独立悬架采用断开式车桥,两侧车轮分别通过独立悬架与车架或车身相连,每侧车轮可单独运动,互不干扰。轿车和载质量在1000kg以下的货车的转向轮广泛采用独立悬架,这样可以满足行驶平顺性、操纵稳定性等方面的要求。但是,独立悬架结构复杂,制造成本高,维修不方便。独立悬架的悬架系统的构成及结构示意图如图3-254所示。
图3-254 独立悬架的悬架系统的构成及结构示意图
独立悬架中的弹性元件往往都使用螺旋弹簧和扭杆弹簧,钢板弹簧和其他形式的弹簧很少使用。根据悬架导向装置的不同,独立悬架可分为烛式、麦弗逊式、多连杆式等多种,其中烛式和麦弗逊式形状相似,两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起,但因结构不同又有重大区别。烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬架形式,形状似烛形而得名。特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化,有利于汽车的操纵性和稳定性。麦弗逊式是铰接式滑柱与下横臂组成的悬架形式,减振器可兼做转向主销,转向节可以绕着它转动。特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化,这点与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单,布置紧凑,前轮定位角变化小,具有良好的行驶稳定性。常见的悬架有麦弗逊式悬架、双叉臂式悬架、多连杆悬架等,目前轿车使用最多的独立悬架是麦弗逊式悬架。麦弗逊式悬架系统构成图如图3-255所示。
图3-255 麦弗逊式悬架系统构成图
从外表上看似简单的悬架,包含着多种力的合作,决定着轿车的稳定性、舒适性和安全性,是现代轿车十分关键的部件之一。悬架对于汽车的操控性能有着决定性的作用,不同构造的悬架有着不同的操控性能。
1.麦弗逊式独立悬架系统
麦弗逊式悬架是当今世界用得最广泛的轿车前悬架之一。麦弗逊式悬架由螺旋弹簧、减振器、三角形下摆臂组成,绝大部分车型还会加上横向稳定杆。它结构紧凑,车轮跳动时前轮定位参数变化小,有良好的操纵稳定性,加上由于取消了上横臂,给发动机及转向系统的布置带来方便。麦弗逊式悬架系统多应用在中小型轿车的前悬架系统上,如图3-255所示。
三连杆麦弗逊式悬架机构的构成如图3-256所示。
图3-256 三连杆麦弗逊式悬架机构结构图
2.双叉臂式悬架
双叉臂式悬架通常采用上下不等长叉臂(上短下长),让车轮在上下运动时能自动改变外倾角,并且减小轮距变化,减小轮胎磨损,还能自适应路面,轮胎接地面积大,贴地性好。双叉臂式悬架机构如图3-257所示。由于双叉臂式悬架比麦弗逊式悬架多了一个上摇臂,需要占用较大的空间,而且定位参数较难确定,因此小型轿车的前桥出于空间和成本考虑较少采用此种悬架。
图3-257 双叉臂式悬架机构
3.扭转梁式悬架
在扭转梁式悬架的结构中,两个车轮之间没有硬轴直接相连,而是通过一根扭转梁进行连接,扭转梁可以在一定范围内扭转。但如果一个车轮遇到非平整路面时,之间的扭转梁仍然会对另一侧车轮产生一定的干涉。严格地说,扭转梁式悬架属于半独立式悬架。扭转梁式后悬架系统结构图如图3-258所示。
扭转梁式悬架相对于独立式悬架来说舒适性要差一些,不过结构简单可靠,也不占空间,而且维修费用也比独立悬架低,所以扭转梁式悬架多用在小型车和紧凑型车的后桥上。
4.多连杆悬架
多连杆悬架就是通过各种连杆配置把车轮与车身相连的一套悬架机构,其连杆数比普通的悬架要多一些,一般把连杆数为3或以上的悬架称为多连杆悬架。目前主流的连杆数为4或5根连杆。前悬架一般为3连杆或4连杆式独立悬架;后悬架则一般为4连杆或5连杆式后悬架。多连杆悬架系统结构图如图3-259所示。(www.xing528.com)
图3-258 扭转梁式后悬架系统结构图
图3-259 多连杆悬架系统结构图
多连杆悬架通过对连接运动点的约束角度设计使悬架在压缩时能主动调整车轮定位,使车轮与地面尽可能保持垂直、贴地性,具有非常出色的操控性。多连杆悬架能最大限度地发挥轮胎抓地力,从而提高整车的操控极限,是所有悬架设计中最好的。不过结构复杂,制造成本也高。一般中小型轿车出于成本和空间考虑很少使用这种悬架。
5.电控空气悬架
(1)电控空气悬架概况 空气悬架是指采用空气减振器的悬架,主要是通过空气泵来调整空气减振器的空气量和压力,可改变空气减振器的硬度和弹性系数。通过调节泵入的空气量,可以调节空气减振器的行程和长度,可以实现底盘的升高或降低。空气悬架电控系统及机械系统结构简图如图3-260所示。
空气悬架相对于传统的钢制悬架系统来说,具有很多优势。如车辆高速行驶时,悬架可以变硬,以提高车身稳定性;而低速或颠簸路面行驶时,悬架可以变软来提高舒适性。
(2)电控空气悬架工作原理 电控空气悬架总控制系统示意图如图3-261所示,电控空气悬架的电控单元(ECU)把来自各工况传感器送来的工况信号进行处理,把最佳的行车指令发给执行调节器,执行调节器通过调节空气的压力和气量来使空气悬架系统处于最佳的工况工作。其电控系统主要工作装置的功能如下:
图3-260 空气悬架电控系统及机械系统结构简图
1)信号输入装置:由一系列的传感器及将信号输入的装置。
2)空气悬架刚度及阻尼力调节系统:
①空气悬架刚度的调节。
②悬架阻尼的调节。
③悬架控制执行器。
3)车身高度调节:使车身高度根据汽车内乘坐人员或车辆载重情况自动调整,以保证汽车行驶所需要的高度及汽车行驶姿态的稳定。
图3-261 电控空气悬架总控制系统示意图
1—空气压缩机 2—发动机IC调节器 3—前悬架控制执行器 4—节气门开度传感器 5—后悬架控制执行器 6—后车身高度传感器 7—2号高度控制阀 8—转向盘转角传感器 9—悬架控制开关 10—车高指示灯、LRC指示灯、1号车速传感器 11—制动开关 12—1号高度控制阀 13—前车身高度传感器 14—干燥器与排气阀
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