汽车悬架系统.docx
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汽车悬架系统
汽车悬架系统
引言
悬架是现代汽车的重要总成之一。
它是车架与车桥之间的一切传力连接装置的总称。
典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成,个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。
弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式,而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧,个别高级轿车则使用空气弹簧。
汽车悬架包括弹性元件,减振器和传力装置等三部分,这三部分分别起缓冲,减振和力的传递作用。
弹性元件用力传递垂向力,并缓和由路面不平度引起的冲击和振动。
从轿车上来讲,弹性元件多指螺旋弹簧,它只承受垂直载荷,缓和及抑制不平路面对车体的冲击,具有占用空间小,质量小,无需润滑的优点,但由于本身没有摩擦而没有减振作用。
减振器指液力减振器,是为了加速衰减车身的振动,它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。
传力装置是指车架的上下摆臂等刚架、转向节等元件,用来传递纵向力,侧向力及力矩,并保证车轮相对于车架(或车身)有确定的相对运动规律。
一.悬架结构、作用、类型
(1)结构。
悬架主要由弹性元件。
减震器和导向装置三部分组成,一些悬架还设有辅助弹性元件、横向稳定器等,它们分别起到缓冲、减震、导向和力的传递等作用。
(2)主要作用。
悬架的主要作用是把车架与车桥弹性地连接在一起,吸收和缓和路面对车架的冲击,衰减由此引起的承载系统的振动,把路面作用于车轮上的垂直反力(支承力)、纵向反力(驱动力和制动力)和侧向反力以及这些反力所形成的力矩传递到车架上,以保证汽车平顺地行驶和乘坐的舒适。
(3)类型。
按悬架构造的不同,通常可分为独立悬架和非独立悬架。
独立悬架的车桥做成断开式的,每一侧的车轮单独地通过弹性悬架悬挂在车架的下面。
非独立悬架是用一根整体式车桥连接两侧的车轮,车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架的下面。
一些汽车悬架使用螺旋弹簧作为弹性元件,需加设横向稳定器。
根据汽车两侧车轮运动是否相互关联,汽车悬架可分为非独立悬架和独立悬架两种型式。
非独立悬架的结构特点是汽车两侧车轮分别安装在一根整体式的车轴两端,车轴则通过弹性元件与车架相连接。
这种悬架当一侧车轮因道路不平而跳动时,将要影响另一侧车轮的工作,因此称为非独立悬架或相关悬架。
独立悬架则是两侧车轮分别安装在断开式的车轴两端,每段车轴和车轮单独弹性元件与车架相连。
这样当一侧车轮跳动时,对另一侧车轮不产生影响,因此称为独立悬架。
独立悬架的前轮可调整其定位,故在轿车上被广泛应用,而非独立悬架因结构简单、制造和维修方便,故中、重型汽车普遍采用。
二、弹性元件
汽车悬架所用的弹性元件可分为钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧和橡胶弹簧等。
一般载货汽车的独立悬架广泛采用钢板弹簧;大多数轿车的独立悬架应用螺旋弹簧和扭杆弹簧;而在重型载货汽车上气体弹簧得到广泛的应用。
从截断面上看,扭杆弹簧有园形、管形、矩形、叠片及组合式等。
使用最多是园形扭杆,它呈长杆状,两端可以加工成花键、六角形等,以便将一端固定在车架而另一端通过控制臂固定在车轮上。
扭杆用合金弹簧钢做成,具有较高的弹性,既可扭曲变形又可复原,实际上起到螺旋弹簧相同的作用,只不过表现形式不一样而已。
汽车运行时,车轮受地面凹凸的影响上下运动,控制臂也会随之上升或下降。
当车轮向上时控制臂上升,使扭杆被迫扭转变形,吸收冲击能量。
当冲击力减弱时,杆的自然还原能力能迅速恢复到它原来的位置,使车轮回到地面,避免车架受到颠簸。
扭杆弹簧能够储存较大的能量,比相等应力的螺旋弹簧和钢板弹簧大得多。
杆越短越粗,刚度也越大。
一般来讲,三种弹簧比较,扭杆弹簧单位重量的储能量较大,且占用的空间位置最小,易于布置,还可以适度调整车身的高度,所以不少乘用车悬挂采用扭杆弹簧。
厂家在制造扭杆弹簧时施加了预应力,增大疲劳强度。
由于预应力是有方向的,所以扭杆弹簧也是有方向的。
扭杆弹簧标记有左边或右边,用来识别安装在哪一侧。
1.钢板弹簧
顾名思义,钢板弹簧就是用钢板做弹簧,它又称为叶片弹簧。
为了充分利用材料,钢板弹簧做成接近于应力梁的形式。
它有两种类型,一种是等厚度,宽度呈现两端狭,中间宽。
传统的多片迭成的钢板弹簧就是这一类型,这种钢板弹簧是由多片长度不等,宽度一样的钢片所迭成,现在的大客车、货车多数使用这种钢板弹簧。
另一种是等宽度,厚度呈现两端薄,中间厚。
现在常见的少片钢板弹簧就是这一类型,少片钢板弹簧是指只有1~4片的变截面钢板弹簧,变截面钢板弹簧是指沿钢板长度方向中心较厚向两端逐渐变薄,或者片宽和片厚均渐变化的钢板弹簧。
多用于轻型汽车,现在一些大中型客车也趋向于使用这一类钢板弹簧。
钢板弹簧的中部通过U型螺栓(又称骑马螺栓)固定在车桥上,两端的卷耳用销子铰接在车架的支架上。
这样,通过钢板弹簧将车桥与车身连接起来,起到缓冲、减振、传力的作用。
多片钢板弹簧的各片钢板迭加成倒三角形状,最上端的钢板最长,最下端的钢板最短,钢板的片数与支承汽车的重量和减震效果相关,钢板越多越厚越短,弹簧刚性就越大。
但是,当钢板弹簧挠曲时,各片之间就会互相滑动摩擦产生噪声。
摩擦还会引起弹簧变形,造成行驶不平顺。
因此,在承载量不是很大的汽车上,就出现了少片钢板弹簧,以消除多片钢板弹簧的缺陷。
有些少片钢板弹簧仅用一片钢板弹簧,它与多片钢板弹簧相比除了减少噪声和不会摩擦外,还可以节省材料,减轻重量,便于布置,降低整车高度,具有良好的平顺性。
少片钢板弹簧的钢板截面变化大,从中间到两端的截面是逐渐不同,因此轧制工艺比较复杂。
为了减轻重量和轧制工艺难度,近年出现了一种纤维增强塑料(FRP)代替钢板,可减小重量一半以上。
这种纤维增强塑料是由玻璃纤维制成,用聚酯树脂聚合在一起。
据计算一般的单片钢板弹簧每副重量约11~20公斤,而纤维增强塑料弹簧每副重量约4公斤左右,而且行驶平稳,噪声很低。
钢板弹簧:
多用于厢式车及卡车,由若干片长度不同的细长弹簧片组合而成。
它比螺旋弹簧结构简单,成本低,可紧凑地装配于车身底部,工作时各片间产生摩擦,因此本身具有衰减效果。
但如果产生严重的干摩擦,就会影响吸收冲击的能力。
重视乘坐舒适性的现代轿车很少使用。
钢板弹簧
钢板弹簧又叫叶片弹簧,它是由若干不等长的合金弹簧片叠加在一起组合成一根近似等强度的梁。
钢板弹簧在载荷作用下变形,各片之间因相对滑动而产生摩擦,可促使车架的振动衰减。
各片间的干摩擦,车轮将所受冲击力传递给车架,且增大了各片的摩损。
所以在装合时,各片间涂上较稠的润滑剂(石墨润滑脂),并应定期保养。
钢板弹簧本身还兼起导向机构的作用,可不必单设导向装置,使结构简化,并且由于弹簧各片之间摩擦引起一定减振作用。
有些高级轿车的后悬架采用钢板弹簧作弹性元件。
目前一些国家汽车上采用变厚度的单片或二至三片的钢板弹簧,可以减少片与片间的干摩擦,减小动刚度,还提高使用应力,同时减轻重量。
钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件。
它由若干片长度不等、曲率半径不同、厚度相等或不等的弹簧钢片叠合在一起组成的一根近似等强度的弹性梁。
钢板弹簧的中部一般由U形螺栓与车桥刚性固定,其两端用钢板弹簧销铰接在车架的支架上。
为加强第一片的卷耳,常将第二片末端也弯成卷耳,把第一片卷耳包住。
弹簧受压变形时为防止它们之间产生相对滑动,在第一片与第二片卷耳之间留有较大的空隙。
在车架加载弹簧变形时,钢板弹簧各片之间产生相对滑动进而产生摩擦,此时钢板弹簧本身具有一定的减振作用。
如果钢板弹簧各片之间干摩擦时,轮胎所受到的冲击要直接传给车架,并直接使钢板弹簧各片磨损,故安装钢板弹簧时,应在各片之间涂上适量的石墨润滑剂。
为了进一步改善弹簧钢板的受力状况,可采用不同形状的断面。
矩形断面钢板弹簧结构简单,但受拉应力一面的棱角处易产生疲劳裂纹。
采用上下不对称的横断面,由于断面抗弯的中性轴线上移,不但可减小拉应力,而且节省了材料。
钢板弹簧端部有三种结构型式。
2螺旋弹簧
螺旋弹簧
螺旋弹簧是用弹簧钢钢棒料卷制而成,它们有刚度不变的圆柱形螺旋弹簧和刚度可变的圆锥形螺旋弹簧。
螺旋弹簧大多应用在独立悬架上,尤以前轮独立悬架采用广泛。
有些轿车后轮非独立悬架也有采用螺旋弹簧作弹性元件的。
由于螺旋弹簧只承受垂直载荷,它用做弹性元件的悬架要加设导向机构和减振器。
它与钢板弹簧相比具有不需润滑,防污性强,占用纵向空间小,弹簧本身质量小的特点,因而现代轿车上广泛采用。
螺旋弹簧:
是现代汽车上用得最多的弹簧。
它的吸收冲击能力强,乘坐舒适性好;缺点是长度较大,占用空间多,安装位置的接触面也较大,使得悬架系统的布置难以做到很紧凑。
由于螺旋弹簧本身不能承受横向力,所以在独立悬架中不得不采用四连杆螺旋弹簧等复杂的组合机构。
出于乘坐舒适性的考虑,希望对于频率高且振幅小的地面冲击,弹簧能表现得柔软一点,而当冲击力大时,又能表现出较大的刚性,减小冲击行程,因此需要弹簧同时具有两种甚至两种以上的刚度。
可采用钢丝直径不等的弹簧或螺距不等的弹簧,它们的刚度随负载的增加而增加。
螺旋弹簧
螺旋弹簧形似螺旋线而得名,具有重量小且占位置少的优点,当路面对轮子的冲击力传来时,螺旋弹簧产生变形,吸收轮子的动能转换为螺旋弹簧的位能(势能),从而缓和了地面的冲击对车身的影响。
钢板弹簧的中部通过U型螺栓(又称骑马螺栓)固定在车桥上,两端的卷耳用销子铰接在车架的支架上,通过钢板弹簧将车桥与车身连接起来,当路面对轮子的冲击力传来时,钢板产生变形,起到缓冲、减振的作用。
扭杆弹簧一端与车架固定连接,另一端与悬架控制臂连接,通过扭杆的扭转变形达到缓冲作用。
在三种弹簧中,螺旋弹簧和钢板弹簧都是常见的汽车弹簧,它们的作用比较好理解。
而许多人对扭杆弹簧的形状与作用则不太明了。
螺旋弹簧广泛地应用于前独立悬架。
螺旋弹簧与钢板弹簧相比,具有无需润滑,不忌泥污,所占纵向空间不大,螺旋质量小等优点。
螺旋弹簧本身没有减振作用,因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器。
此外,螺旋弹簧只能承受垂直载荷,故必须装设导向机构以传递垂直力以外的各种力和力矩。
螺旋弹簧常用弹簧钢棒料卷制而成,可做成等螺距或变螺距的,前者刚度不变,后者刚度是可变的。
2.扭杆弹簧
3. 扭杆弹簧:
是利用具有扭曲刚性的弹簧钢制成的长杆。
一端固定于车身,一端与悬架上臂相连,车轮上下运动时,扭杆发生扭转变形,起到弹簧的作用。
扭杆弹簧总成用铬钒合金弹簧钢制成,它的表面经过加工很光滑。
通常为保护扭杆表面,在其上涂有环氧树脂,并包一层玻璃纤维,再涂一层环氧树脂,最后涂上沥青和防锈油漆,以防摩蚀和损坏表面,从而提高扭杆弹簧的使用寿命。
扭杆弹簧在制造时,经热处理后施加一定的扭转力矩载荷,使它有一个永久变形,而具有一定的预应力,这样可以在实际工作中减小工作时的实际应力,有利于延长扭杆弹簧的寿命。
但应注意左右扭杆由于施加应力有方向性,装在车上后承受工作载荷时扭转的方向应与所预加在扭杆上的扭转方向相一致,因而左右扭杆做有标记,安装时应加以注意。
采用扭杆弹簧做弹性元件的悬架要设导向机构和减振器。
扭杆弹簧与钢板弹簧相比质量轻于钢板弹簧,而且不需润滑,保养维修简便。
扭杆弹簧是一根具有扭转弹性的直线金属杆件。
其断面一般为圆形,少数为矩形或管形。
它的两端可以做成花键、方型、六角形或带平面的圆柱等,以便将一端固定在车架上,另一端通过摆臂固定在车轮上。
当车轮跳动时,摆臂便绕着扭杆轴线而摆动,使扭杆产生扭转弹性变形,借以保证车轮与车架的弹性联系。
有的扭杆由一些矩形断面的薄扭片组合而成,这样弹簧更为柔软。
扭杆本身的扭转刚度虽然是常数,但采用扭杆的悬架刚度却是可变的。
若将扭杆的固定端转过一个角度,则摆臂的初始位置将改变,借以可调节车架与车轮间的距离,即调节车身高度。
扭杆是用锘钒合金弹簧钢制成,表面经过加工后很光滑。
为保护其表面,通常涂以沥青和防锈油漆或者包裹一层玻璃纤维布,以防碰撞、刮伤和腐蚀。
扭杆具有预扭应力,安装时左右扭杆预加扭转的方向都与扭杆安装在车上后承受工作载荷时扭转的方向相同,不能互换,为此,在左右扭杆上刻有不同的标记。
扭杆弹簧与钢板弹簧相比较,具有质量小,不需润滑的优点。
4.气体弹簧
气体弹簧
气体弹簧主要有空气弹簧和油气弹簧两种。
。
如下图所示。
空气弹簧在轿车上有采用尤其在主动悬架中被采用。
这种弹簧随着载荷的增加,容器内压缩空气压力升高,使其弹簧刚度也随之增加,载荷减少,弹簧压力也随空气压力减少而下降,因而这种弹簧有其理想的弹性特性。
我们知道,乘用车独立悬挂的弹性元件多用螺旋弹簧,非独立悬挂的弹性元件多用钢板弹簧。
由于钢结构简单,使用可靠,钢板弹簧使用很广泛,例如一些越野车、皮卡或面包车。
而大客车、货车则大多数是使用钢板弹簧。
另一种是等宽度,厚度呈现两端薄,中间厚。
现在常见的少片钢板弹簧就是这一类型,少片钢板弹簧是指只有1~4片的变截面钢板弹簧,变截面钢板弹簧是指沿钢板长度方向中心较厚向两端逐渐变薄,或者片宽和片厚均渐变化的钢板弹簧。
多用于轻型汽车,现在一些大中型客车也趋向于使用这一类钢板弹簧。
气体弹簧是在一个密封的容器中充入压缩气体,利用气体的可压缩性实现其弹性作用的。
这种弹簧的刚度是可变的,因为作用在弹簧上的载荷增加时,容器内的定量气体气压升高,弹簧的刚度增大。
反之,当载荷减小时,弹簧内的气压下降,刚度减小,故它具有较理想的弹性特性。
气体弹簧是以空气做弹性介质,即在一个密闭的容器内装入压缩空气(气压为0.5~1MPa),利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。
这种弹性元件叫空气弹簧,它分为囊式和膜式空气弹簧
气体弹簧:
利用气体的可压缩性代替金属弹簧。
它最大的优点就是具有可变的刚度,随气体的不断压缩渐渐增加刚度,且这种增加是一个连续的渐变过程,而不象金属弹簧是分级变化的。
它的另一个优点是具有可调整性,即弹簧的刚度和车身的高度是可以主动调节的。
通过主副气室的配合使用,使弹簧可以处在两种刚度的工作状态下:
主副气室同时使用,气体容量变大,刚度变小,反之(只使用主气室)则刚度变大。
气体弹簧刚度由计算机控制,在汽车高速、低速、制动、加速以及转弯等状态下,根据所需刚度进行调节。
气体弹簧也有弱点,*压力变化控制车高必须装备气泵,还有各种控制附件,如空气干燥器,如保养不善会使系统内部生锈发生故障。
另外如果不同时采用金属弹簧,一旦发生漏气,汽车将无法行驶。
气体弹簧有空气弹簧和油气弹簧两种
(1)空气弹簧空气弹簧是利用压缩空气作弹簧的。
根据压缩空气所用容器的不同,又有囊式和膜式两种型式。
囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气所组成。
气囊的内层用气密性好的橡胶制成,而外层则用耐油橡胶制成。
气囊一般做成图示的两节,节与节之间围有钢质的腰环,使中间部分不致有径向扩张,并防止两节之间相互摩擦。
气囊的上下盖板将气囊密封。
膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。
(2)油气弹簧在密闭的容器中充入压缩气体和油液,利用气体的可压缩性实现弹簧作用的装置称油气弹簧。
油气弹簧以惰性气体(氮气)作为弹性介质,用油液作为传力介质,一般是由气体弹簧和相当于液力减振器的液压缸所组成的。
根据结构的不同,油气弹簧分为单气室、双气室以及两级压力式等三种型式。
空气弹簧和油气弹簧都同螺旋弹簧一样,只能承受轴向载荷,因此气体弹簧悬架中必须设置纵向和横向推力杆等导向机构,同时还必须设有减振器。
气体弹簧可以通过专门的高度控制阀自动调节气室中的原始充气压力,以调节车身与地面的高度。
5.橡胶弹簧
橡胶弹簧是利用橡胶本身的弹性来缓和冲击、减小振动的。
它可以承受压缩载荷与扭转载荷。
橡胶弹簧的优点是:
单位质量的储能量较金属弹簧多,隔音性能好,多用在悬架的副簧和缓冲块。
三.减振器
汽车行驶中如受到冲击力,弹性元件受力后产生的振动将持续一段时间,直到冲击能量完全被耗尽为止,故乘坐舒适性差。
现在,大多数汽车中都装有减振器。
减振器和弹性元件是并联安装的。
系统中由于弹性元件受冲击产生振动,为改善汽车行驶平顺性,悬架中与弹性元件并联安装减振器,为衰减振动,汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器,其工作原理是当车架(或车身)和车桥间受振动出现相对运动时,减振器内的活塞上下移动,减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。
此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力,使汽车振动能量转化为油液热能,再由减振器吸收散发到大气中。
在油液通道截面和等因素不变时,阻尼力随车架与车桥(或车轮)之间的相对运动速度增减,并与油液粘度有关。
减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务,阻尼力过大,将使悬架弹性变坏,甚至使减振器连接件损坏。
因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。
(1)在压缩行程(车桥和车架相互靠近),减振器阻尼力较小,以便充分发挥弹性元件的弹性作用,缓和冲击。
这时,弹性元件起主要作用。
(2)在悬架伸张行程中(车桥和车架相互远离),减振器阻尼力应大,迅速减振。
(3)当车桥(或车轮)与车桥间的相对速度过大时,要求减振器能自动加大液流量,使阻尼力始终保持在一定限度之内,以避免承受过大的冲击载荷。
在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器,且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器,还有采用新式减振器,它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。
(1)主要作用。
减振器的作用是吸收钢板弹簧起落时车辆的振动,使其迅速恢复平稳的状态,以改善汽车行驶的平稳性
(2)类型。
减振器根据作用所在行程的不同,可分为单向(只在伸张行程中起作用)作用式减振器和双向(在压缩行程和伸张行程均起作用)作用式减振器;根据其减振介质不同,可分为液力减振器和油气减振器两种。
目前,使用较多的是液力减振器。
根据液力减振器的结构不同,又可分为摆臂式和筒式两种。
(3)工作原理。
汽主悬架系统中广泛采用液力减振器。
其作用原理是利用液体流动的阻力来消耗振动的能量。
当车架与车桥相对运动时,活塞在缸筒上下移动,减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。
此时孔壁与油液间的摩擦及液体分子内磨擦便形成对振动的阻尼,使车身和车架的振动能量转化为热能而被油液和减振器壳体所吸收,最后散到大气中去。
减振器的阻尼力大小随车架与车桥的相对运动速度的增减而增减,并且与油液的粘度有关。
1双向作用筒式减振器
双向作用筒式减振器示意图
双向作用筒式减振器工作原理说明。
在压缩行程时,指汽车车轮移近车身,减振器受压缩,此时减振器内活塞3向下移动。
活塞下腔室的容积减少,油压升高,油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室(上腔)。
上腔被活塞杆1占去了一部分空间,因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积,一部分油液于是就推开压缩阀6,流回贮油缸5。
这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。
减振器在伸张行程时,车轮相当于远离车身,减振器受拉伸。
这时减振器的活塞向上移动。
活塞上腔油压升高,流通阀8关闭,上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。
由于活塞杆的存在,自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积,主使下腔产生一真空度,这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。
由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。
由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀,在同样压力作用下,伸张阀及相应的常通缝隙的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。
这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力,达到迅速减振的要求。
双向筒式减振器。
液力减振器是在压缩和伸张行程中均能起减振作用的减振器,故称为双向作用式减振器。
如仅能在伸张行程内起作用的,则称为单向作用式减振器。
目前,使用较多的为双向作用式减振器。
双向筒式减振器的基本工作原理:
(a)压缩行程。
当车轮与车架靠近时,减振器被压缩,活塞由上往下运动,活塞下腔内的油压升高,推开流通阀进入活塞上腔室,在此过程中产生一定的阻尼效果,并由于上腔室的容积小于下腔室的容积,致使下腔室的油液不能全部流入上腔室,多出的油液推开压缩阀,通过阀杆上的径向孔流入储油筒。
此时,补偿阀和伸张阀关闭。
(b)伸张行程。
当车轮与车架的距离被拉开时,活塞由下往上运动,使活塞上方的压力升高,上腔室的油液经活塞内圈孔(较流通阀的孔小)并推开伸张阀流入下腔室,此时阻尼效果较压缩行程时强。
由于活塞上腔室的容积小于下腔室的容积,上腔室的油量不足以补充下腔室容积,致使储油缸内的油压高于下腔室的油压,补偿阀打开,储油缸筒内的油流入工作筒(活塞下腔室)。
此时,流通阀和压缩阀关闭。
2充气式减振器
(1)充气式减振器充气式减振器的结构特点是:
在减振器缸筒的下部有一个浮动活塞,使工作腔形成三个部分。
在浮动活塞与缸筒一端形成的腔室中充入高压氮气;浮动活塞的上面是减振器油液,浮动活塞上装有大断面的O形密封圈,把油和气完全隔开,形成封气活塞;工作活塞上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀和伸张阀,此二阀均由一组厚度相同,直径不等,由大到小而排列的弹簧钢片组成。
当车轮跳动时,减振器的工作活塞在油液中往复运动,使工作活塞的上腔与下腔之间产生油压差,压力油便推开压缩阀或伸张阀而来回流动。
由于阀对压力油产生较大的阻尼力而使振动衰减。
由于下腔高压氮气的存在,便可以利用氮气的膨胀和压缩,借助浮动活塞的上下运动来补偿因活塞杆的进出而引起的缸筒容积的变化。
因此不再需要贮油腔,当然也就不需要贮油缸筒了,所以这种减振器也称为单筒式减振器。
而前述的双向作用筒式减振器既有工作缸筒,又有贮油缸筒,故亦称双筒式减振器。
充气式减振器作为一种新型减振器,与双向作用筒式减振器相比,具有以下优点:
①由于采用浮动活塞,不需要贮油缸筒还减少了一套阀门系统,使结构大为减化;②在防尘罩直径相同的条件下,充气式减振器工作缸筒及活塞直径大,可以产生更大的阻尼力;③减振器中的高压氮气能减少车轮遇到冲击力时产生的高频振动,且有助于消除噪声;④充气式减振器由于浮动活塞的存在,消除了油液的乳化现象。
充气式减振器的缺点是:
对油封要求高;充气工艺复杂,修理困难;当缸筒受到冲击而变形时,减振器就不能工作。
(2)阻力可调式减振器阻力可调式减振器的悬架系统采用了刚度可变的空气弹簧。
其工作原理是,当汽车载荷增加时,空气囊中的气压升高,与之相通的气室内的气压也随之升高,促使膜片向下移动与弹簧产生压力相平衡。
同时,膜片带动与它相连的柱塞杆和柱塞下移,因而使得柱塞相对空心连杆上的节流孔的位置发生变化,结果减小了节流孔的通道截面面积,也就是减小了油液流经节流孔的流量,从而增加了油液的流动阻力。
当汽车载荷减小时,柱塞上移,增大了节流孔的通道截面面积,结果减小了油液的流动阻力,达到了随汽车载荷的变化而改变减振器阻力的目的,保证了悬架系统具有良好的振动特性。
某些高级轿车上装用了阻力可调式减振器。
四、非独立悬架
非独立悬架特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上,当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上,当车轮上下跳动时定位参数变化小。
若采用钢板弹簧作弹性元件,它可兼起导向作用,使结构大为简化,降低成本。
目前广泛应用于货车和大客车上,有些轿车后悬架也有采用的。
非独立悬架由于非簧载质量比较大,高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大,平顺性较差。
非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连,车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。
非独立悬架具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点,但由于其舒适性及操纵稳定性都较差,在现代轿车中基本上已不再使用,多用在货车和大客车上。