敢叫板多連桿?扭力梁+瓦特連桿組合
關于扭力梁懸掛,已經非常熟悉了,扭力梁式后懸架常見于在發(fā)動機前置前輪驅動(FF)的車型。其外觀與作動方式類似于拖曳臂式,只是在連接左右輪的下支架中間以一根粗大的梁連接,而梁的兩側拖曳臂用于為前后方向定位,整個懸架系統(tǒng)以拖曳臂的前端與車身連結,在梁的上方有用來做為橫向定位的連桿,看起來就像H型。在車身傾斜時因扭力梁車軸的扭曲,使車輪的傾角會有變化。由于扭力梁式后懸架的結構簡單,制造成本低,容易維修且占用車底空間較小,可降低車底盤的高度,從而車內空間得以增加,因而常用于小型車。又因為其剛性強,負載大的特點也常被用于純種越野車和載重貨車上。
扭力梁式后懸架的左右拖曳臂通過的中間扭力梁連接,使得懸架看起來像H型,懸架系統(tǒng)通過拖曳臂的前端與車身連結。因為拖曳臂的剛性大,通常不用配置橫向連桿。而在車身傾斜時由于扭力梁車軸的扭曲,會影響車輪傾角的變化。其缺陷便在于,左右兩側在彈跳時會產生互相牽制,劇烈轉向時甚至會發(fā)生舉腳的狀況,而且因為無法調整定位角度,影響了汽車的操控性。
就因為扭力梁懸掛左右兩側在彈跳時會產生互相牽制的特點,造成了車輛在高速行駛中的不穩(wěn)定性,所以就要提到今天的主角瓦特連桿了,瓦特連桿并不是最近的新發(fā)明早在18世紀就已經發(fā)明了,發(fā)明它的人就是英國著名的工程師詹姆斯·瓦特,他的發(fā)明還包括改進蒸汽機,直接推動了人類進入工業(yè)時代的步伐,最早將扭力梁懸掛和瓦特連桿結合起來的是歐寶汽車,并此還申請了專利。
扭力梁+ 瓦特連桿在結構上是很簡單的,后懸架上左右各增加的一根推桿,兩根推桿通過杠桿機構連接,相互作用,彼此限制活動范圍,于是便能減小兩側懸架的壓縮和伸張幅度,扭力梁懸架+瓦特連桿能夠保證懸掛在轉向時向車輛受迫一側的后輪輸出支撐力,并向另一側后輪輸出相同的反向拉力,從而保持兩側后輪擁有平穩(wěn)的抓地力,有效減少側傾。
在極速過彎時,兩根連桿會依據(jù)結構力學自動地相互作用,為外側車輪提供更多的支撐,避免車輪過多的形變,同時還可以有效避免極端情況下內側車輪失去附著力。這種支撐性不僅讓駕駛感更運動,而且還能實打實地提升過彎特性和主動安全性。
瓦特連桿的特性
采用瓦特連桿的結構設計,能夠讓兩個部件的相對運動盡可能地保證在一個直線上(圖中藍色件中點相對于兩端橙色固定塊的運動路徑近似為一條直線)
在懸掛系統(tǒng)中的作用
在瓦特連桿的作用下,車身和車軸間的相對移動(注意是移動,不包括類似側傾這樣的轉動)能夠盡可能地保持在垂直方向上,即沒有側向的移動。而如果沒有了瓦特連桿,車身和車軸的垂直運動只能靠下圖藍圈里面的橡膠襯套保證。
瓦特連桿有兩種安裝方式:搖臂安裝在車橋上和搖臂安裝在車身上。
瓦特連桿在這里成了一個特別的“橫向穩(wěn)定桿”,它是如何實現(xiàn)橫向穩(wěn)定桿的作用的呢?
假設汽車向右急轉,車身會發(fā)生如圖逆時針方向的側傾,則左輪相對于車身上跳,右輪相對于車身下跳。左輪上跳會導致桿1有往上頂?shù)牧,桿1往上頂又導致桿2有如圖方向頂橫向穩(wěn)定桿的力;同理,由于右輪下跳,會導致桿3有如圖方向拉橫向穩(wěn)定桿的力。這個過程雖然不會導致橫向穩(wěn)定桿轉動,但會使其受力變彎。由于力的作用是相互的,橫向穩(wěn)定桿受力變彎,同時也阻礙了左輪的上跳和右輪的下跳,從而實現(xiàn)車身姿態(tài)的穩(wěn)定。
雪佛蘭官方介紹的四大特點:1、由于有防傾桿的作用,所以不必用很硬的彈簧,來防止轉向時候的過大側傾(也即官方說的舒適性和操穩(wěn)性能夠分別優(yōu)化);2、維持側向運動的控制和穩(wěn)定(上述瓦特連桿作用1就是保證“車身和車軸間的相對移動盡可能地在垂直方向上”);3、維持車軸位于車身正下方(其實還是上述瓦特連桿作用1);4、可靈活設計和調節(jié)側傾率和側傾轉向特性
總之,扭力梁和瓦特連桿的結合確實起到了抑制側傾,保持車輛穩(wěn)定性的效果,但是這樣的效果在低速下是不明顯的,而且還會增加車輛自重,在現(xiàn)在注重車輛輕量化的今天確實不占優(yōu)勢。
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