悬架是车架(或承重式车身)和车桥(或车轮)之间所有力连接装置的总称。用于将作用在车轮上的垂直反力(支撑力)、垂直反力(驱动力和制动力)、横向反力和这些反力产生的力矩传递到框架(或承重式车身),以确保汽车的正常行驶。
现代汽车悬架具有多种结构形式,但一般由弹性元件、减震器和导向机构三部分组成。
扭杆梁悬挂
扭杆梁悬架是汽车后悬架类型的一种,通过扭杆梁平衡左右车轮的上下跳动,减少车辆的晃动,保持车辆的稳定。虽然一些企业声称自己的汽车设备是扭杆梁半独立悬架,但是扭杆梁悬架仍然是一种非独立悬架。
扭杆梁悬挂
1-双管减震器;2-螺旋弹簧;3-支承座
4-扭杆梁悬挂;5-support 6-wheel support
麦克弗森独立悬架
麦克弗森式独立悬架是目前最常见的独立悬架,由滑动柱和横向摆动臂组成。下图显示了具有下方三角形摆动臂和独立减振柱的MACPERSON式独立悬架。
MACPERSON独立悬挂,带底部三角形摆臂和独立减振柱。
1-减振线圈弹簧(具有线性特性的钢弹簧);
2-减震器(双管减震器);
3-球销(用于连接摆臂和转向球销);
4,8-下三角摆臂;5-半轴;
6-子框架;7-水平稳定杆;
9轮轴承、轮毂;10-转向节
多连杆独立悬架
多连杆独立悬架是多连杆(通常为4 ~ 5个)结合在一起控制车轮位置变化的悬架。悬架有多个链接,连杆可以用不同的方式控制多个车轮,因此在定位车轮时,可以单独调整车轮。
四连杆独立悬架前轴
1-减震器;双轮支架;3-纵向摆臂;4-螺旋弹簧;
5-子框架;6-水平稳定杆;7-支撑8-悬臂臂;
9-轴承座;10-支撑11-前束控制器;
12-车轮轴承/轮毂;13-上摆臂;14-连接杆
五连杆独立悬架前轴
1-支撑杆;2-指节;3-集成在转向节上的支撑杆球部分;4-水平稳定杆;五向机械;6-转向杠杆;7轮轴承;8-转向节9-子框架;10-液压导向轴承;11-减震器;12-支撑(集成到车身上)
摆动臂独立悬架
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五横摆臂式独立悬架前桥 ▲
1-螺旋弹簧;2-双管减振器;3-减振支柱;4-导向臂;5-万向节;6-横向稳定杆;7-副车架;8-转向机;9-十字斜撑;10-连杆;11-上层摆臂;12-摆动轴承;13-车轮轴承;14-轮毂;15-支撑臂
五摆臂式独立悬架后桥 ▲
1,12-带有附加弹簧的双管减振器;2-螺旋弹簧;3-后部上横摆臂;4-后部下横摆臂;5-连杆;6-横向稳定杆;7-后部主传动;8-悬架臂;9-车轮轴承;10-车轮支架;11-前部上横摆臂;13-副车架
梯形摆臂式后桥 ▲
1,12-减振器;2,13-螺旋弹簧;3-制动钳;4-动力总成支架轴承;5-稳定杆;6-后部主传动;7-动力总成支架;8-防石击保护罩;9-后车轮支架(梯形节臂轴承);10-前束杆;11-车轮支架;14-左右半轴驱动法兰
自适应空气悬架
根据路况的不同以及车身高度传感器的信号,车身控制单元/底盘控制单元会判断出车身高度变化,再控制空气压缩机和排气阀门,使空气弹簧自动压缩或伸长,从而降低或升高底盘离地间隙,以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过性。
空气悬架主要由控制单元、空气供给单元、压缩机和电动机、电磁阀体、前后空气弹簧、车身高度传感器、空气管路、蓄压器等组成。
控制单元内部集成有记录车辆高度方向(z)上的加速度值、记录车辆纵轴(x方向,摇晃运动)和车辆横轴(y方向,俯仰运动)偏转率的传感器集。
空气供给单元由压缩机和电动机组成,为系统提供压缩空气。
电磁阀体由多个电磁阀构成,它们连接空气供给单元与空气弹簧和蓄压器。
空气弹簧气囊下部用夹紧卡箍固定在减振管上,上部固定在减振器支座上。由此形成的封闭空间构成气囊。当弹簧伸缩时,空气弹簧气囊在旋转塞上“滚动”。旋转塞的几何结构确定了弹簧特性。通过空气接口上的特制阀门(剩余压力保持阀)将气囊内的空气压力限制在3bar左右。
(a)典型的自适应主动悬架系统图:奥迪Q7 ▲
(b)典型的自适应主动悬架系统图:奥迪A8 ▲
1,21-右前空气弹簧支柱和减振器,右前减振调节阀;2-底盘控制单元(包含空气悬架控制系统);3,10,15-蓄压器;4,18-右后减振调节阀;5,25-空气供给装置以及压缩机和电磁阀体;6,16-左后减振调节阀;7-空气弹簧;8-左后车身高度传感器;9-右后车身高度传感器;11-空气管路;12,20-左前空气弹簧支柱和减振器;13-左前车身高度传感器;14-右前车身高度传感器;17-水平调节控制单元;19-传感器电子装置控制单元;22-右前车辆水平传感器;23-左前车辆水平传感器;24-右后车辆水平传感器;26-左后车辆水平传感器
压缩机通过2个活塞压缩空气。
压缩第一级的活塞(小直径)与其连杆直接连在驱动轴的偏心盘上。压缩第二级的活塞(大直径)安装在压缩第一级的连杆上。因此,两个活塞共同朝着一个方向移动。在压缩第一级活塞密封期间,压缩第二级的活塞吸气。
压缩第一级产生4~6bar的压力,压缩第二级提供约18bar的系统压力。
一个温度模型为此构成基础。最长接通时长约4min,控制电子装置使用额外的安全功能,这项功能在最坏情况下最长6min后关闭压缩机。
空气供给装置、电磁阀和空气悬架剖面图 ▲
1-控制单元;2-电磁阀体;3-电磁阀;
4-电机(驱动压缩机);5-压缩机;
6,11-空气弹簧气囊;7,10-旋转塞;8,9-波纹管
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