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悬架设计-稳定杆系统-稳定杆设计及稳定杆衬套的部分讨论

2018-04-12 13:35:08·  来源：悬架Suspension设计开发Dev  
　
带有稳定杆的独立悬架可以简单的理解为独立悬架和扭梁半独立悬架复合在一起的一种过渡型悬架

关于稳定杆（如上图中高亮标注的部件），大家应该都知道是用于提供车辆转弯时的侧倾刚度，同时又不影响同向轮跳时的悬架刚度。其实，带有稳定杆的独立悬架可以简单的理解为独立悬架和扭梁半独立悬架复合在一起的一种过渡型悬架，稳定杆刚度过高在提升侧倾刚度的同时也会增加左右轮胎在跳动过程的干涉问题，震动问题，稳定杆刚度太低可能提供不了足够的侧倾刚度和不足转向度。

个人对于稳定杆也有一些更多的看法，总结如下：
车辆在转弯时，总需要侧向支撑以提供足够的车辆因转向所需要的向心力。而侧向力大部分是通过连杆输入给车身系统完成这样的动作的，对于前悬架而言， 由于车辆转弯时我们需要实现不足转向，也就是说前后轮胎规格参数一致的情况下，需要前悬提供更多的侧向力（更多的轮胎侧偏角才能产生更多的侧向力，更多的侧偏角也意味着更多的不足转向趋势，注意这样的假设没有考虑前后悬架前束 ，外倾的变化趋势，前后轴荷差异等），更多的侧向力意味车连杆方向与整车Y方向的夹角更小，也即更低的侧倾中心，由于侧倾中心低，在相同的向心力作用下，侧身侧倾角会变大，舒适性不好。

对于后悬架而言，道理正好相反，由于保证较好的不足转向特性后轮仅需要更少的侧向力，连杆方向与整车Y方向的夹角相对于前悬架来说会更大，但是更大的夹角意味测连杆上的力在整车Z方向的分力更多，冲击更多，为了弥补夹角过大的问题，需要一定的稳定杆来平衡这种问题。
总结来看，稳定杆并不全是用于提供更好的操纵稳定性，也有一部分用意是为了保证更好的舒适性。

关于稳定杆的布置，可以考虑两个方面：
但在开始讨论之前，我们应该知道，稳定杆提供的整车侧倾刚度来源于两个方面（不考虑稳定杆衬套柔性差异性）
a,) 如下图：

假设稳定杆头部位置从位置1，移动到位置2，稳定杆会扭转一定的角度θ。

b,)如下图：

假设稳定杆头部从位置1移动到位置2，稳定杆会有一点的弯曲角度α，当然，实际情况，α值应该较小。

下面是稳定杆布置的一些讨论：
1，稳定杆与衬套安装点相对于稳定杆与稳定杆连杆安装点在X方向的距离，
如果此距离越小，意味着稳定杆因弯曲角度α提供的侧倾刚度比例越高，意味着稳定杆扭转角度θ变小。如果此距离越大，意味着稳定杆因扭转提供的侧倾刚度比例越高。

其实这其中有一个让步的过程，如果扭转角度θ提供的大部分的侧倾刚度，稳定杆材料性能的利用率会很低，浪费材料。如果弯曲角度α提供大部分的侧倾刚度，稳定杆的应力会很高，材料性能的利用率很高，但是需要很好的CAE计算和后期质量控制的能力。α角过大也会影响稳定杆衬套安装支架紧固件的扭矩设计计算和布置方式的改变（如从水平布置改为夹角布置或者垂直布置）

2，稳定杆扭转角度θ的大小还关系到另外一个问题---稳定杆衬套的异响和耐久问题。目前稳定杆衬套的异响主要通过三种方式进行解决：
a,)增加衬套与稳定杆的过盈量
b,)将稳定杆衬套和稳定杆硫化在一起（增加胶黏剂）
c,)在稳定杆衬套内表面增加尼龙套，使稳定杆与衬套之间是纯滑动
d,)将衬套的金属骨架布置在衬套内表面，这样与稳定杆装配和金属骨架可以和稳定杆很好的抱死。
目前个人的觉得方案a和方案c基本上没有什么用处，因为增加过盈量会增加衬套的径向刚度，但减小衬套的扭转刚度，添加尼龙套会后后期的磨损问题，包含尼龙套本身和稳定杆漆面的磨损，及锈蚀问题。

以上差不多就是个人对于稳定系统的经验总结， 当然， 还有很多问题没有涉及，如稳定杆系统的拓扑处理，稳定杆3D数据的制作， 稳定杆的布置需要考虑是否影响发动机舱空间的利用率，稳定杆是否便于拆装，以方便后期调教，稳定杆衬套安装支架是水平安装还是垂直安装？基于上句话，支架安装螺栓的扭矩计算如何？稳定杆软模样件工艺问题控制和量产样件工艺控制 等等..

后期有机会可以再次讨论。 
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