懸掛式汽車方向控制臂研究

胡全達(dá)　張廣和　徐言濤

摘 要：隨著科技進(jìn)步，懸架系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，具有較高價(jià)值，是汽車重要總成，研究發(fā)現(xiàn)，汽車的行駛平順性受其影響深遠(yuǎn)。控制臂（ControlarlTI）對懸掛式汽車來說，作用巨大，也將其稱之為擺臂。作為懸架系統(tǒng)核心元件，在車輛行駛中可以保障正確行駛軌跡，及時(shí)調(diào)整行駛方向，提高行駛安全性。基于此，控制臂的深入研究，意義重大，需要確保其有足夠剛度，從而延長懸掛式汽車使用壽命。

關(guān)鍵詞：控制臂 汽車方向 懸掛式

Research on Directional Control Arm of Suspended Vehicle

Hu Quanda，Zhang Guanghe，Xu Yantao

Abstract：With the advancement of science and technology， the suspension system is widely used and has high value. It is an important assembly of automobiles. Research has found that the driving comfort of automobiles is profoundly affected. The control arm （ControlarlTI） has a huge effect on suspended cars， and it is also called a swing arm. As the core component of the suspension system， it can ensure the correct driving trajectory during vehicle driving， adjust the driving direction in time， and improve driving safety. Based on this， the in-depth study of the control arm is of great significance， and it is necessary to ensure that it has sufficient rigidity to extend the service life of the suspension vehicle.

Key words：control arm， car direction， suspension

1 引言

擺臂因?yàn)楣δ懿町愐约坝猛静煌?，分為前擺和下擺，在實(shí)際應(yīng)用中，前擺臂是懸架的向?qū)В瑫r(shí)發(fā)揮支撐作用，如果前擺發(fā)生變形，將會影響車輪定位，如果不合理規(guī)避，行車穩(wěn)定性就會降低。而下擺臂功能更加突出，作用是支撐車身，通過減震器的輔助，緩沖行駛中的震動。在控制臂應(yīng)用中，減速器十分關(guān)鍵，對下懸掛臂影響較大，輔助作用顯著，在使用中與減震器、彈簧形成配合，便可以優(yōu)化懸掛系統(tǒng)（總成）。

2 汽車懸掛系統(tǒng)概念以及原理

2.1 汽車懸掛系統(tǒng)概念

汽車懸掛系統(tǒng)具有較高應(yīng)用價(jià)值，目前在市面上使用較多，汽車懸掛系統(tǒng)因?yàn)楣δ軓?qiáng)大，對穩(wěn)定性要求極高。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，該系統(tǒng)看似簡單，是指由車身配合輪胎運(yùn)行的彈簧，再加上避震器等核心構(gòu)件，共同組成支持系統(tǒng)?，F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，懸掛系統(tǒng)功能獨(dú)特，突出優(yōu)勢在于支持車身，在此基礎(chǔ)上改善乘坐感覺，實(shí)踐證明，不同的懸掛設(shè)置使用，會營造不同效果，讓駕駛感受出現(xiàn)變化?？此坪唵蔚膽覓煜到y(tǒng)實(shí)則構(gòu)成復(fù)雜，綜合多種作用力，在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)，需要綜合考慮多項(xiàng)因素，只有這樣，才能決定轎車穩(wěn)定性，提升其安全性，因此，該系統(tǒng)是汽車關(guān)鍵部件。

2.2 汽車懸掛系統(tǒng)原理

懸掛系統(tǒng)實(shí)際上是一種集成，是傳力連接裝置（車架與車輪的）總稱，通過研究發(fā)現(xiàn)，其作用非凡，力和力扭的傳遞要依靠該項(xiàng)技術(shù)來完成，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，能夠減緩沖擊力。實(shí)踐證實(shí)，這種沖擊力是由不平路面導(dǎo)致的，因?yàn)闆_擊力存在，會影響車架或車身穩(wěn)定性。與此同時(shí)，還可以衰減引起的震動，通過這樣的方式，讓汽車行駛平順。研究發(fā)現(xiàn)，典型的懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成相對復(fù)雜，除了彈性元件（核心元件）外，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、減震器同樣重要。在應(yīng)用中，彈性元件形式多樣，通過比較發(fā)現(xiàn)，汽車懸掛系統(tǒng)中機(jī)桿彈簧使用較多，像空氣彈簧會在個(gè)別高級轎車中使用。

3 控制臂的結(jié)構(gòu)

通過研究發(fā)現(xiàn)，懸架系統(tǒng)作用顯著，在整個(gè)汽車構(gòu)成中，該系統(tǒng)是不可或缺的。作為汽車重要部分，對其優(yōu)化至關(guān)重要，因?yàn)槠鋵Σ倏v穩(wěn)定性影響較大。汽車控制臂原理并不復(fù)雜，是將作用車輪上的力通過某種方法轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后傳遞給車身。在整個(gè)過程中，可以有效規(guī)范行駛軌跡，確保行車安全[1]。汽車控制臂功能發(fā)揮，要滿足一定條件，分別通過球鉸、襯套等來實(shí)現(xiàn)，在兩者的幫助下，讓車輪和車身在優(yōu)質(zhì)條件下彈性連接。需要強(qiáng)調(diào)的是，控制臂、襯套、球頭不僅需要配套，還要滿足足夠的剛度需求，只有這樣，才能保證控制臂性能穩(wěn)定。

3.1 橫向穩(wěn)定桿連桿

在懸架安裝時(shí)，為了強(qiáng)化安裝效果，穩(wěn)定桿連桿尤為關(guān)鍵，在連接時(shí)需要在正確指導(dǎo)下完成，一端連接橡膠襯套，并與橫向穩(wěn)定桿關(guān)聯(lián)，這樣便可以發(fā)揮穩(wěn)定桿連桿作用;另一端通過球鉸連接，實(shí)現(xiàn)與控制臂的關(guān)聯(lián)，或者在使用中，也可以將其與筒式減震器連接，這樣便可以發(fā)揮減震和控制反向的功能。研究發(fā)現(xiàn)，橫向穩(wěn)定桿連桿在提高操作穩(wěn)定性方面能力十分突出，兩種橫向穩(wěn)定桿連桿性質(zhì)、功能都有所不同，用途存在差異，所以機(jī)構(gòu)原理也頗為不同。雙襯套穩(wěn)定桿連桿是由橡膠襯套和臂體構(gòu)成;而雙球鉸桿連桿則是由球鉸總成和臂體構(gòu)成，兩者有輕微區(qū)別。

3.2 橫拉桿

在懸架安裝時(shí)，還需要留意橫拉桿的安裝效果，一端的橡膠襯套牢固性同樣重要，保證與車架連接，或者連接車身，這是安裝重要注意事項(xiàng)，不容忽視。此外，另一段的橡膠襯套，為了正常使用，應(yīng)與輪轂連接。實(shí)際應(yīng)用中，只有確保聯(lián)系緊密，才能確保安全性以及操作穩(wěn)定性。除此之外，橫拉桿對車輪運(yùn)動發(fā)揮特殊作用，具有一定導(dǎo)向功能，這一點(diǎn)是不容忽視的。現(xiàn)實(shí)中，橫向拉桿的結(jié)構(gòu)要合理優(yōu)化，也可以將其分為兩種，除了不可調(diào)橫向拉桿之外，可調(diào)橫向拉桿一樣應(yīng)用廣泛。

3.3 縱拉桿

縱拉桿性能特殊，應(yīng)用價(jià)值較高，多用于拖拽式懸架，在應(yīng)用中可以傳遞牽引力，同時(shí)完成制動力的傳送。縱向拉桿的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，臂體占據(jù)主導(dǎo)，由沖壓成形，在使用時(shí)，要將臂體和橡膠襯套連接，同時(shí)注重外管與臂體焊接質(zhì)量。只有焊接牢靠，無縫隙，操作穩(wěn)定性和敏感度才能提升。為了發(fā)揮保護(hù)作用，要將其與輪轂連接，并且保證好連接質(zhì)量。另一個(gè)橡膠襯套通常情況下，需要安裝在減震器下端，這一步驟十分關(guān)鍵，在支撐的同時(shí)，有效發(fā)揮減震效果。

3.4 單控制臂

研究發(fā)現(xiàn)，此類汽車控制臂，在多連桿懸架系統(tǒng)中應(yīng)用較多，兩個(gè)單控制臂需要搭配組合，通常獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)是發(fā)揮不了作用的，在現(xiàn)實(shí)使用中，需要通過配合完成任務(wù)， 該控制臂可以傳遞載荷。實(shí)踐證明，無論是來自車輪的橫向載荷，還是實(shí)際產(chǎn)生的縱向載荷，該控制臂都可以傳遞。從圖1中可以看出，上懸控制臂結(jié)構(gòu)簡單，臂體2為鍛鋁件，在使用中發(fā)揮核心作用[2]。橡膠襯套1與臂體2想要發(fā)揮作用，需要在具體的裝配環(huán)節(jié)，保持高度緊密配合狀態(tài)，只有這樣，才能提升操作穩(wěn)定性?；谶@樣的特征可以得出，橡膠襯套1和臂體2位置、功能存在特殊聯(lián)系，在彼此中間相對運(yùn)動不存在。

3.5 叉（V）形臂

圖2、圖3為兩種應(yīng)用較廣的叉（V）形臂結(jié)構(gòu)。通過了解發(fā)現(xiàn)，此類控制臂優(yōu)勢突出，在實(shí)際應(yīng)用中雙橫臂獨(dú)立懸架出現(xiàn)頻次最高，可以充當(dāng)其上下臂，除此之外，也可以將其作為麥弗遜懸架下臂，應(yīng)用價(jià)值較高。通過結(jié)構(gòu)圖可以了解到，臂體的叉（V）形結(jié)構(gòu)在具體使用中，可以承擔(dān)傳遞橫向載荷的任務(wù)。在懸架安裝時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)的是，無論是哪種叉（V）形臂結(jié)構(gòu)，其橡膠襯套與副車架想要發(fā)揮作用，都是保持緊密、充分連接的狀態(tài)，這一點(diǎn)是毋庸置疑的。另外，球鉸總成與輪轂連接。

下面將針對兩種叉（V）形臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，圖2中，臂體3功能顯著，為了保證理想強(qiáng)度，是由鈑金沖壓件焊接。除此之外，橡膠襯套1、2需要密切配合臂體3，在裝配時(shí)，需要保證連接度。襯套1、2實(shí)際上與臂體3不存在相對運(yùn)動關(guān)系。圖3中，臂體2為鍛鋁件。這一點(diǎn)和叉（V）形臂1結(jié)構(gòu)有所不同，橡膠襯套1，5處于最前端，與臂體2配合緊密，由此可以推斷，襯套1、5和臂體缺少相對運(yùn)動。

4 汽車后懸架下控制臂

從外表上看，目前大范圍推廣的轎車懸掛系統(tǒng)，總體來說結(jié)構(gòu)簡單。單單是由桿、筒組成，在此基礎(chǔ)上輔助彈簧。但實(shí)際上，想要得到完美的汽車總成，發(fā)揮理想化作用，控制臂設(shè)計(jì)、搭配是十分困難的，主要源于懸掛系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮多種因素，既要滿足舒適性要求（汽車行駛階段），又要確保理想的操縱穩(wěn)定性，通過研究發(fā)現(xiàn)，這兩方面的需求是互相對立的。舉個(gè)例子，為了取得良好舒適性，將汽車的振動減輕，通常做法是將彈簧設(shè)計(jì)得軟些，而一旦提高了彈簧軟度，汽車發(fā)生剎車“點(diǎn)頭”概率就會增多，導(dǎo)致側(cè)傾嚴(yán)重，不利于汽車轉(zhuǎn)向，降低操縱不穩(wěn)定。基于此，需要科學(xué)、合理優(yōu)化，保證轎車懸掛系統(tǒng)達(dá)到最佳狀態(tài)。通過現(xiàn)狀了解到，目前控制臂技術(shù)雖然逐漸成熟，重量獲得了減輕，但在具體使用中，由于彈簧座將壓力繼續(xù)傳遞，最終由金屬蓋板受力，一旦沖擊力過大，最直接的結(jié)果是金屬蓋板發(fā)生形變。

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，以及較大沖擊力下，金屬蓋發(fā)生變形問題?？梢圆捎肬形沖壓金屬板設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)比較理想，可以突出控制臂的作用。對U形沖壓金屬板進(jìn)行合理、科學(xué)優(yōu)化，具體方法是在其兩端搭配使用連接環(huán)，通過連接環(huán)，緩解沖擊力，避免金屬殼變形。在此基礎(chǔ)上，將橡膠襯套壓裝，使其和連接環(huán)充分銜接[3]。除此之外，為了強(qiáng)化效果，在上部的金屬蓋板處需要合理設(shè)計(jì)彈簧座，一般情況下，應(yīng)該通過焊接方式完成，通過設(shè)置彈簧座，讓金屬蓋板與折板充分、合理連接，讓兩者分隔開，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化控制臂設(shè)計(jì)的效果。實(shí)際證明，采用了上述方案后，控制臂使用效果非常理想，控制臂作用發(fā)揮，需要考慮多種因素，U形沖壓金屬板在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用，不容忽視。

結(jié)論：綜上所述，在經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)發(fā)展背景下，汽車制造產(chǎn)業(yè)潛力巨大，為了確保行車安全，提高操作穩(wěn)定性，懸架系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。作用汽車重要總成，懸架系統(tǒng)優(yōu)勢突出，可以發(fā)揮理想支撐作用。而在整個(gè)懸架系統(tǒng)中，汽車方向控制臂性能優(yōu)化，可以為行車提供安全和技術(shù)保障，是不容忽視的地方。控制臂設(shè)計(jì)水平可以直接影響操作穩(wěn)定性，屬于懸架系統(tǒng)核心內(nèi)容。

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