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【技研】麦弗逊悬架减振器侧向力的分析与减少方法

2019-04-02 18:55:38·  来源：汽车技研  作者：Derek  
　
麦弗逊悬架减振器侧向力的分析与减少方法麦弗逊悬架因成本低和占空间小的优点，目前大量运用于中低端车型。此类悬架中减振器活塞杆不仅承受垂向载荷，同时还承受
麦弗逊悬架减振器侧向力的分析与减少方法
 
麦弗逊悬架因成本低和占空间小的优点，目前大量运用于中低端车型。此类悬架中减振器活塞杆不仅承受垂向载荷，同时还承受侧向载荷，所以对活塞杆、阀系的耐久和强度有更高的要求。那么，如何减少减振器所受的侧向力成为了使用麦弗逊悬架必须克服的课题。今天，小编就和大家一起了解下麦弗逊悬架减振器侧向力产生的原因和减少的方法。
 
一．麦弗逊悬架介绍
 
1.1结构特点：
 （1）无上摆臂，增加平面轴承为转向提供自由度；
 （2）减振器与螺旋弹簧一起集成安装在转向节上。
图一
1.2优点：
（1）重量较轻，成本较低。
（2）比双横臂式悬架节省（横向）空间，适用于动力横置（前轮驱动）车辆。
（3）能提供足够的弹簧和减振器行程。
1.3缺点：
（1）因要保证一定的主销内倾和外倾，减振器倾斜角度较大，承受侧向力大，对活塞杆和阀系耐久要求高；
（2）侧向刚度小，整车侧向防干扰能力降低；
（3）轮胎尺寸受限，垂向布置空间较困难，可能影响车前上方造型。
（4）因滑柱受力较大，滑柱上端在车体安装点结构需特别加强隔振隔音要求。
（5）对车轮自由度控制不够精确，尤其是绕摆臂轴旋转。
 
二．减振器侧向力产生的原因
以减振器带车轮总为整体受力对象，做出受力图，如下：
图二
中，FA:A点的反作用力，作用点为E；
      W：地面对轮胎的作用力，作用点为B（除去簧下质量）；
      FC：下摆臂的作用力，作用点为C。
对于以上减振器带车路总成，在任何时刻必须满足两个平衡：
1、三个力的平衡：
图三
2、在这个整体上任意一点，这三个力产生的力矩必须平衡。
如果在C点，A点的FA和E点的W产生的力矩必须平衡，而E点产生的力矩M=W×e。
以减振器本身为受力对象，做出受力图，如下：
图四
 由于受到力矩M的作用，在密封圈处产生了F1，活塞处产生了F2两个力。
3、由于麦弗逊减振器安装都有一定的角度，所以FA可以分解成减振器轴向方向FAy和垂直减振器轴向的FAx。
则F1、F2、FAx三个力即为减振器收到的侧向力。

三．减振器侧向力减少的方法
1、减小a：如图一所示，当a减小时，F1和F2也随之减小，在密封圈和活塞上的摩擦力（F1μ1+F2μ2）也相应地减小。反之，当a增大时，随着F1和F2的增大，摩擦力也增大，减振器发热，加快失效。这种失效包括阻尼力减小和漏油。 现在很多车型都是通过减小a来提高减振器抗侧倾能力。
2、螺旋弹簧相对减振器的中心偏移，并倾斜一定角度：也即下图中FA的作用点偏移δ，使螺旋弹簧尽量分担多的作用力。
这种方式安装螺旋弹簧，使得螺旋弹簧的中心线和路面的作用线一致，通过减小e的大小，来减小地面作用力产生的力矩，从而减小减振器侧向力。
但是，在车辆的整个运动过程中，我们不可能完全消除减振器的侧向力，只能减小。同时减振器本身具有一定抗侧向力的能力，我们在设计时尽量通过改变结构和几何关系来减小减振器侧向力。

四．麦弗逊悬架的侧向力优化的实例
如下图所示，为凯迪拉克XTS前悬架，其增加了减振器下叉臂，下叉臂连接了下摆臂和减振器，使得a变小，减振器不再单独承受车轮传来的侧向力，从而使整个悬挂系统拥有更好的侧向支撑能力。
 
 
 
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