗H6同样也是麦弗逊前悬挂,只是在下控制臂的结构上略有不同。同样是拼焊,H6的前悬挂下部大一些。

铸钢轴承座,转向横拉杆节点靠上铸钢轴承座,转向横拉杆节点靠上
与车身刚性连接的前副车架与车身刚性连接的前副车架

H6的轴承座也是铸钢材料,转向横拉杆的位置被放置在驱动轴的上部。前副车架与车身大梁的连接部位也是刚性连接,没有橡胶垫圈。

比亚迪S6:

比亚迪S6前悬挂比亚迪S6前悬挂
前悬挂的控制臂由两块U型板对焊而成前悬挂的控制臂由两块U型板对焊而成

比亚迪S6的麦弗逊结构也是一如常态,只是下控制臂的制作方法不同,是两个U型板对拼焊接的,厚度上要比前两种控制臂大。毕竟S6的车身体积和重量都要更大,前悬挂组件的强度要求也高一些。

轴承座下部的球头关节倾角明显大于前两款车,可见S6的转向自动回正速度会比较快轴承座下部的球头关节倾角明显大于前两款车,可见S6的转向自动回正速度会比较快

轴承座同样是铸钢材料,转向横拉杆的节点也比较靠上。控制臂前端的球头关节倾角很大,看来S6的转向自动回正速度会比较快。

副车架与车身大梁连接部位有橡胶垫副车架与车身大梁连接部位有橡胶垫

S6的副车架与车身连接点使用了橡胶垫圈的柔性连接,与前两款车正好相反。橡胶垫圈可以吸收不少细碎的震动,但是弹性变形会造成横向稳定性变坏。S6显然是追求舒适性的一款SUV。

前悬挂结构对比总结:

三款车的前悬挂都是麦弗逊式,整体大同小异。在控制臂的制造方面虽有不同,但是区别不大,H6和S6的控制臂刚性要略强一些。CS35和H6的副车架都采用刚性连接的方式,行驶稳定性好,但舒适性差。S6的副车架采用柔性连接,舒适性强但稳定性略差。

悬挂对比:

相对前悬挂的如出一辙,三款车的后悬挂可谓各有千秋,看点也比前悬挂多了很多。而讨论后悬挂的时候我们还要考虑一个问题就是“四驱”。毕竟都是SUV,四驱系统的安置也是很重要的。

长安CS35:

CS35的扭力梁后悬挂CS35的扭力梁后悬挂

CS35用的是轿车里很常见的扭力梁式后悬挂,目前很多像CSS35这样的紧凑级SUV也使用了扭力梁后悬挂,例如昂科拉和3008。扭力梁后悬挂属于拖曳臂悬挂的一个升级版本,用一根弹性梁穿起了两侧本身独立的拖曳臂。

拖曳臂式独立后悬挂存在稳定性差的缺点拖曳臂式独立后悬挂存在稳定性差的缺点
弯道中左右车轮的差动幅度决定了车身侧倾幅度弯道中左右车轮的差动幅度决定了车身侧倾幅度

我们先来了解一下扭力梁悬挂,其实扭力梁悬挂就是拖曳臂悬挂的升级版,拖曳臂独立悬挂由两个纵拖臂构成,它们分别连接左右车轮,并可独立上下跳动。但是这种悬挂稳定性较差,左右车轮会出现非常大的差动情况。为了增加稳定性工程师将左右拖臂通过一根可弹性形变的扭力梁连接,这样就限制了左右轮之间的差动。而且可以简化结构,降低成本。

通过扭力梁连接两个纵拖臂后左右车轮的差动幅度得到限制通过扭力梁连接两个纵拖臂后左右车轮的差动幅度得到限制

通过扭力梁连接的拖臂之间差动(左轮向上、右轮向下或者相反,在弯道时常见)幅度受到该梁的限制,所以车轮差动幅度减小,可以抑制车身侧倾。独立悬挂则常用连接左右车轮的防倾杆来抑制差动。

扭力梁在极端情况下会整体左右摆动扭力梁在极端情况下会整体左右摆动

扭力梁的优点是占用空间小、结构简单。但是由于轴向缺乏支撑所以存在整体横摆的趋势,雪铁龙反而利用这种趋势让整个悬挂横摆幅度加大,创造出了被动“随动转向理念。而且扭力梁悬挂无法调整车轮参数,车轮相对于地面的倾角也不会根据悬挂压缩幅度而变化,车轮定位参数相对独立悬挂死板,所以在突出追求操控性的车辆上不会使用这种悬挂。

弹簧和减震机分离式设计弹簧和减震机分离式设计

了解了扭力梁悬挂后来看CS35的,一般扭力梁都采用弹簧和减震机分离的安装方式,弹簧离悬挂转动轴较远、力臂长,减震器离转动轴较近、力臂短。这样悬挂在压缩时减震器的力道被削弱,乘坐感觉更带一些韧性。

扭力梁悬挂的焊接结构扭力梁悬挂的焊接结构
扭力梁里面藏着的扭杆扭力梁里面藏着的扭杆

从上图中可以看出扭力梁悬挂的主要零件,三个部分的钢结构焊接形成了扭力梁悬挂的主体。其中最大的零件就是直通左右的扭力梁。扭力梁一般都是半管型,其内部还有一根扭杆。

中央传动轴通道被扭力梁遮挡中央传动轴通道被扭力梁遮挡
弹簧也挡住了从后差速器通到后轮的路弹簧也挡住了从后差速器通到后轮的路

最后看四驱的问题,经观察,CS35要安装四驱必须重新设计整个后悬挂并更换带有传动轴通道的油箱。从上图可以看到,从变速箱通到后桥的通道被油箱和扭力梁阻挡,从后差速器通到后轮的通道被后悬挂弹簧阻挡。

不过也不像有些网友说的那样,扭力梁后悬挂就装不了四驱。昂科拉和3008都有四驱版,而他们的扭力梁后悬挂经过重新设计,专门为传动轴设计了很多凹槽。

长城哈弗H6

哈弗H6后悬挂结构哈弗H6后悬挂结构

哈弗H6的后悬挂叫做“双横臂式”主要指的是两个横向的连杆,这个叫法容易和双叉臂混淆。

一般双叉臂都由两个A型臂组成一般双叉臂都由两个A型臂组成

一般所说的双叉臂都是有两根A字形的叉臂支撑轴承座的上下两端。相比麦弗逊,有了上叉臂减震器就不再受剪切力的困扰,车轮侧倾力由上下两个叉臂来分担,减震器只受上下压缩力,受力环境良好。

H6后悬挂的主要结构,由粗壮的纵拖臂和两根横向稳定杆组成H6后悬挂的主要结构,由粗壮的纵拖臂和两根横向连杆组成
纵拖臂和横向连杆构成了一个叉臂的形状纵拖臂和横向连杆构成了一个叉臂的形状

哈弗H6的后悬挂有三根连杆,下面的纵托臂和横向稳定杆构成了下叉臂,上面一根小连杆作用重大,抑制车轮侧倾都靠它,正是有了它减震器才从剪切力的地狱中解脱出来。

横向连杆前面有塑料导流盖横向连杆前面有塑料导流盖

下面一根较大的横向连杆就是一块3mm厚的钢板,上面钻有连接孔,为了降低风阻并保护这块钢板,在它的前面安装了塑料导流盖。

哈弗H6拥有铝制后轴承座,后轮传动轴孔现在装的是轮速传感器哈弗H6拥有铝制后轴承座,后轮传动轴孔现在装的是轮速传感器

哈弗H6的后轴承座是铝制品,这点显得非常高档,四驱版穿过传动轴的孔现在装的是轮速传感器。

从后差速器的位置向车头看,可以看到明显的传动轴通道,直通发动机舱从后差速器的位置向车头看,可以看到明显的传动轴通道,直通发动机
后轮的左右半轴也留出了安装空间后轮的左右半轴也留出了安装空间

哈弗H6的四驱通道已经齐备,即使在前驱版上也能看到为四驱系统留出的空间,包括中央传动轴通道和后差速器通后轮的传动轴通道。

比亚迪S6

比亚迪S6后悬挂比亚迪S6后悬挂
多连杆的概念经常被滥用多连杆的概念经常被滥用

比亚迪S6的后悬挂在官网上被称作麦弗逊配三连杆,我觉得这个称呼还是很写实的。而相同的结构在凯美瑞时代被很多同行称作双连杆、多连杆,当时我怎么数也是三根连杆,而且要说多连杆,这种悬挂没有固定轴承座上部的连杆,和传统意义的多连杆会产生混淆。从整体结构上说,这种后悬挂其实属于麦弗逊,只是下三角臂被三根连杆代替。

S6后悬挂的三根连杆构成了一个平面三角形S6后悬挂的三根连杆构成了一个平面三角形

网上还有很多网友纠结于双连杆还是三连杆,从上图就可以看到明显的三根连杆,前面的纵拖杆从后面是看不到的。这三根连杆构成了一个平面三角形。

麦弗逊悬挂在抵抗侧向力的方面略逊麦弗逊悬挂在抵抗侧向力的方面略逊

和麦弗逊前悬挂一样,由于没有顶住轴承座上方的连杆,在弯道时抵抗车轮侧倾的只有减震器立柱,立柱会受到剪切力的作用,这也是麦弗逊悬挂的最大弊端。

横向连杆可以通过偏心螺丝调整长度横向连杆可以通过偏心螺丝调整长度

但是相对于其他几种悬挂,S6后悬挂的连杆通过偏心螺丝固定,通过调整螺丝座的角度可以改变车轮的倾角和束角,以此可以改变车辆的行驶特性。

连杆直径大约25mm连杆直径大约25mm
看起来粗壮的下摆臂只是融入了弹簧座看起来粗壮的下摆臂只是融入了弹簧座

还有很多对于这种悬挂坚固程度的怀疑,这几根看起来很细的杆的直径达到了25mm,强度足够。有些下控制臂因为带弹簧座的关系所以看起来很粗壮,其实也不过是用2mm厚的钢板冲压而成,体积大一些而已。不过这种圆杆的制造很简便而且价格不高。

比亚迪S6的中央传动轴通道比亚迪S6的中央传动轴通道
两侧后悬挂中间预留的半轴通道两侧后悬挂中间预留的半轴通道

S6的后悬挂也预留了安装四驱系统的空间,传动轴通道非常明显。

后悬挂结构对比总结:

三款车的后悬挂结构各有千秋,各自的取舍也很明显。

CS35作为紧凑级SUV为了保证车内空间的最大化选择了占用空间最小的扭力梁悬挂,在行驶稳定性和抗侧倾的能力上比较出色,操控性完全可以满足一般家庭使用环境,只是舒适性略逊于独立悬挂。如果要推出四驱版需要重新设计整个后悬挂。

H6的后悬挂可以算作多连杆悬挂的范畴,具有良好的车轮抗侧倾性能,弯道中后悬挂支撑力充分,具有较好的车尾循迹性,舒适性比半独立悬挂的扭力梁悬挂出色。整个悬挂为四驱系统留出了充足的安装空间,设计之初即考虑了四驱版的需要。

S6的后悬挂偏向于舒适性,独立悬挂避免了单轮颠簸导致的整车震动,简单的后悬挂结构为后排和后备箱腾出了巨大的空间。同时预留了安装四驱系统的空间,也属于设计初期即考虑四驱系统的类型。

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