汽车悬挂中的弹簧和减震筒,你知道吗?
照例先说答案,后面慢慢聊
首先空气悬挂是有空气的。它由压缩空气来调节空气弹簧的支撑力和减震筒的阻尼。
那么首先来介绍一下传统悬挂的弹簧和减震筒吧。
相信谈到悬挂大家想到的就是麦弗逊或者多连杆,独立悬挂还是非独立悬挂。其实以上都是汽车悬挂的悬挂系统。看来小星要来科普一下汽车悬挂中不起眼的减震系统啦。减震系统包括弹簧和减震器。跟着小星一起来了解下吧。
↑赛车使用的低且偏硬的悬挂
减震系统实际是汽车悬挂的重要一环。因为它直接影响车辆的驾乘感受。有的车悬挂软,有的车悬挂硬。跑车赛车之流悬挂更是硬的如同直接坐在马路上。感觉能够感知到路面任何一颗小石子。底盘低到紧贴路面。这些都是汽车悬挂中的弹簧和减震器决定的。
↑不同载货量下悬挂特性(来自大众自学材料)
减震系统的典型作用包括:
1.增加行驶安全性
保证车轮与路面的接触,保证制动和转向的性能。
2.提高行驶舒适性
3.保证各部件的工作安全性
当装载不同的乘客人数和货物载重后,弹簧应该能给出足够的支撑。弹簧软则行程长,固有频率低。弹簧硬则行程短,固有频率高。
↑汽车悬挂减震系统的弹簧工作原理(来自大众自学材料)
弹簧的工作原理就是对车身质量进行支撑。当静止时弹簧处于静止位置。当行驶中弹簧随着路面起伏压缩或弹开,从而转化成可接受的车身振动。这种振动体现为振幅和振动周期。
↑汽车悬挂减震系统的减震器工作原理(来自大众自学材料)
有了弹簧可以将路面的起伏转成可接受的车身振动。但如果不加干涉这种振动将长时间持续下去。就像高考物理考题中的理想弹簧和滑块一样,必须有一定的摩擦力才能停下来。这种摩擦力在汽车悬挂中称为阻尼。减震器就是用来提供这种阻尼的。它让车身振幅随周期更快速的减小。
↑液压双筒减震器组成结构(来自大众自学材料)
市场上比较常用的减震器就是液压双筒减震器。它的内部结构由上部充气下部机油的机油储油腔(外部)和包含阻尼阀和单向阀的工作缸(内部)组成。活塞杆在工作腔当中上下运动。
↑液压双筒减震器压缩及回弹阶段工作细节(来自大众自学材料)
在压缩阶段,机油经集成在活塞上的定比溢流阀被从下腔压出,该阀会对机油施加一定的阻力。于是气垫就会压缩,压缩量就是插入活塞杆的容积。 在回弹阶段,机油经集成在活塞上的进油阀被从上腔压出,该阀会对机油施加一定的阻力。于是气垫就会膨胀,膨胀量就是浮出活塞杆的容积。
↑沃尔沃全新XC60引入叶片弹簧后悬挂
传统弹簧一直广泛使用在市场上的大量车型中。不过此次沃尔沃全新XC60带来了后悬挂的更新。其后悬挂不再需要传统的弹簧结构。新的基于弹性元件后悬挂替代了螺旋弹簧结构。有点类似于卡车的钢板弹性结构。不过该材料基于德国汉高提供的树脂聚氨酯叶片弹簧Leaf 。既保证了强度又大幅降低了重量和体积。
↑沃尔沃全新XC60引入叶片弹簧(绿色部分)后悬挂
↑德国汉高提供的树脂聚氨酯叶片弹簧
那么再来看看空气悬挂是如何通过压缩空气调节空气弹簧的支持力和减震筒阻尼的
空气悬挂系统中的空气弹簧确实内部是空气。
空气悬挂是一种汽车主动悬挂,它能够实现的功能有:
1.自动水平调节
2.设定不同的车辆高度
3.根据车速自动调节车身高度
4.设定不同的车辆减震阻尼
↑主动空气悬挂使得车身高度可以灵活调节
为了实现如上提到的功能,空气悬挂分成两大组成部分—空气弹簧和空气阻尼控制阀。
这两大部分可以安装在一起成为一体式空气悬挂,也可分离安装成为分离式空气悬挂。
其中空气弹簧的关键部分为管状气囊。优质弹性材料和用尼龙制成的织物芯层(高强度支架)使得管状气囊具有良好的开卷特性和反应灵敏性。管状气囊内部的压缩空气就是空气悬挂能够对车辆提供有效支撑的秘密。通过调节压缩空气压力即可调节空气弹簧的支撑力和车身高度。
↑空气弹簧和空气阻尼控制阀一体式空气悬挂(来自于大众自学材料)
↑空气弹簧和空气阻尼控制阀分离式空气悬挂(来自于大众自学材料)
关于空气阻尼控制阀的控制原理,我们以如下一体式空气悬挂为例来看一下。
空气阻尼控制阀会影响活塞杆一侧工作腔(工作腔1)的液压油流动阻力从而调节整个压缩回弹过程的阻尼。空气阻尼控制阀的流动阻力与控制压力(空气弹簧压力)有固定的对应关阻尼力由相应的阻尼阀(压缩/回弹)和空气阻尼控制阀形成的流动阻力决定。
↑空气悬挂内部组成结构示意图(来自于大众自学材料)
工作腔1通过一个孔与空气阻尼控制阀相连。当空气弹簧压力较小时,那么空气阻尼控制阀所形成的液压油流动阻力也小,因此一部分减振液压油会流过阻尼阀,于是阻尼力就减小了。当空气弹簧压力较大时,那么空气阻尼控制阀所形成的液压油流动阻力也大,于是阻尼力就增大了。
↑空气悬挂低空气压力时的压缩回弹过程示意图(来自于大众自学材料)
↑空气悬挂高空气压力时的压缩回弹过程示意图(来自于大众自学材料)
由于空气弹簧和空气阻尼控制阀可通过软管相连,因此它可以分成一体式布置和分离式布置两种布局。从而满足不同车型不同空间的布置要求。比如空调弹簧减震器空调弹簧减震器,奥迪A6的前轮驱动车型采用分离式空气悬挂的后悬挂,而四轮驱动车型则采用一体式空气悬挂的后悬挂。它也可以灵活的配置于同一车型前后悬挂进行不同的搭配。
↑采用分离式空气悬挂的奥迪A6后悬挂示意图(来自于大众自学材料)
↑采用一体式空气悬挂的奥迪A6后悬挂示意图(来自于大众自学材料)
配备了主动空气悬挂的车型使得驾驶模式动态调整系统变得更为完整。我们以奥迪的全新一代Q5进行举例。其驾驶模式动态调整系统可按照驾驶者的选择,通过对主动空气悬挂对前后悬挂的高度和软硬程度进行调整。同时该驾驶模式动态调整系统还可以对转向系统、动力系统、甚至灯光、空调和声效控制系统进行统一地调节,从而满足舒适或是运动的驾驶工况。
↑全新奥迪Q5配备空气悬挂的驾驶模式动态调整系统(来自奥迪)
综上所述,借由大众的自学材料的内容介绍了主动空气悬挂组成部分和工作原理。主动空气悬挂可以灵活地设定车身高度和悬挂阻尼。同时主动空气悬挂更是逐渐成为了驾驶模式动态调整系统不可或缺的组成部分。对于更多主动悬挂的细节,一起来看一下奥迪的介绍视频进一步了解一下吧。
空气主动悬挂_腾讯视频
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