目前流行的三類汽車懸掛系統(tǒng)
外表看似簡單的懸掛系統(tǒng)綜合多種作用力,決定著轎車的穩(wěn)定性、舒適性和安全性,是現(xiàn)代轎車十分關(guān)鍵的部件之一。
汽車懸掛系統(tǒng)主要包括3部分:彈性元件、減震器和傳力裝置,分別起緩沖、減震和傳力作用。其中彈性元件多指螺旋彈簧,它只承受垂直載荷,緩和及抑制不平路面對車體的沖擊,具有占用空間小,質(zhì)量小,無需潤滑的優(yōu)點,但沒有阻尼作用。減震器是懸掛系統(tǒng)中最精密和復雜的機械構(gòu)件,主要作用是快速衰減車身振動,保證行駛的平穩(wěn)性和舒適性。傳力裝置是指叉形剛架、轉(zhuǎn)向節(jié)等元件,用來傳遞縱向力、側(cè)向力及力矩,并保證車輪相對于車架有確定的相對運動規(guī)律。
汽車懸掛系統(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(cè)車輪也相應跳動,使整個車身振動或傾斜,汽車的平穩(wěn)性和舒適性較差,但由于構(gòu)造較簡單,承載力大,目前仍有部分轎車的后懸掛采用這種形式: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,提高了汽車的平穩(wěn)性和舒適性,F(xiàn)代轎車大都采用獨立懸掛系統(tǒng),下面介紹的幾種當今流行的懸掛系統(tǒng)都屬于這一類懸掛。
麥弗遜式懸掛系統(tǒng)
麥弗遜(Macphersan)式懸掛系統(tǒng)是當今最流行的獨立懸掛之一,一般用于轎車的前輪。它主要由螺旋彈簧和減震器組成,減震器可以避免螺旋彈簧受力時偏移,限制彈簧只能作上下方向的振動,并可通過減震器行程的長短,設定懸掛的軟硬程度。麥弗遜式懸掛的優(yōu)點是體積小,可有效擴大車內(nèi)乘坐空間,同時提供優(yōu)良的乘坐舒適性,但由于構(gòu)造為直筒式,對水平于地面的沖擊力缺乏抑制,制動時車身“點頭”現(xiàn)象較為嚴重。麥弗遜式懸掛是隨著前置前驅(qū)
(FF)車型的出現(xiàn)而誕生的。這種車型不僅要求發(fā)動機橫向放置,而且還要增加變速箱、差速器、驅(qū)動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向機構(gòu),為此,一個名為麥弗遜的工程師設計出了更加節(jié)省空間的懸掛,以符合汽車的發(fā)展需求。
麥弗遜是美國伊利諾斯州人,1924年進入通用汽車公司做設計師。他對設計小型轎車非常感興趣,目標是將這種4座轎車的質(zhì)量控制在0.9噸以下,軸距控制在2.74米以內(nèi),設計的關(guān)鍵就是懸掛系統(tǒng)。麥弗遜一改當時盛行的板簧與扭桿彈簧的前懸掛方式,創(chuàng)造性地將減振器和螺旋彈簧組合在一起,裝在前軸上。實踐證明這種懸掛形式構(gòu)造簡單,體積小,而且操縱性很好,被行家譽為經(jīng)典設計。
空氣懸掛系統(tǒng)
隨著全球能源危機日益嚴重,人們開始抬起百年來一直向地下探寶的眼睛,仰望天空,方才發(fā)現(xiàn)頭頂上就有取之不竭的能源——太陽能。
一輛高品質(zhì)的SUV既要擁有轎車的舒適性,又要兼顧越野車的通過性能,空氣懸掛系統(tǒng)是實現(xiàn)這目標的最佳選擇。
空氣懸掛主要由控制電腦、空氣泵、儲壓罐、氣動前后減震器和空氣分配器等組成。其功能主要有3個:控制車身的水平運動:調(diào)節(jié)車身的水平高度:調(diào)節(jié)減震器的軟硬程度。其中,前兩項功能是相互聯(lián)系的,分為3個狀態(tài):1、關(guān)閉保持狀態(tài)。當車輛被舉升器舉起,離開地面時,空氣懸掛系統(tǒng)將關(guān)閉相關(guān)的電磁閥,同時電腦記憶車身高度,使車輛落地后保持原來高度:2、正常狀態(tài),即發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)。行車過程中,若車身高度變化超過一定范圍,空氣懸掛系統(tǒng)將每隔一段時間調(diào)整車身高度:3、喚醒狀態(tài)。當空氣懸掛系統(tǒng)被遙控鑰匙、車門開關(guān)或行李廂蓋開關(guān)喚醒后,系統(tǒng)將通過車身水平傳感器檢查車身高度。如果車身高度低于正常高度一定程度,儲氣罐將提供壓力使車身升至正常高度。同時,空氣懸掛可以調(diào)節(jié)減震器軟硬度,包括正常、微軟及硬態(tài)3個狀態(tài),駕駛者可以通過車內(nèi)的控制鈕進行控制。
5連桿后懸掛、4連桿前懸掛系統(tǒng)
5連桿后懸架系統(tǒng)從1997年才開始應用。顧名思義,該系統(tǒng)包含5條連桿,分別為控制臂、后置定位臂、上臂、下臂和前置定位臂,其中控制臂可以調(diào)整后輪前束。5連桿懸掛的優(yōu)點是構(gòu)造簡單、重量輕,減少懸掛系統(tǒng)占用的空間。
5連桿后懸掛能實現(xiàn)主銷后傾角的最佳位置,大幅度減少來自路面的前后方向力,從而改善加速和制動時的平順性和舒適性,同時也保證了直線行駛的穩(wěn)定性,因為由螺旋彈簧拉伸或壓縮導致的車輪橫向偏移量很小,不易造成非直線行駛。
在車輛轉(zhuǎn)彎或制動時,5連桿后懸掛結(jié)構(gòu)可使后輪形成正前束,提高了車輛的控制性能,減少轉(zhuǎn)向不足的情況。同時緊湊的結(jié)構(gòu)增加了后排座椅和行李廂空間。由于這種懸架優(yōu)點顯著,易于調(diào)整,因而受到廣泛的歡迎。
全新的4連桿前懸掛系統(tǒng)多用于豪華轎車,它通過運動學原理巧妙地將牽引力、制動力和轉(zhuǎn)向力分離,同時賦予車輛精確的轉(zhuǎn)向控制。大眾Phaeton的4連桿前懸掛系統(tǒng)包括鋼質(zhì)支撐臂和鋁制限制臂。每一個軸的連接處設有滾珠,以減小橫向和縱向的摩擦力。桿件的振動則通過大量橡皮/金屬軸承吸收,一個液壓吸收系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。
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