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多连杆vs扭力梁,真的那么神乎其神和不堪入目吗?

提及悬挂,相信大家都听说过常见的悬挂:麦弗逊、双叉臂、多连杆、扭力梁等。其中不乏一些厂商的变种但大都几乎本质都属上述其中。最热门的话题就是扭力梁与多连杆之间的争论,非独立悬挂和独立悬挂之间的较量。大多数人认为非独立式悬挂已经不属于现今时代的舞台了,不符合现代汽车的需求,双叉臂和多连杆才是王道。但对于悬挂来说,最重要的是厂家的调教,厂家的调教直接决定了这辆车的驾驶特性。各类悬挂理论上的优缺点也并非绝对,比如保时捷的前悬一直坚持大家口中“结构简单”的麦弗逊悬挂,宝马也十分青睐,但是这两个品牌的运动调性是大家心照不宣的。因为各家的厂家会针对不同悬挂的缺点做优化。所以判断一台车的悬挂是否舒适,操控是否优秀,还是需要切身体验。现在我们来聊一聊扭力梁和多连杆之间的差异。

扭力梁(Torsion Beam)

非独立式悬挂,用一根梁连接左右车轮,代表其中一侧车轮的跳动会影响另一侧的车轮,影响舒适性和操控性。

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多连杆(Multilink)

由双A臂衍生出的多连杆式悬挂,连杆之间以橡胶衬套或球面接头(关节)衔接,拥有更大的自由度应付路况。

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连杆多或少的差异

扭力梁悬挂的两侧设置拖曳臂,使悬挂呈工字形状。拖曳臂前端直接跟车体结合,由后端带动悬挂。由于横梁与拖曳臂是牵制在一起,强大的刚性足够扮演防倾杆的角色。当两侧的拖曳臂相对作出上下移动时,会扭转来提供悬挂的侧倾角度。简单的构造,自然缩减制造成本和维修费,使用空间也小,因此使用扭力梁的车款,后尾箱的内轮拱占据空间比多连杆小,但车轮跳动时容易互相牵连,贴地性就变差,过弯的稳定也受影响。

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扭力梁悬挂常伴随着两侧的拖曳臂与车体相接,横梁被当作横向定位的连杆。因使用空间小,在小型车款的后轴很常见到这种悬挂,实现空间最大化。

由双A臂进化的多连杆悬挂,构造跟双A臂极为相似不易辨认,多以原厂公布为准。与扭力梁悬挂的最大不同是,多连杆的支臂可以独立运作,大大减缓路面的冲击。以三到五连杆居多的多连杆悬挂,能调整几何变化的自由度更高,使赛车队中的工程师能利用电脑模拟悬挂的动态作出更细腻地调校来提高过弯的稳定性。尤其越野赛车中,非常需要能自行调整定位的多连杆,以适应路况多变的越野操驾。而在高级房车中对舒适性和操控性的要求甚高,多连杆也吸引更多车厂投入研究,但复杂的结构对塑造空间最大化的小型车来说是不利的。

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多连杆悬挂为缔造更佳的乘坐舒适和操控,设定每根连杆有不同的长度和角度,作出更连续的动作来保持轮胎贴地,多半使用在性能车和高级房车。

悬挂如何影响定位

悬挂的种类决定车轮的外倾角、后倾角和内倾角定位,并能决定一些上限。只要其中一项调整不正确就会造成轮胎偏磨耗,影响操驾。而前束角也是非常重要的一环,从前轮上方来看,是车轮与车辆前进方向的夹角,呈现内八的形态,目的是让前束角的侧向力和外倾角的侧倾推力相互抵消,也就是说抵消外倾角的外滚作用,减少轮胎磨耗和提高行车的前进力。而市面上的前驱/后驱车多设定为内八形态(toe-in)配合正外倾角,用于一般道路行驶;而赛车会被调整成外八形态(toe-out)配合负外倾角,提高车尾的稳定性。

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用在前轴的多连杆,有推杆的加持下,受到前后力量(加速和刹车的力)或侧向力时能自行调整最合适的前束角,强化车子的稳定性。

虽然扭力梁在操控感上不及多连杆,但在定位中仍有它的优点。当左右轮跳动时,靠横梁牵扯在一起,使外倾角和前束角不会被改变,轮胎磨耗变小。此外,在作车高降低时,不容易改变轮胎的角度,亦能保证操控性。而多连杆最大的优点,在于调校其中一根连杆的角度时,不会影响其他连杆的参数,方便车队调校,达到赛车的最佳状态,相对于双A臂其调校的自由度更高了。多连杆受力时能自行调整外倾角和内倾角以保持轮胎贴地性外,也能自行调整前束角,对提高前行的稳定性更上一层。

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此外,扭力梁相当于做硬性连接,它虽然不独立但并没有那么不堪。我们会发现很多采用独立悬挂的汽车,车主也会加装各类底盘件,顶把、防倾杆等等,甚至赛车上用到的防滚架。无论是位于连接塔顶之间的顶把、防倾杆李子串、还是防滚架都是起到加强刚性的作用。只是你要去打破一个平衡建立一个新的平衡,但其中的奥妙牵一发动全身。

虽然它并没有那么不堪,但是缺点是存在的。当左右轮跳动不一致时,很难做到像多连杆精准的车轮角度变化,且简单的构造使设定的自由度较小,操控的安定性也较差。

扭力梁的进化

经过多年的努力,目前许多车厂的扭力梁已经优化不少,透过横梁本身的弹性,使左右轮的动作有一定的自由度。再说横梁与轮轴线的距离设定能影响操控和舒适,间接改变车轮的角度,趋近独立式悬挂的优势,加上有推杆的强化,也能达到不错的性能表现,几乎是小型掀背车的标配。

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扭力梁的结构非常坚固,变形率非常低,不但能确保轴承不会位移,也能减少接头上的损坏,对于看重控制成本的小车,选用扭力梁悬挂当然是不错的选择。

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刚性上的差异

扭力梁的结构本体非常坚固耐用,变形率很低,所以对接头的磨损相对比较少,但重量不轻,面对颠簸的路面时,悬挂的上下移动产生的惯性很大,避震器无法很精确地吸收能量,不容易达到很高舒适性和操控性的要求。当其中一轮压到石头向上升起时,会拉扯另一轮胎作横向位移,造成车尾会有轻微的摆动。但为何都是小车在使用?最主要的原因在于研发成本低和时程短,简单地构造容易组装。此外,因为非独立悬挂的高刚性特点,皮卡车和部分越野车会采用这款作为后悬挂来提高承载量。

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虽然很重的扭力梁无法精准的避震,但高刚性也提升耐用度,是很多车厂推出市售前驱车的首选。

作为独立悬挂的多连杆有很高的灵活度和很大的改装空间,但刚性不比扭力梁强大,每根连杆的接头受力很大,磨损的概率也越大,从而提高保养成本。因此,若要达到扭力梁的耐用度,在研发过程中,用料和结构要非常讲究,才不会让连杆变形,也直接在价格上翻倍。扭力梁也并非操控的杀手,其结构也能维持良好的高速稳定性,只不过在弯道上不是多连杆的对手,所以搭载非独立悬挂没有一定比独立悬挂差。

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相信看到这里大家也能够了解它们各自的特点了。说到底车子的悬挂形式的好坏只是表面的,除此之外车身的配重也是关键,决定了载荷分配。而车子产生什么样的特性也都是厂商通过调校决定的,比如四轮定位中正前束会使你打方向时多一些矿量,安全系数高一些;负前束会让你的转向十分精准,但也同时会因为车身受力产生侧向滑移角而带来更大的风险。综合来说要达到好的操控还是要看厂商的调校。

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