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汽车板簧的微历史
时间:[2022/8/3]
几乎所有的汽车评论都会在某个时候提到阻尼和悬架设置。减震器、弹簧、避震器、Ohlins 阻尼器等高档产品;你可能以前都听说过。但是,您无需回头太远就能找到来自西方世界的采用钢板弹簧悬架的量产汽车。我第一次遇到它们是在我父亲 1969 年的 MGC GT 和 Austin Princess 上,总是发现它们生锈、肮脏,而且似乎无法胜任工作。
 
板簧作为一个实体可以追溯到罗马人,他们决定他们的战车在粗糙的表面上骑行时需要一些阻尼。直到 1900 年代初发明了第一个减震器(我们现在这样),然后在 1927 年与福特 A 型车一起批量生产,板簧几个世纪以来几乎没有变化。
 
板簧是一种基本的悬架形式,由一层层夹着不同尺寸的钢制成。大多数板簧装置通过使用弹簧钢形成椭圆形,该弹簧钢具有允许其在两端施加压力时弯曲的特性,但随后通过阻尼过程返回其原始位置。钢通常被切割成矩形部分,然后用两端的金属夹和穿过叶片中心的大螺栓固定在一起。然后使用大 U 型螺栓将其安装到车轴上,将悬架固定到位。
 
弹簧钢的弹性使悬架内具有柔韧性,从而在移动时提供舒适性和对汽车的控制,并且板簧设置已被证明是几十年来汽车的可行选择,尽管仅在 HGV 和军用车上才真正被发现这些天的车辆。
 
由于大量金属层叠在一起,板簧在车轮、车轴和汽车底盘之间提供了大量的支撑。由于其紧密的结构,它们可以承受巨大的垂直载荷,因此重型工业仍然使用它们。垂直载荷也分布在板簧的整个长度上,而不是通过一个小的弹簧和阻尼器急剧分布,这可能会产生一个太大的集中力,使悬架无法处理。
 
在汽车中,阻尼可能是一个极其重要的特性。如果悬架阻尼不足,则汽车在撞到道路上的任何颠簸或坑洞后都会很好​​地打滚和弹跳。这是在减震器出现之前使用螺旋弹簧的汽车的一个重要特征,并且在以任何实际速度行驶时对汽车不利。由于每块钢板之间的摩擦,板簧更好地应对车辆阻尼,这使得悬架垂直弯曲后的响应时间更快,从而使汽车更加可控。
 
与早期的弹簧和减震器相比,板簧设计简单,生产成本低廉,因此一旦汽车完全批量生产,它就成为了首选设置,以确保可靠性,同时保持低成本。单片弹簧是该批次中最简单的设计,仅使用一片弹簧钢片,从中间厚逐渐变细到边缘薄(称为抛物线片簧)以适当地分配垂直载荷。然而,由于杆内缺乏强度,单叶设置只能用于极轻的车辆。
 
叶片设置的一大缺点是它们在悬架调整方面并不出色。在赛车和高性能汽车应用中,能够根据驾驶条件和不同的驾驶风格操纵悬架设置至关重要,如今通过可调节的避震器更容易做到这一点。板簧的末端连接到底盘这一事实强调了叶片设置缺乏可调节性,这使得叶片的缩短或加长空间非常小。因此,只有通过用于构成板簧的材料的强度和柔韧性才能真正进行调整。
 
叶片还允许很少的运动方向,并且仅设计为垂直移动,而弹簧和阻尼器的组合可以被操纵成更大的运动范围。板簧牢固地夹在一起并用螺栓固定在底盘上以及夹在车轴上,因此几乎没有任何其他运动方向的空间,这可能导致将装置固定在一起的接头和连接处严重磨损。
 
与更现代的独立悬架设置相比,这种与活动后轴的连接可能会在汽车中产生可笑的动态特性,这是旧款野马所闻名的。当悬架和车轴被迫一起移动时,后桥只会在高速弯道上弹跳,而现代阻尼系统将为驾驶体验增添更多的沉着感。
 
与螺旋弹簧相比,钢板弹簧的刚度通常要大得多,这取决于钢结构和它们用螺栓固定和夹紧的紧密包装。因此,乘坐舒适性不是使用板簧的车辆的一个特点,在 1970 年代以具有成本效益的方式将适当的阻尼器引入日常汽车后,板簧的受欢迎程度急剧下降。
 
克尔维特经常因为坚持老式的板簧技术而受到嘲笑,但雪佛兰有真正的理由继续使用它们。横向板簧沿后轴放置,并且由于它工作良好并且是比避震器便宜得多的替代品而简单地保留为设计。“Vette”一直是一款“物超所值”的汽车,而雪佛兰仍然声称拥有令人满意的操控动力,它认为没有理由改变它。
 
雪佛兰使用纤维增强塑料 (FRP) 代替钢,因为它可以处理比标准弹簧钢装置大约五倍的应变能,而重量却只有三分之一。悬架测试通常由弹簧可以处理的循环次数或振荡次数决定。FRP 单叶系统可以处理十倍于钢等效物的循环,并且在多叶弹簧中发生的叶片之间缺乏相互作用意味着悬架保持柔顺,保持了操控水平和乘坐舒适性。
 
在大多数情况下,只有商用车仍在使用钢板弹簧作为悬架,你必须回顾几十年才能找到具有这种悬架的“高性能”汽车——当然,除了克尔维特。从角斗士的战车到福特野马 GT,钢板弹簧无疑曾处于车辆阻尼的最前沿,但尽管设计简单,但弹簧和阻尼器的时代已经全面展开。
 
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