文章目录

  • 悬架系统
  • 介绍
  • 类型
  • 非独立悬架
  • 独立悬架
  • 发展


悬架系统

介绍

 悬架是车架(承载式车身)与车轮(车桥)之间的一切传力连接装置的总称。悬架的作用是把路面作用于车轮上的力所造成的力矩传递到车架上,可吸收和缓和路面不平所造成的振动和冲击,以保证汽车的正常行驶,提高乘客的乘坐舒适性和运输货物的安全性。
 汽车悬架的结构形式多种多样,一般由弹性元件、减振器、导向机构(纵向推力杆和横向推力杆)组成。其中弹性元件可使车架与车桥之间作弹性联系,承受和传递垂直载荷,缓和及抑制不评论路面所引起的冲击;导向装置用来传递纵向力、横向力及其力矩,并保证车轮相对于车架或车身有一定的运动规律;减振器用以加快振动的衰减,限制车身和车轮的震动。三个组成部分分别起到缓冲、导向和减振作用。

类型

 汽车悬架可以分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的特点是左右车轮安装在一根整体式车桥两端,车桥则通过弹性元件与车架相连。当非独立悬架一侧的车轮跳动时,另一侧车轮也会收到影响,因此也把它称为相关悬架。独立悬架的两侧车轮分别安装在断开式车桥两端,每段车桥和车轮通过弹性元件与车架相连。每个车轮都能独立上下运动而不相互影响。

非独立悬架

 非独立悬架因其结构简单,工作可靠而被广泛运用于货车的前后悬架。对于桥车来讲,非独立悬架仅用于后桥。非独立悬架按照弹性元件的不同,可以分为钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧、油气弹簧等多种类型。这里以钢板弹簧进行举例说明。对于钢板弹簧,其本身兼具导向机构作用,还具有一定的减振作用,这就使得悬架结构得到了极大简化。钢板弹簧是由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起。在车架加载弹簧变形时,钢板弹簧各片之间相对滑动从而产生摩擦,此时弹簧本身具有一定的减震作用。如果钢板弹簧之间没有任何润滑剂,这样会导致轮胎所受到的冲击直接传导给车架,降低了悬架缓和冲击的能力,也会加速弹簧片的磨损。

独立悬架

 独立悬架的结构特点就决定了它具备如下的优点:
  1. 弹性组件在一定范围内产生变形时,两侧车轮处于一个单独运动的状态,没有相互之间的影响。这样可以最大程度上减少车架和车身在不平整道路上的振动,也有助于消除转向轮不断偏摆的影响。
  2. 减少了弹簧支承的重量,可以提高汽车的平均行驶速度。
  3. 发动机总成位置可前移和降低,汽车重心下降,提高了行驶稳定性。
  4. 可保持汽车与道路的接触面,增加了驱动力。

 上述的优点使得更多的厂商愿意给汽车安装独立悬架,尤其是桥车的转向轮。凡事存在两面性,由于独立悬架的结构较为复杂,生产成本高,维修难度增加。此外,还存在车轮跳动时,车轮外倾角与轮距变化较大,会导致车轮磨损严重。

 独立悬架的结构也有很多种,大致可以分为以下四类:
  1. 横臂式 —— 车轮在汽车横向平面内摆动的悬架
  2. 纵臂式 —— 车轮在汽车纵向平面内摆动的悬架
  3. 滑柱连杆式 —— 车轮沿主销移动的悬架
  4. 单斜臂式 —— 车轮在汽车斜向平面内摆动的悬架

发展

 前面介绍的时传统悬架,其刚度和阻尼等性能无法在汽车行驶过程中进行调节,这就不可避免会影响汽车行驶平顺性和乘坐舒适性。由于其被动性的存在,传统悬架也可以成为被动悬架。如果想最大程度保证汽车行驶平顺性和乘坐舒适性,我们可以选择电控悬架。电控悬架可以根据汽车的行驶条件调节系统的刚度和阻尼特性。电控悬架的最大优点时它能够随着行驶工况而做出不同的反应。电控悬架通常包含以下四个部分:
  1.执行结构:执行控制系统的指令,一般为力发生器或转矩发生器(液压缸、气缸、伺服电机、电磁阀等)。
  2. 检测系统:检测系统的各种状态,为控制系统提供数据依据,包括但不限于各种传感器的输出数据。该系统将汽车行驶的参数(速度、加速度、转向等等)传递给电子控制模块。
  3. 控制系统:处理数据和发出各种执行命令,核心部件是电子控制器。
  4. 能源系统:为以上各个部分提供能源。

 同样的,我们也可以对电控悬架进行分类 —— 全主动悬架和半主动悬架两大类。
  1. 全主动悬架:可根据汽车行驶的具体情况,对悬架的刚度和阻尼进行自适应调节。相当于在被动悬架系统中额外增加了一个可控制作用力的装置。
  2. 半主动悬架:不对悬架的刚度进行调节,只对悬架的阻尼进行调节。其不能随外界的输入进行最优控制和调节,会随着路面的激励和车身的响应,按存储在电控单元内的各种前置条件,令弹簧和减振器的优化参数对弹簧的阻尼进行调节,从而使得车身的振动控制在某一个范围内。

 半主动悬架属于无源控制,即没有一个动力源作为悬架的能量输入。因此在汽车转向、启动、制动等工况下不对悬架刚度和阻尼力的进行有效控制。与主动悬架相比,半主动悬架存在着结构简单、不消耗汽车动力和制造成本低的优势,可能在未来会有着较大的应用前景。