汽車懸掛的分類及性能

1、被動懸掛

一般的汽車絕大多數裝有由彈簧和減振器組成的機械式懸掛。由於這種常規懸掛系統內無能源供給裝置，懸掛的彈性和阻尼參數不會隨外部狀態而變化，因而稱這種懸掛為被動懸掛。這種懸掛雖然往往採用參數優化的設計方法，以求盡量兼顧各種性能要求，但在實際上由於最終設計的懸掛參數是不可調節的，所以在使用中很難滿足高的行駛要求。

2.半主動懸掛

半主動懸掛可視為由可變特性的彈簧和減振器組成的懸掛系統，雖然它不能隨外界的輸入進行最優控制和調節，但它可按存貯在計算機內部的各種條件下彈簧和減振器的優化參數指令來調節彈簧的剛度和減振器的阻尼狀態。半主動懸掛又稱無源主動懸掛，因為它沒有一個動力源為懸掛系統提供連續的能量輸入，所以在半主動懸掛系統中改變彈簧剛度要比改變阻尼狀態困難得多，因此在半主動懸掛系統中以可變阻尼懸掛系統最為常見。半主動懸掛系統的最大優點是工作時幾乎不消耗動力，因此越來越受到人們的重視。

3.主動懸掛

主動懸掛是一種具有作功能力的懸掛，通常包括產生力和扭矩的主動作用器（油缸、汽缸、伺服電機、電磁鐵等）、測量元件（如加速度、位移和力感測器等）和反饋控制器等。因此，主動懸掛需要一個動力源（液壓泵或空氣壓縮機等）為懸掛系統提供連續的動力輸入。當汽車載荷、行駛速度、路面狀況等行駛條件發生變化時，主動懸掛系統能自動調整懸掛剛度（包括整體調整和各輪單獨調整），從而同時滿足汽車的行駛平順性，操縱穩定性等各方面的要求，其優點可歸納為如下幾個方面：

（1）懸掛剛度可以設計得很小，使車身具有較低的自然振動頻率，以保證正常行駛時的乘坐舒適性。汽車轉向等情況下的車身側傾，制動、加速等情況下的縱向擺動等問題，由主動懸掛系統通過調整有關車輪懸掛的剛度予以解決。而對於傳統的被動懸掛系統，為同時兼顧到側傾、縱擺等問題，不得不把懸掛剛度設計得較大，因而正常行駛時汽車的乘坐舒適性受到損失。

（2）採用主動懸掛系統，因不必兼顧正常行駛時汽車的乘坐舒適性，可將汽車懸掛抗側傾、抗縱擺的剛度設計得較大，因而提高了汽車的操縱穩定性，即汽車的行駛安全性得以提高。

（3）先進的主動懸掛系統，還能保證在車輪行駛中碰抵磚石之類的障礙物時，懸掛系統在瞬時將車輪提起，避開障礙行進，因而汽車的通過性也得以提高。

（4）汽車載荷發生變化時，主動懸掛系統能自動維持車身高度不變。在各輪懸掛單獨控制的情況下，還能保證汽車在凸凹不平的道路上行駛時，車身穩定。

（5）普通懸掛在汽車制動時，車頭向下俯衝。而裝有某些主動懸掛系統的汽車（如沃爾沃740型小轎車）卻不存在這種情況。制動時，該車尾部下傾，因而可以充分利用後輪與地面間的附著條件，加速制動過程，縮短制動距離。

（6）裝有某些主動懸掛系統的汽車在轉向時，車身不但不向外傾斜，反而向內傾斜，從而有利於轉向時的操縱穩定性。TOP

（7）主動懸掛可使車輪與地面保持良好接觸，即車輪跳離地面的傾向減小，保持與地面垂直，因而可提高車輪與地面間的附著力，使車輪與地面間相對滑動的傾向減小，汽車抗側滑的能力得以提高。輪胎的磨損也得以減輕，轉向時車速可以提高。

（8）在所有載荷工況下，由於車身高度不變，保證了車輪可全行程跳動。而傳統的被動懸掛系統中，當汽車載荷增大時，由於車身高度的下降，車輪跳動行程減少，為不發生運動干涉，不得不把重載時的懸掛剛度設計得偏高，因而輕載時的平順性受到損失。而主動懸掛系統則無此問題。

（9）由於車身高度不變，側傾剛度、縱擺剛度的提高，消除或減少了轉向傳動機構運動干涉而發生的制動跑偏、轉向特性改變等問題，因而可簡化轉向傳動機構的設計。

（10）因車身平穩，不必裝大燈水平自調裝置。

主動懸掛系統的主要缺陷是成本較高，液壓裝置噪音較大，功率消耗較大。

主動懸掛和半主動懸掛系統按其控制方式又可分為機械控制懸掛系統和電子控制懸掛系統。

最早在英國倫敦的公共汽車上用的一種主動懸掛系統，是一種純機械式控制系統。系統中有四個油氣彈簧和高度控制閥，油泵和貯壓器可使供油管路中維持穩定的高壓，四個高度控制閥則分別控制四個油氣彈簧中的油壓，從而控制了四個油氣彈簧的剛度。汽車載荷增大時，高度控制閥動作，油氣彈簧中油壓上升，反之則油壓下降，直至車身高度達到設定值為止。汽車轉向時，外側兩個高度控制閥增大兩個外側油氣彈簧的油壓，內側兩個油氣彈簧油壓則下降，從而維持車身水平，即提高了車身抗側傾能力。制動（或加速）時，則前面兩個（或後面兩個）高度控制閥使前面兩個（或後面兩個）油氣彈簧中的油壓上升，另外兩個油氣彈簧中的油壓下降，維持車身水平，即提高了車身的抗縱擺能力。

為了保證車輪正常跳動時防止高度控制閥誤動作，在高度控制閥與車輪擺臂的連接感測元件中裝有緩衝減振裝置。該緩衝減振裝置的振動特性必須與車輪懸掛的振動特性良好匹配才能保證系統正常工作。這一點完全靠機械振動系統的合理設計來保證。

法國某些雪鐵龍汽車上採用的主動懸掛系統（由英國開發），也是種純機械控制系統，其主要特點是：前橋採用了兩個高度控制閥，兩個油氣彈簧；後橋採用了一個高度控制閥，一個油氣彈簧。兩個前油氣彈簧的液壓缸分別於對角線處的兩個對應的後液力滑柱的下腔相通，兩個後液力滑柱的上腔均與後油氣彈簧的液壓腔相通。主液壓管路中的液壓由油泵和貯壓器維持。

機械控制懸掛系統的特點是結構簡單，成本低，但是機械控制懸掛系統存在著控制功能少，控制精度低，不能適應多種使用工況等問題。所以，近年來隨著電子技術的飛速發展，隨著車用微機、各種感測器、執行元件的可靠性和壽命的大幅度提高，電子控制技術被有效地應用於懸掛系統控制中。

可調式懸掛就是根據車輛不同的需求狀態來對懸掛的高度和軟硬進行調整，從而使車輛處在最佳的形式狀態。當下汽車的可調式懸掛按控制類型可分為三大類。

1、空氣式可調懸掛

空氣式可調懸掛就是指利用空氣壓縮機形成壓縮空氣，並通過壓縮空氣來調節汽車底盤的離地間隙一種懸掛方式。

一般裝備空氣式可調懸掛的車型在前輪和後輪的附近都設有離地距離感測器，按離地距離感測器的輸出信號，行車電腦判斷出車身高度的變化，再控制空氣壓縮機和排氣閥門，使彈簧自動壓縮或伸長，從而起到減震的效果。空氣式可調懸掛中的空氣彈簧的軟硬能根據需要自動調節。當在高速行駛時，空氣懸掛可以自動變硬來提高車身的穩定性，而長時間在低速不平的路面行駛時，行車電腦則會使懸掛變軟來提高車輛的舒適性。代表車型：奧迪A8、賓士S級350 、保時捷卡宴。

空氣式懸掛結構示意圖

2、液壓式可調懸掛

液壓式可調懸掛就是指根據車速和路況，通過增減液壓油的方式調整汽車底盤的離地間隙來實現車身高度升降變化的一種懸掛方式。

內置式電子液壓集成模塊是液壓式可調懸掛的核心，可根據車速、減振器伸縮頻率和伸縮程度的數據信息，在汽車重心附近安裝有縱向、橫向加速度和橫擺陀螺儀感測器，用來採集車身振動、車輪跳動、車身高度和傾斜狀態等信號，這些信號被傳送給行車電腦，行車電腦在根據輸入信號和預先設定的程序操縱前後四個執行油缸工作。通過增減液壓油的方式實現車身高度的升或降，也就是根據車速和路況自動調整離地間隙，從而提高汽車的平順性和操縱穩定性。代表車型：寶馬7系

3、電磁式可調懸掛

電磁式可調懸掛就是指利用電磁反應來實現汽車底盤的高度升降變化的的一種懸掛方式。它可以針對路面情況，在1毫秒時間內作出反應，抑制振動，保持車身穩定，特別是在車速很高又突遇障礙時更能顯出它的優勢。它的反應速度比傳統的懸掛快5倍，即使是在最顛簸的路面，也能保證車輛平穩行駛。

電磁懸掛系統是由行車電腦、車輪位移感測器、電磁液壓桿和直筒減振器組成。在每個車輪和車身連接處都有一個車輪位移感測器，感測器與行車電腦相連，行車電腦又與電磁液壓桿和直筒減振器相連。直筒減振器有別於傳統的液壓減振器，沒有細小的閥門結構，不是通過液體的流動阻力達到減振的目的。電磁減振器中也有減振液，但是，那是一種被稱為電磁液的特殊液體，是由合成的碳氫化合物和微小的鐵粒組成。

平時，磁性金屬粒子雜亂無章地分布在液體里，不起什麼作用。如果有磁場作用，它們就會排列成一定結構，減振液就會變成近似塑料的狀態。減振液的密度可以通過控制電流流量來精確控制，並且是適時連續的控制。電磁式可調懸掛的工作過程是：當路面不平引起車輪跳動時，感測器迅速將信號傳至控制系統，控制系統發出指令，將電信號發送到各個減振器的電子線圈，電流的運動產生磁場，在磁場的作用下，減振器中的電磁液的密度改變，控制車身，達到減振的目的。如此變化說起來複雜，卻可以一秒中進行1000次，可謂瞬間完成。電磁懸掛系統可以快速有效地彌補輪胎的跳動，並擴大懸掛的活動範圍，降低噪音，提高車輛的操控準確性和乘坐舒適性。代表車型：凱迪拉克SLS賽威

圖為凱迪拉克SLS賽威的電磁懸掛系統結構圖
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