扭转梁悬架和E型四连杆悬架对比分析

许晓楠，田晓雪

扭转梁悬架和E型四连杆悬架对比分析

许晓楠1，田晓雪2

（1.咸阳职业技术学院，陕西 西安 712000；2.安徽职业技术学院，安徽 合肥 230011）

乘用车后悬架类型较多，主流车后悬架大量采用的是扭转梁悬架和E型四连杆悬架，但两种悬架形式在布置空间、价格、性能等方面均存在一定区别。文章从结构、承载能力、性能等维度对主流车常见的两种后悬架结构——扭转梁悬架和E型四连杆悬架进行对比分析。结果可知，扭转梁悬架仅在后备箱空间、轮胎磨损方面有优势，而E型四连杆悬架在承载能力、四驱空间、操纵稳定性、平顺性方面都具有优势。建议成本优先的A0、A级车采用经济型扭转梁悬架；操稳和舒适优先的A、B级车采用成本较高的E型四连杆悬架。该分析结论为汽车研发期间后悬架类型的选择提供了一定的参考依据。

扭转梁悬架；E型四连杆悬架；承载能力；K&C特性

悬架是汽车车身与车轮之间弹性连接的总成，负责传递车身和车轮之间的一切力和力矩，是影响汽车操纵稳定性和平顺性能的重要因素之一。常见的后悬架类型主要有扭转梁悬架、E型四连杆悬架、五连杆独立悬架以及刚性桥悬架[1]。扭转梁悬架和E型四连杆悬架被主流车大量采用，由于两种悬架同属于纵臂类悬架，经常被用于同一个汽车开发平台。

本文从多个维度对两种悬架进行对比分析，以期为汽车研发时的后悬架类型选择提供一定的参考依据。

1 两种悬架标杆车应用情况

以轴距为横坐标，后轮距为纵坐标，整理扭转梁悬架与E型四连杆悬架的标杆车应用情况，如图1所示。

图1 两种悬架标杆车尺寸分布

（资料来源：汽车之家）

由图1可知，扭转梁悬架具有短轴距、小轮距的特点，主要应用于A0、A级车型；E型四连杆具有长轴距、大轮距的特点，主要应用于A、B级车型，是目前主流后悬架型式。

2 结构对比分析

2.1 四驱空间

扭转梁悬架和E型四连杆悬架两驱、四驱对比图分别如图2所示。

结合图2可知，由于扭转梁悬架自身结构的缺陷性导致其不易搭载四驱，布置四驱结构时，扭梁及减振器结构都要作出必要的避让，增加扭梁制造难度与制造成本，不利于整车轻量化，同时会增加簧下质量，不利于整车操纵稳定性。E型四连杆悬架通过副车架与车身连接，三根横向控制臂和一端连接转向节一端连接副车架，容易对四驱结构作出避让，布置电机、减速器、半轴和排气相对方便。

图2 两驱、四驱对比图

2.2 后备箱空间

以后轮距为横坐标，后备箱宽度为纵坐标，整理扭转梁悬架和E型四连杆悬架后备箱空间对比数据，如图3所示。

图3 两种悬架后备箱宽度对比

（资料来源：汽车之家）

如图3所示，E型四连杆悬架零部件较多，整体尺寸较大，上控制臂导致悬架垂直方向尺寸增加，降低了后备箱的空间利用率，同时对后地板的布置产生一定影响。扭转梁悬架结构简单、零部件少，水平方向尺寸和垂直方向尺寸都比较小，给后备箱留出更大的空间。因此，扭转梁悬架以较小的轮距，可以提供与大轮距的E型四连杆悬架相当的后备箱空间。

2.3 悬架结构调节

扭转梁悬架和E型四连杆悬架如图4所示，整理两种悬架结构对比参数，如表1所示。

如图4所示，扭转梁由于结构的限制，无法完全实现车轮参数补偿功能。E型四连杆悬架连杆、衬套数量多，在悬架设计时，可以针对不同车型进行相应的匹配和调校，同时用户可以根据车辆实际使用情况，通过调整结构对车轮参数进行补偿，能够精确的控制车轮与地面接触的角度，最大限度发挥轮胎抓地力，提高整车操控极限[2]。

图4 扭转梁&E型四连杆悬架图示

表1 两种悬架结构对比

3 承载能力对比

一般可用簧上质量与簧下质量的比值来表示车辆承载能力，通过整理标杆车实测数据，两种悬架承载能力对比如图5所示。

由图5可知，E型四连杆悬架较小的簧下质量能承受较高的簧上质量，承载能力更优[3]。同时，E型四连杆悬架能够通过搭载铝制转向节及铝制摆臂，进一步减轻簧下质量，实现整车轻量化。

4 K&C特性分析

通过整理搭载扭转梁后悬架和E型四连杆后悬架的标杆车K&C实测报告，对比分析两种后悬架的关键K&C特性。

4.1 轮跳前束

两种悬架反向轮跳前束对比曲线如图6所示，扭转梁悬架由于其半独立悬架的特点，在反向轮跳时左右车轮的前束差异较大。因此，会造成车辆左右车轮磨损不一致，同时会导致左右转向特性差异，使其操稳容易受到不平路面的影响[4]。

图6 两种悬架反向轮跳前束对比曲线

4.2 轮跳外倾

两种悬架平行轮跳外倾对比曲线如图7所示，扭转梁悬架由于其半独立悬架的特点，行车时轮胎外倾变化较小，轮胎磨损较小。但当车辆在不平路面行驶时，轮胎会倾斜，无法充分保证轮胎的抓地力，不利于车辆操稳性[4]。

图7 两种悬架平行轮跳外倾对比曲线

4.3 侧向力前束

两种悬架侧向力前束对比曲线整理如图8所示，在扭转梁悬架转向过程中，由于纵臂与车身连接处橡胶衬套发生纵向变形，导致悬架产生轴转向，趋于过多转向，一般通过增大前悬负前束来弥补。E型四连杆悬架受到侧向力时使后外轮向正前束变化，后内轮向负前束变化，具有不足转向趋势，具备更好的整车操稳性[5]。

图8 两种悬架侧向力前束对比曲线

4.4 纵向力前束

两种悬架纵向力前束对比曲线如图9所示，两种后悬架均应用于横置前驱，对于后轮则重点关注制动性能。在汽车制动过程中，期望后轮有弱正前束变化，以提高制动稳定性[5]。因此，E型四连杆制动稳定性较好。

图9 两种悬架纵向力前束对比曲线

4.5 侧倾中心高度

两种悬架侧倾中心高度对比曲线如图10所示，扭转梁悬架随轮跳变化，侧倾中心升高且变化率较大，对轮胎磨损不利，且容易导致车身举升效应影响操稳。E型四连杆悬架侧倾中心高随轮跳变化小，有利于整车操纵稳定性[4]。

4.6 纵向刚度

两种悬架纵向刚度对比曲线如图11所示，车辆在行驶过程中，受到凹凸不平的路面冲击时，衬套弹性变形，引起轮心处纵向位移。较低的悬架纵向刚度利于轮心较大的纵向位移，从而提升车辆的平顺性。因此，E型四连杆具有较小的纵向刚度，振动舒适性优于扭转梁悬架[4]。

图10 两种悬架侧倾中心高度对比曲线

图11 两种悬架纵向刚度对比曲线

4.7 轮心退让

两种悬架轮心退让对比曲线如图12所示，E型四连杆悬架具有不足转向趋势，一般纵臂安装点高度高于后轮心高度，遇到障碍物时，轮心适当退让，具有较好的后排舒适性。由于扭转梁的轴转向效应会使车辆具有过多转向趋势，不利于操纵稳定性，一般使扭转梁纵臂安装点高度低于后轮心高度。转向时，增加与轴转向相反的车轮运动趋势，提高扭转梁不足转向度，但是遇到障碍物时，会导致舒适性欠佳[4]。

图12 两种悬架轮心退让对比曲线

4.8 振动过滤

轮胎受到纵向路面冲击时，悬架吸收部分振动后传递至车身，不同悬架传递路径不同，扭转梁振动传递路径为“轮胎－纵臂衬套－车身”；E型四连杆振动传递路径依次为“轮胎－纵臂衬套－车身”或“轮胎－横臂衬套－副车架衬套－车身”。

E型四连杆悬架横臂衬套可吸收更多的振动，且副车架衬套为其提供二次过滤，提高噪声、振动与粗糙度（Noise, Vibration, Harshness, NVH）性能的同时提升了乘坐舒适性。结合上述分析项目，整理两种悬架的对比分析评价，如表2所示。

表2 两种悬架对比分析评价表

5 总结

通过对比可知，扭转梁悬架仅在后备箱空间、轮胎磨损方面有优势，而E型四连杆悬架在承载能力、四驱空间、操纵稳定性、平顺性方面都具有优势。建议成本优先的A0、A级车采用经济型扭转梁悬架；操稳和舒适优先的A、B级车采用成本较高的E型四连杆悬架。

[1] 吉林大学汽车工程系.汽车构造[M].北京:人民交通 出版社,2013.

[2] 王霄锋.汽车悬架和转向系统设计[M].北京:清华大学出版社,2015.

[3] 古亮.某SUV多连杆与扭力梁后悬架KC特性对比分析及对整车操稳性影响研究[D].柳州:广西科技大学,2013.

[4] GILLESPIE T.车辆动力学基础[M].北京:清华大学出版社,2006.

[5] 田中灵,高大威,方平,等.基于K＆C试验台的扭力梁与多连杆悬架研究[J].上海:上海理工大学学报,2019, 41(6):552-556.

Comparative Analysis of Turning Beam Suspension and E-type Four-link Suspension

XU Xiaonan1, TIAN Xiaoxue2

( 1.Xianyang Polytechnic Institute, Xi'an 712000, China;2.Anhui Vocational and Technical College, Hefei 230011, China )

There are many types of rear suspension for passenger cars, and a large number of mainstream rear suspension are torsion beam suspension and E-type four-link suspension, but there are certain differences between the two suspension forms in terms of layout space, price and performance.This paper compares and analyzes the two common rear suspension structures of mainstream vehicles, torsion beam suspension and E-type four-link suspension from the dimensions of structure, bearing capacity and performance. The results show that the turning beam suspension has advantages only in terms of trunk space and tire wear, while the E-type four-link suspension has advantages in bearing capacity, four-wheel drive space, handling stability and ride comfort. It is suggested that A0 and A class vehicles with cost priority should adopt economical torsion beam suspension. The A and B class, which prioritizes stability and comfort, use the more expensive E-type four-link suspension.The conclusion of this analysis provides a certain reference for the selection of the rear suspension type during automobile research and development.

Torsion beam suspension; E-type four-link suspension;Bearing capacity;K&C charac- teristic

U463.99

A

1671-7988(2023)21-85-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.021.018

许晓楠（1989－），女，硕士，工程师，研究方向为汽车底盘性能，E-mail:791967470@qq.com。