僅就懸架本身而言,幾何結構越複雜,越容易設計出性能更好的懸架,但是同時複雜的結構占用大量的空間,簧下質量的增加限制了性能的提升,更多的自由度和約束也對調校提出了超高的要求。
車如是作者簡介:同濟大學車輛工程專業畢業,從事汽車産品規劃與行業分析工作8年以上,平時喜歡開着小車、搜搜美食、寫點東西跟大家交個朋友,探讨一下汽車圈那點事兒。什麼是簧下質量?顧名思義是一個相對于簧上質量而言的概念,指不由懸挂系統中的彈性元件所支撐的質量,一般包括車輪、彈簧、減震器等。簧下質量對一台車的懸架性能起着至關重要的作用。簧下質量越輕,路面激勵通過懸架傳入車身的震動慣量越小,是對懸架性能的全面提升。詳細的解釋,需要利用汽車震動學中一系列如:傅裡葉積分等艱澀的公式一陣推導才能分析清楚,“如是君”以後開專題再講。這裡大家隻要記住簧下質量越輕越好。那麼有沒有一款懸架毫無妥協地解決了這些矛盾,實現了近乎完美的動态性能呢?答案是肯定的,但是在主角登場前,先讓龍套們來暖暖場,普及普及基礎知識。懸架是汽車的承載式車身與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身之間的力和力矩,并且緩沖由不平路面傳給車身的沖擊力,并減少由此引起的震動,以保證汽車能平順地行駛——百度百科
簡單地說,評判一個懸架的優劣,就看它能不能讓汽車“平順”地“行駛”。“平順”就要求能保持車身穩定,避免俯仰、側傾與震動;“行駛”就要求保持輪胎的貼地性,減小橫向滑移,最大化驅動力在行駛方向上的利用效率。
談完懸架的定義,再來說說懸架的分類。如同生物可以分為動物和植物一樣,懸架也可以簡單地分為獨立懸架和非獨立懸架兩大類。鑒于目的是為主角暖場,我們就聚焦在獨立懸架的分類上。今天最為常用的獨立懸架主要有三類:麥弗遜懸架、雙橫臂(雙叉臂)懸架和多連杆懸架。
接着讓我們來看看這三類懸挂各自的優劣勢麥弗遜懸架結構
優點:結構簡單,占用空間小,簧下質量低
缺點:剛性低,穩定性差
(1)僅靠一根下A臂承受側向力,結構單薄,約束少,使得車輪外傾角和前束角容易偏離理想設計範圍,車輛失穩的極限較低。
插入“如是堂”小講座之 車輪外傾角、前束角
車輪外傾角,指車輪在安裝後,其端面向外傾斜,即車輪所處平面和縱向垂直平面間的夾角。
由于前輪外傾,會使左右輪經常作用着方向相反的與外傾角相對應的側傾推力。消除的辦法是在安裝車輪時,使兩前輪的中心面不平行,兩輪前邊緣距離小于後邊緣距離,兩者的距離之差即為前束。
(2)減震器既要作為旋轉主銷,又要承受垂直方向負載,同樣存在結構簡單負擔重的問題。因此過彎時,側傾幅度大。起步和制動時,擡頭和點頭效應明顯。
插入“如是堂”小講座之 主銷主銷,是傳統汽車上轉向輪轉向時的回轉中心,獨立懸架的汽車沒有主銷,但是仍把它作為轉向輪的轉向軸線的代名詞。
(3)主銷中心線偏離輪胎中心線,轉向時,輪胎實際上是繞着球節做圓弧運動,轉向的同時還伴随橫向滑移。輪胎受到與滑移方向相反的摩擦力,外側車輪外傾角變大,内側車輪外傾角變小,車輛實際轉過的角度小于預期,轉向精準度低。
雙橫臂懸架(常以雙叉臂形式出現)
雙橫優點:結構穩定性高,輪胎貼地性好
雙橫臂有上下兩個搖臂(叉臂),同時承受側向力,側向剛性好。
雙橫臂采用上短下長的SLA(Short and Long A Arm的縮寫,即長短臂懸架)結構,如下圖:讓車輪在上下運動時能自動改變外傾角并且減小輪距變化減小輪胎磨損。并且也能自适應路面,輪胎接地面積大,貼地性好。
缺點:多了上橫臂(叉臂)占用更多前艙空間,增加簧下質量;轉向主銷與輪胎中心線同樣存在偏差,轉向精度不高。
多連杆懸架(一般指4根及以上連杆)
優點:總體來說動态性能的極限都很高,能否實現就看工程師的功力了。以下會結合主角的懸架為例再詳細介紹。
缺點:結構複雜,占用大量空間。增加簧下質量
鏡頭再次回到文章開篇的地方,僅就懸架本身而言,幾何結構越複雜,越容易設計出性能更好的懸架,但是同時複雜的結構占用大量的空間,簧下質量的增加限制了性能的提升,更多的自由度和約束也對調校提出了超高的要求。那麼有沒有一款懸架毫無妥協地解決了這些矛盾,實現了近乎完美的動态性能呢?
故事還在繼續雙球節雙橫臂鋁制前懸架
一套雙球節雙橫臂的懸架形式,将多連杆與雙橫臂結構的融合可謂巧奪天工,同時采用全鋁打造的連杆和中空鑄鋁的副車架又使質量得到了有效控制,而對空間布置的解決方案則可以用另辟蹊徑來形容了。
上圖所示的前懸架,總體上采用了雙叉臂的設計思路,但是下面的長叉臂則用兩根連杆結構替代。兩根連杆分别連接在兩個不同的球節上,雙球節結構的轉向中心不再是任一個單獨的球節,虛拟的轉向中心處于兩根連杆延長線的交點上,這一巧妙的設計使得懸架的轉向中心落在了輪胎的中心線上,從而抑制了轉向時的輪胎側滑,提升了轉向的精準性。
這一融雙叉臂與雙球節連杆于一體的前懸架設計,在動态性能上可謂是無懈可擊。全鋁打造的連杆機構和中空鑄鋁的副車架也完美解決了輕量化的問題。
可是如此複雜的懸架形式,如何解決空間布置的問題呢?互聯思維下的創新據說是這樣的:羊毛出在狗身上,讓豬買單。所以當懸架擠占了發動機艙的時候,工程師決定壓縮車身零件的空間。如下圖所示,工程師們創新運用了鋁合金擠壓成型技術,将原先多達25個的車身零件縮減到了2個,而這樣的高壓鑄鋁零件全車共有13個,減少了整車20%的零件數量,大幅減重的同時,也釋放了大量的空間。
再看下圖所示的後懸架的五連杆結構,同樣巧奪天工
四根橫向連杆形成上下雙球節結構:提高輪胎接地面積,提升轉向精準性。
雙球節結構将虛拟轉向中心延伸至輪胎中心線。消除了轉向時,輪胎的側向滑移,使得前輪始終保持貼地性。與前懸的雙球節結構相比,輪胎的轉向中心線更垂直于地面,減小傾斜角度,增大了後輪在轉向時與地面的接觸面積。
四根橫向連杆形成雙叉臂結構:橫向剛度大,穩定車身。車輪前束角控制,後輪随前輪一同轉向。
橫向力由兩個叉臂同時吸收,支柱隻承載車身重量,因此橫向剛度大。
雙叉臂式懸挂的上下兩個叉臂可以精确的定位前輪的各種參數。轉向時懸架受到與轉向中心相反的作用力,前置較細的連杆剛度低,形變量大,後置的兩根連杆剛度大,形變量大,因此外側車輪的向内偏轉,内側車輪的向外偏轉,後排兩個車輪都向轉彎方向轉過了一個角度。這就意味着後輪可以一定程度的随前輪一同轉向,達到舒适操控兩不誤的目的。
四根橫向連杆同樣采用了上短下長的設計。優點不再贅述。
末了,不得不說這是一套極富想象力的懸架系統,混搭、跨界而又物盡其用、相得益彰。即使撇開所有的主動式電子系統,這套懸架的機械結構本身就像一件完美的工業藝術品。
來源:網絡
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