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|列兵
一般來說,汽車的懸掛系統(tǒng)分為非獨立懸掛和獨立懸掛兩種,非獨立懸掛的車輪裝在一根整體車軸的兩端,當一邊車輪跳動時,另一側車輪也相應跳動,使整個車身振動或傾斜;獨立懸掛的車軸分成兩段,每只車輪由螺旋彈簧獨立安裝在車架下面,當一邊車輪發(fā)生跳動時,另一邊車輪不受影響,兩邊的車輪可以獨立運動,提高了汽車的平穩(wěn)性和舒適性。
由于現(xiàn)代人對車子乘坐舒適性及操縱安定性的要求愈來愈高,所以非獨立懸掛系統(tǒng)已漸漸被淘汰。而獨立懸掛系統(tǒng)因其車輪觸地性良好、乘坐舒適性及操縱安定性大幅提升、左右兩輪可自由運動,輪胎與地面的自由度大,車輛操控性較好等優(yōu)點目前被汽車廠家普遍采用。常見的獨立懸掛系統(tǒng)有多連桿式懸掛系統(tǒng)、麥佛遜式懸掛系統(tǒng)、拖曳臂式懸掛系統(tǒng)等等。
因為車身下方的空間使汽車看起來好像是懸浮在半空中,要如何將看似懸浮在半空中的車身與接觸地面的車輪結合呢?這個結合的裝置就是懸掛系統(tǒng)。
懸掛系統(tǒng)除了要支撐車身的重量之外,還負有降低行駛時的震動,以及車輛行駛的操控性能等重責大任。
懸掛系統(tǒng)是如何神奇的發(fā)揮功能去降低行駛時的震動,以及車輛行駛的操控性能呢?原來就是在懸掛系統(tǒng)中包含了避震器、彈簧、防傾桿、連桿等機件。
在車輪與車體之間,便是所謂的懸掛系統(tǒng),擔負起承載車體并吸收震動的工作,提供最佳的乘坐舒適性。圖中為Toyota最新車型Wish的懸掛系統(tǒng),采前方獨立麥佛遜結構、后方ETA Beam結構,提供最大的車室空間。
一、彈簧:
用來緩沖震動的裝置。利用彈簧的變型來吸收能量。常見的彈簧型式為「圈形彈簧」,其它被使用在汽車上的彈簧還有「板片彈簧」和「扭力桿彈簧」二種。
二、避震器:
用來緩沖震動,并且吸收能量的裝置。避震器內部藉由液體或氣體產生壓力來推動閥體,以吸收震動的能量,并且減緩震動的作用。采用氣壓方式的避震器,其價格一般都比采用油壓方式者高。少部份高價位的避震器會采取液、氣壓共享的設計。
三、防傾桿:
將類似ㄇ字形的桿件的二端分別連結在左、右懸掛裝置上面,當左、右側的輪子分別上下移動時,會產生扭力并使桿件自體產生扭轉,利用桿件受力所產生的反作用力去使車子的左、右二邊維持相近的高度。
因此「防傾桿」亦稱為「扭力桿」、「防傾扭力桿」、「平衡桿」、「扭力平衡桿」、「平穩(wěn)桿」等等名稱.
四、連桿:
用來連結車輪與車身的桿子。連桿的形狀可以是一支外形簡單的圓桿,也可能是以鋼板制成的一個結構體。
在了解懸掛系統(tǒng)的基本元素之后,你也可以和汽車工程師一樣的設計組合出一套懸掛系統(tǒng)。我們將在后續(xù)的單元中為各位說明各種懸掛系統(tǒng)的功能與特性。
現(xiàn)有常用懸掛系統(tǒng)
?。ㄒ唬┓仟毩覓煜到y(tǒng) 非獨立懸掛系統(tǒng)的結構特點是兩側車輪由一根整體式車架相連,車輪連同車橋一起通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身的下面。非獨立懸掛系統(tǒng)具有結構簡單、成本低、強度高、保養(yǎng)容易、行車中前輪定位變化小的優(yōu)點,但由于其舒適性及操縱穩(wěn)定性都較差,在現(xiàn)代轎車中基本上已不再使用,多用在貨車和大客車上。
?。ǘ┆毩覓煜到y(tǒng) 獨立懸掛系統(tǒng)是每一側的車輪都是單獨地通過彈性懸掛系統(tǒng)懸掛在車架或車身下面的。其優(yōu)點是:質量輕,減少了車身受到的沖擊,并提高了車輪的地面附著力;可用剛度小的較軟彈簧,改善汽車的舒適性;可以使發(fā)動機位置降低,汽車重心也得到降低,從而提高汽車的行駛穩(wěn)定性;左右車輪單獨跳動,互不相干,能減小車身的傾斜和震動。不過,獨立懸掛系統(tǒng)存在著結構復雜、成本高、維修不便的缺點?,F(xiàn)代轎車大都是采用獨立式懸掛系統(tǒng),按其結構形式的不同,獨立懸掛系統(tǒng)又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸掛系統(tǒng)等。
?。ㄈM臂式懸掛系統(tǒng) 橫臂式懸掛系統(tǒng)是指車輪在汽車橫向平面內擺動的獨立懸掛系統(tǒng),按橫臂數(shù)量的多少又分為雙橫臂式和單橫臂式懸掛系統(tǒng)。 單橫臂式具有結構簡單,側傾中心高,有較強的抗側傾能力的優(yōu)點。但隨著現(xiàn)代汽車速度的提高,側傾中心過高會引起車輪跳動時輪距變化大,輪胎磨損加劇,而且在急轉彎時左右車輪垂直力轉移過大,導致后輪外傾增大,減少了后輪側偏剛度,從而產生高速甩尾的嚴重工況。單橫臂式獨立懸掛系統(tǒng)多應用在后懸掛系統(tǒng)上,但由于不能適應高速行駛的要求,目前應用不多。 雙橫臂式獨立懸掛系統(tǒng)按上下橫臂是否等長,又分為等長雙橫臂式和不等長雙橫臂式兩種懸掛系統(tǒng)。等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng)在車輪上下跳動時,能保持主銷傾角不變,但輪距變化大(與單橫臂式相類似),造成輪胎磨損嚴重,現(xiàn)已很少用。對于不等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng),只要適當選擇、優(yōu)化上下橫臂的長度,并通過合理的布置、就可以使輪距及前輪定位參數(shù)變化均在可接受的限定范圍內,保證汽車具有良好的行駛穩(wěn)定性。目前不等長雙橫臂式懸掛系統(tǒng)已廣泛應用在轎車的前后懸掛系統(tǒng)上,部分運動型轎車及賽車的后輪也采用這一懸掛系統(tǒng)結構。
?。ㄋ模┒噙B桿式懸掛系統(tǒng) 多連桿式懸掛系統(tǒng)是由(3—5)根桿件組合起來控制車輪的位置變化的懸掛系統(tǒng)。多連桿式能使車輪繞著與汽車縱軸線成二定角度的軸線內擺動,是橫臂式和縱臂式的折衷方案,適當?shù)剡x擇擺臂軸線與汽車縱軸線所成的夾角,可不同程度地獲得橫臂式與縱臂式懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點,能滿足不同的使用性能要求。多連桿式懸掛系統(tǒng)的主要優(yōu)點是:車輪跳動時輪距和前束的變化很小,不管汽車是在驅動、制動狀態(tài)都可以按司機的意圖進行平穩(wěn)地轉向,其不足之處是汽車高速時有軸擺動現(xiàn)象。
?。ㄎ澹┛v臂式懸掛系統(tǒng) 縱臂式獨立懸掛系統(tǒng)是指車輪在汽車縱向平面內擺動的懸掛系統(tǒng)結構,又分為單縱臂式和雙縱臂式兩種形式。單縱臂式懸掛系統(tǒng)當車輪上下跳動時會使主銷后傾角產生較大的變化,因此單縱臂式懸掛系統(tǒng)不用在轉向輪上。雙縱臂式懸掛系統(tǒng)的兩個擺臂一般做成等長的,形成一個平行四桿結構,這樣,當車輪上下跳動時主銷的后傾角保持不變。雙縱臂式懸掛系統(tǒng)多應用在轉向輪上。
?。T式懸掛系統(tǒng) 燭式懸掛系統(tǒng)的結構特點是車輪沿著剛性地固定在車架上的主銷軸線上下移動。燭式懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點是:當懸掛系統(tǒng)變形時,主銷的定位角不會發(fā)生變化,僅是輪距、軸距稍有變化,因此特別有利于汽車的轉向操縱穩(wěn)定和行駛穩(wěn)定。但燭式懸掛系統(tǒng)有一個大缺點:就是汽車行駛時的側向力會全部由套在主銷套筒的主銷承受,致使套筒與主銷間的摩擦阻力加大,磨損也較嚴重。燭式懸掛系統(tǒng)現(xiàn)已應用不多。
?。ㄆ撸湼ミd式懸掛系統(tǒng) 麥弗遜式懸掛系統(tǒng)的車輪也是沿著主銷滑動的懸掛系統(tǒng),但與燭式懸掛系統(tǒng)不完全相同,它的主銷是可以擺動的,麥弗遜式懸掛系統(tǒng)是擺臂式與燭式懸掛系統(tǒng)的結合。與雙橫臂式懸掛系統(tǒng)相比,麥弗遜式懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點是:結構緊湊,車輪跳動時前輪定位參數(shù)變化小,有良好的操縱穩(wěn)定性,加上由于取消了上橫臂,給發(fā)動機及轉向系統(tǒng)的布置帶來方便;與燭式懸掛系統(tǒng)相比,它的滑柱受到的側向力又有了較大的改善。麥弗遜式懸掛系統(tǒng)多應用在中小型轎車的前懸掛系統(tǒng)上,保時捷911、國產奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸掛系統(tǒng)均為麥弗遜式獨立懸掛系統(tǒng)。雖然麥弗遜式懸掛系統(tǒng)并不是技術含量最高的懸掛系統(tǒng)結構,但它仍是一種經久耐用的獨立懸掛系統(tǒng),具有很強的道路適應能力。
(八)主動懸掛系統(tǒng) 主動懸掛系統(tǒng)是近十幾年發(fā)展起來的、由電腦控制的一種新型懸掛系統(tǒng)。它匯集了力學和電子學的技術知識,是一種比較復雜的高技術裝置。例如裝置了主動懸掛系統(tǒng)的法國雪鐵龍桑蒂雅,該車懸掛系統(tǒng)系統(tǒng)的中樞是一個微電腦,懸掛系統(tǒng)上的5種傳感器分別向微電腦傳送車速、前輪制動壓力、踏動油門踏板的速度、車身垂直方向的振幅及頻率、轉向盤角度及轉向速度等數(shù)據(jù)。電腦不斷接收這些數(shù)據(jù)并與預先設定的臨界值進行比較,選擇相應的懸掛系統(tǒng)狀態(tài)。同時,微電腦獨立控制每一只車輪上的執(zhí)行元件,通過控制減振器內油壓的變化產生抽動,從而能在任何時候、任何車輪上產生符合要求的懸掛系統(tǒng)運動。因此,桑蒂雅轎車備有多種駕駛模式選擇,駕車者只要扳動位于副儀表板上的“正?!被颉斑\動”按鈕,轎車就會自動設置在最佳的懸掛系統(tǒng)狀態(tài),以求最好的舒適性能。 主動懸掛系統(tǒng)具有控制車身運動的功能。當汽車制動或拐彎時的慣性引起彈簧變形時,主動懸掛系統(tǒng)會產生一個與慣力相對抗的力,減少車身位置的變化。例如德國奔馳2000款Cl型跑車,當車輛拐彎時懸掛系統(tǒng)傳感器會立即檢測出車身的傾斜和橫向加速度。電腦根據(jù)傳感器的信息,與預先設定的臨界值進行比較計算,立即確定在什么位置上將多大的負載加到懸掛系統(tǒng)上,使車身的傾斜減到最小。
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