懸架

懸架

懸架是汽車的車架與車橋或車輪之間的一切傳力連接裝置的總稱_其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭_並且緩沖由不平路面傳給車架或車身的沖擊力_並衰減由此引起的震動_以保證汽車能平順地行駛.

懸架概念

典型的懸架結構由彈性元件、導向機構以及減震器等組成_個別結構則還有緩沖塊、橫向穩定桿等.彈性元件又有鋼板彈簧、空氣彈簧、螺旋彈簧以及扭桿彈簧等形式_而現代轎車懸架多采用螺旋彈簧和扭桿彈簧_個別高級轎車則使用空氣彈簧.

零件功能：

（1）減振器

功能: 減振器是產生阻尼力的主要元件_其作用是迅速衰減汽車的振動_改善汽車的行駛平順性_增強車輪和地面的附著力.另外_減振器能夠降低車身部分的動載荷_延長汽車的使用壽命.目前在汽車上廣泛使用的減振器主要是筒式液力減振器_其結構可分為雙筒式_單筒充氣式和雙筒充氣式三種. 

工作原理：在車輪上下跳過程中_減振器活塞在工作腔內往復運動_使減振器液體通過活塞上的節流孔_由於液體有一定的粘性和液體通過節流孔時與孔壁間產生摩擦_使動能轉化成熱能散發到空氣中_從而達到衰減振動功能.

（2）彈性元件

功能：支撐垂直載荷_緩和和抑止不平路面引起的振動和沖擊.彈性元件主要有鋼板彈簧_螺旋彈簧_扭桿彈簧_氣彈簧和橡膠彈簧等.

原理：用具有彈性較高材料制成的零件_在車輪受到大的沖擊時_動能轉化為彈性勢能儲存起來_在車輪下跳或回復原行駛狀態時釋放出來.

（3）導向機構

導向機構的作用是傳遞力和力矩_同時兼起導向作用.在汽車的行駛過程當中_能夠控制車輪的運動軌跡.

懸架作用

懸架是汽車中的一個重要總成_它把車架與車輪彈性地聯系起來_關系到汽車的多種使用性能.從外表上看_轎車懸架僅是由一些桿、筒以及彈簧組成_但千萬不要以為它很簡單_相反轎車懸架是一個較難達到完美要求的汽車總成_這是因為懸架既要滿足汽車的舒適性要求_又要滿足其操縱穩定性的要求_而這兩方面又是互相對立的.比如_為了取得良好的舒適性_需要大大緩沖汽車的震動_這樣彈簧就要設計得軟些_但彈簧軟了卻容易使汽車發生剎車“點頭”、加速“抬頭”以及左右側傾嚴重的不良傾向_不利於汽車的轉向_容易導致汽車操縱不穩定等.

懸架分類

非獨立懸架

非獨立懸架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架懸掛在車架或車身的下面.非獨立懸架具有結構簡單、成本低、強度高、保養容易、行車中前輪定位變化小的優點_但由於其舒適性及操縱穩定性都較差_在現代轎車中基本上已不再使用_多用在貨車和大客車上.

獨立懸架

獨立懸架是每一側的車輪都是單獨地通過彈性懸架懸掛在車架或車身下面的.其優點是：質量輕_減少了車身受到的沖擊_並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_獨立懸架存在著結構復雜、成本高、維修不便的缺點.現代轎車大都是采用獨立式懸架_按其結構形式的不同_獨立懸架又可分為橫臂式、縱臂式、多連桿式、燭式以及麥弗遜式懸架等.

橫臂式懸架

橫臂式懸架是指車輪在汽車橫向平面內擺動的獨立懸架_按橫臂數量的多少又分為雙橫臂式和單橫臂式懸架.

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點.但隨著現代汽車速度的提高_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_導致後輪外傾增大.減少了後輪側偏剛度_從而產生高速甩尾的嚴重工況.單橫臂式獨立懸架多應用在後懸架上_但由於不能適應高速行駛的要求_目前應用不多.

雙橫臂式獨立懸架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架.等長雙橫臂式懸架在車輪上下跳動時_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_現已很少用.對於不等長雙橫臂式懸架_只要適當選擇、優化上下橫臂的長度_並通過合理的布置_就可以使輪距及前輪定位參數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定性.目前不等長雙橫臂式懸架已廣泛應用在轎車的前後懸架上_部分運動型轎車及賽車的後輪也采用這—懸架結構. 

多連桿式懸架

多連桿式懸架是由(3—5)根桿件組合起來控制車輪的位置變化的懸架.多連桿式能使車輪繞著與汽車縱軸線成一定角度的軸線內擺動_是橫臂式和縱臂式的折衷方案_適當地選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架的優點_能滿足不同的使用性能要求.多連桿式懸架的主要優點是：車輪跳動時輪距和前束的變化很小_不管汽車是在驅動、制動狀態都可以按司機的意圖進行平穩地轉向_其不足之處是汽車高速時有軸擺動現象.

連桿式主要是在FR驅動方式_並且後車軸左右一體化(與中間的差速器剛性連接)的情況下使用的_過去多采用鋼板彈簧支撐車身_現在從提高行車平順性考慮_多使用連桿式和後面要說的擺臂式_並且使用平順性好的螺旋彈簧.連桿在左右兩側各有一對_分為上拉桿和下拉桿_作為傳遞橫向力(汽車驅動力)的機構_通常再與一根橫向推力桿一起組成五連桿式構成.橫向推力桿一端連接車身_一端連接車軸_其目的是為了防止車軸(或車身)橫向竄動.當車軸因顛簸而上下運動時_橫向推力桿會以與車身連接的接點為軸做畫圓弧的運動_如果擺動角度過大會使車軸與車身之間產生明顯的橫向相對運動_與下擺臂的原理類似_橫向推力桿也要設計得比較長_以減小擺動角.

連桿式懸架與車軸形成一體_彈簧下方質量大_且左右車輪不能獨立運動_所以顛簸路面對車身產生的沖擊能量比較大_平順性差.因此出現了擺臂方式_這種方式是僅車軸中間的差速器固定_左右半軸在差速器與車輪之間設萬向節_並以其為中心擺動_車輪與車架之間用Y型下擺臂連接.“Y”的單獨一端與車輪剛性連接_另外兩個端點與車架連接並形成轉動軸.根據這個轉動軸是否與車軸平行_擺臂式懸架又分為全拖動式擺臂和半拖動式擺臂_平行的是全拖動式_不平行的叫半拖動式.

由於舒適性是轎車最重要的使用性能之一_而舒適性與車身的固有振動特性有關_而車身的固有振動特性又與懸架的特性相關.所以_汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件.同時_汽車懸架做為車架(或車身)與車軸(或車輪)之間作連接的傳力機件_又是保證汽車行駛安全的重要部件.因此_汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術規格表_作為衡量轎車質量的指標之一. 

縱臂式懸架

縱臂式獨立懸架是指車輪在汽車縱向平面內擺動的懸架結構_又分為單縱臂式和雙縱臂式兩種形式.單縱臂式懸架當車輪上下跳動時會使主銷後傾角產生較大的變化_因此單縱臂式懸架不用在轉向輪上.雙縱臂式懸架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後傾角保持不變.雙縱臂式懸架多應用在轉向輪上.

燭式懸架

燭式懸架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.燭式懸架的優點是：當懸架變形時_主銷的定位角不會發生變化_僅是輪距、軸距稍有變化_因此特別有利於汽車的轉向操縱穩定和行駛穩定.但燭式懸架有一個大缺點：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.燭式懸架現已應用不多.

麥弗遜式懸架

麥弗遜式懸架的車輪也是沿著主銷滑動的懸架_但與燭式懸架不完全相同_它的主銷是可以擺動的_麥弗遜式懸架是擺臂式與燭式懸架的結合.與雙橫臂式懸架相比_麥弗遜式懸架的優點是：結構緊湊_車輪跳動時前輪定位參數變化小_有良好的操縱穩定性_加上由於取消了上橫臂_給發動機及轉向系統的布置帶來方便；與燭式懸架相比_它的滑柱受到的側向力又有了較大的改善.

麥弗遜式懸架多應用在中小型轎車的前懸架上_保時捷911、國產奧迪、桑塔納、夏利、富康等轎車的前懸架均為麥弗遜式獨立懸架.雖然麥弗遜式懸架並不是技術含量最高的懸架結構_但它仍是一種經久耐用的獨立懸架_具有很強的道路適應能力. 

拖曳臂式懸掛

拖曳臂式懸掛我們姑且稱之為半獨立懸掛_從懸掛的大分類來看_所有的懸掛可以被分成兩大類_即：獨立懸掛和非獨立懸掛.但是在單縱臂扭轉梁懸掛上_這兩個分類變得有些模糊.從懸掛結構來看屬於不折不扣的非獨立懸掛_因為左右縱向搖臂被一跟粗大的扭轉梁焊接在一起_但是從懸掛性能來看_這種懸掛實現的是具有更高穩定性的全拖式獨立懸掛的性能.拖曳臂式懸掛本身具有非獨立懸掛的存在的缺點但同時也兼有獨立懸掛的優點_拖曳臂式懸掛的最大優點是左右兩輪的空間較大_而且車身的外傾角沒有變化_避震器不發生彎曲應力_所以摩擦小.這種懸掛的舒適性和操控性均有限_當其剎車時除了車頭較重會往下沉外_拖曳臂懸掛的後輪也會往下沉平衡車身_無法提供精准的幾何控制.

主動懸架

主動懸架是近十幾年發展起來的、由電腦控制的一種新型懸架.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.例如裝置了主動懸架的法國雪鐵龍桑蒂雅_該車懸架系統的中樞是一個微電腦_懸架上的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據.電腦不斷接收這些數據並與預先設定的臨界值進行比較_選擇相應的懸架狀態.同時_微電腦獨立控制每一只車輪上的執行元件_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架運動.因此_桑蒂雅轎車備有多種駕駛模式選擇_駕車者只要扳動位於副儀表板上的“正常”或“運動”按鈕_轎車就會自動設置在最佳的懸架狀態_以求最好的舒適性能.

主動懸架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_主動懸架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_當車輛拐彎時懸架傳感器會立即檢測出車身的傾斜和橫向加速度.電腦根據傳感器的信息_與預先設定的臨界值進行比較計算_立即確定在什麼位置上將多大的負載加到懸架上_使車身的傾斜減到最小.

空氣懸掛系統：

空氣懸掛的基本技術方案主要包括內部裝有壓縮空氣的空氣彈簧和阻尼可變的減震器兩部分.與傳統鋼制汽車懸掛系統相比較_空氣懸掛具有很多優勢_最重要的一點就是彈簧的彈性系數也就是彈簧的軟硬能根據需要自動調節.例如_高速行駛時懸掛可以變硬_以提高車身穩定性_長時間低速行駛時_控制單元會認為正在經過顛簸路面_以懸掛變軟來提高減震舒適性.

關鍵詞:獨立懸架 懸掛 可變懸掛