敢叫板多连杆?扭力梁+瓦特连杆组合
关于扭力梁悬挂,已经非常熟悉了,扭力梁式后悬架常见于在发动机前置前轮驱动(FF)的车型。其外观与作动方式类似于拖曳臂式,只是在连接左右轮的下支架中间以一根粗大的梁连接,而梁的两侧拖曳臂用于为前后方向定位,整个悬架系统以拖曳臂的前端与车身连结,在梁的上方有用来做为横向定位的连杆,看起来就像H型。在车身倾斜时因扭力梁车轴的扭曲,使车轮的倾角会有变化。由于扭力梁式后悬架的结构简单,制造成本低,容易维修且占用车底空间较小,可降低车底盘的高度,从而车内空间得以增加,因而常用于小型车。又因为其刚性强,负载大的特点也常被用于纯种越野车和载重货车上。
扭力梁式后悬架的左右拖曳臂通过的中间扭力梁连接,使得悬架看起来像H型,悬架系统通过拖曳臂的前端与车身连结。因为拖曳臂的刚性大,通常不用配置横向连杆。而在车身倾斜时由于扭力梁车轴的扭曲,会影响车轮倾角的变化。其缺陷便在于,左右两侧在弹跳时会产生互相牵制,剧烈转向时甚至会发生举脚的状况,而且因为无法调整定位角度,影响了汽车的操控性。
就因为扭力梁悬挂左右两侧在弹跳时会产生互相牵制的特点,造成了车辆在高速行驶中的不稳定性,所以就要提到今天的主角瓦特连杆了,瓦特连杆并不是最近的新发明早在18世纪就已经发明了,发明它的人就是英国著名的工程师詹姆斯·瓦特,他的发明还包括改进蒸汽机,直接推动了人类进入工业时代的步伐,最早将扭力梁悬挂和瓦特连杆结合起来的是欧宝汽车,并此还申请了专利。
扭力梁+ 瓦特连杆在结构上是很简单的,后悬架上左右各增加的一根推杆,两根推杆通过杠杆机构连接,相互作用,彼此限制活动范围,于是便能减小两侧悬架的压缩和伸张幅度,扭力梁悬架+瓦特连杆能够保证悬挂在转向时向车辆受迫一侧的后轮输出支撑力,并向另一侧后轮输出相同的反向拉力,从而保持两侧后轮拥有平稳的抓地力,有效减少侧倾。
在极速过弯时,两根连杆会依据结构力学自动地相互作用,为外侧车轮提供更多的支撑,避免车轮过多的形变,同时还可以有效避免极端情况下内侧车轮失去附着力。这种支撑性不仅让驾驶感更运动,而且还能实打实地提升过弯特性和主动安全性。
瓦特连杆的特性
采用瓦特连杆的结构设计,能够让两个部件的相对运动尽可能地保证在一个直线上(图中蓝色件中点相对于两端橙色固定块的运动路径近似为一条直线)
在悬挂系统中的作用
在瓦特连杆的作用下,车身和车轴间的相对移动(注意是移动,不包括类似侧倾这样的转动)能够尽可能地保持在垂直方向上,即没有侧向的移动。而如果没有了瓦特连杆,车身和车轴的垂直运动只能靠下图蓝圈里面的橡胶衬套保证。
瓦特连杆有两种安装方式:摇臂安装在车桥上和摇臂安装在车身上。
瓦特连杆在这里成了一个特别的“横向稳定杆”,它是如何实现横向稳定杆的作用的呢?
假设汽车向右急转,车身会发生如图逆时针方向的侧倾,则左轮相对于车身上跳,右轮相对于车身下跳。左轮上跳会导致杆1有往上顶的力,杆1往上顶又导致杆2有如图方向顶横向稳定杆的力;同理,由于右轮下跳,会导致杆3有如图方向拉横向稳定杆的力。这个过程虽然不会导致横向稳定杆转动,但会使其受力变弯。由于力的作用是相互的,横向稳定杆受力变弯,同时也阻碍了左轮的上跳和右轮的下跳,从而实现车身姿态的稳定。
雪佛兰官方介绍的四大特点:1、由于有防倾杆的作用,所以不必用很硬的弹簧,来防止转向时候的过大侧倾(也即官方说的舒适性和操稳性能够分别优化);2、维持侧向运动的控制和稳定(上述瓦特连杆作用1就是保证“车身和车轴间的相对移动尽可能地在垂直方向上”);3、维持车轴位于车身正下方(其实还是上述瓦特连杆作用1);4、可灵活设计和调节侧倾率和侧倾转向特性
总之,扭力梁和瓦特连杆的结合确实起到了抑制侧倾,保持车辆稳定性的效果,但是这样的效果在低速下是不明显的,而且还会增加车辆自重,在现在注重车辆轻量化的今天确实不占优势。
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