弄巧成拙之案例悬架设计

前篇文章还在大谈柯尼塞格的抗俯仰稳定杆,没想到很快就被‘打脸’。因为,最近兄弟单位某车型项目,遇到了与此相关的一个棘手问题。

情况大致是这样的,一个大七座的的城市SUV,2.0T的动力,将近N.m的扭矩。高配四驱,低配两驱(前驱)。这样的配置也算是中规中矩,各大主机厂基本都这个套路。可是现在出现怪异的问题,急加速时,四驱完美,但两驱车加速时车头弹跳。

一开始,普遍认为SUV质心靠后,前轮附着力不足所致,用TCS牵引力控制系统,拉低一下发动机扭矩输出,应该可以解决问题,但结果并不理想,除非把动力拉到一个非常低,几乎没有加速性可言的状态,车辆才能稳定下来,这显然是不是客户想要的,也不可能接受这个状态。

而同样丰田前驱大七座SUV,关闭TCS状态,急加速时,前轮有打滑,但车身并不跳动,所以从TCS解决此问题显然不是个好办法。

底盘工程师的职责所在,就是解决各类力学问题,还是回归到力学问题本身,既然车身有向上的跳动,那必须有向上的力给车身,也就是Z方向的垂向力,就麦弗逊悬架车身来说,车身的垂向力只能由TOWER承担。

而Tower的Fz只能有减震器滑柱产生,而滑柱要产生向上的力,弹簧必须有压缩,想要弹簧被压缩,车轮和车身必然有垂向的相对运动,要么车身下压,要么轮胎上跳,对于加速的状态,车身不大可能前倾(加速后坐)所以只能是第二种可能,加速时轮胎上跳了…

问题似乎慢慢变得清晰起来了,在纵向力的作用下,轮胎上跳了,那悬架运动关系是最直接相关的。查看设计,设计之初可能为了提高抗点头率,而将前轮纵倾中心抬的很高。表现在悬架摆臂之上就是前点低而后点高。

关于悬架设计与抗点头率的关系,可参考悬架相关课程

乘用车悬架系统开发第三讲---麦弗逊悬架详解

这样的设计虽然能提高制动抗点头率,但是在大驱动力作用时就有问题了,如下图分析。

由于摆臂存在角度,纵向的驱动力Fx在垂直摆臂前后点连线方向上有了分力(黄色),而恰恰是这个分力会让车轮有向上跳的趋势,但是车轮在离地的一瞬间,由于Fx的消失,向上的分力也不存在了,所以又会迅速落下,如此反复,造成了车头跳动。

那该如何解决这个问题呢?参考了众多成熟设计,基本都是前高而后低,让垂向分力指向地面。

如果观察众多的性能车,为了消除此类影响,干脆平行设计,尽可能的减小巨大驱动力的额外影响。



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