空气悬架系统
第一节 概 述
汽车悬架是车身或车架与车轮或车桥之间传力连接装置的总称。其作用主要有如下三个方面:
(1)与轮胎共同作用,缓冲和吸收来自车轮的振动,使汽车平稳行驶。
(2)将车轮与路面之间产生的驱动力和制动力及其力矩传递到车身。
(3)将车身支承在前后车桥上,并保持车身与车轮之间的几何关系。
传统的悬架系统主要由弹簧、减振器、稳定杆等组成。弹簧用于使路面产生的振动和车轮摆动不致直接传到车身,弹簧也有助于提高轮胎着地能力。减振器能迅速衰减弹簧的振动,使乘坐舒适,并能改善汽车的方向稳定性。正是弹簧和减振器的综合特性,确定了汽车的行驶性能和操纵性能。而传统的机械弹簧其刚度是不能变化的,即使是变刚度弹簧,其变化范围也十分有限,传统的减振器其减振力同样不能变化。因此,由这些传统元件组成的悬架不可能同时满足良好的乘坐舒适性和良好的操纵稳定性。例如,为提高汽车乘坐的舒适性,要求悬架做得比较软。以满足汽车在不平路面上行驶时车轮有较大的运动空间。但这将导致汽车在行驶过程中,由于路面的颠簸而使车身位移增大,这种位移的增大会对汽车行驶的稳定性带来十分不利影响。反之,为提高汽车操纵的稳定性,要求悬架要有较大的弹簧刚度和较大的减振器减振阻尼,以限制车身过大的运动。但这又会导致车身产生较大颠簸,从而影响汽车的乘坐舒适性和车辆行驶的平顺性。
因此,传统的悬架在设计过程中不可避免地要不断在乘坐舒适性和操纵稳定性中寻求妥协。尽管近年来传统悬架在结构上的不断更新和完善,采用优化设计方法进行设计,已使汽车,特别是轿车的乘坐舒适性和操纵稳定性有了很大提高,但传统悬架仍然受到诸多的限制。如最终设计的悬架参数(弹簧刚度和减振器减振阻尼等)是不可调节的,使得传统悬架只能保证汽车在一种特定的道路和速度条件下达到性能最优的匹配,并且只能被动地承受地面对车身的作用力,而不能根据道路、车速的不同而改变悬架参数,更不能主动地控制地面对车身的作用力。图10-1为传统的螺旋弹簧悬架示意图。