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大家时间有限,我就长话短说了。实际网上也有大量的题材和视频,可能说的比我更明白。我只是用我的理解来描述,希望对大家有所帮助。
如果对原理有所了解的,可以直接跳到实装环节。^_^
简单说下他的前世今生:他是由传奇发明家詹姆斯.瓦特在18世纪发明的,将旋转运动转换为直线运动的一个装置。广泛应用于内燃机的设备中。在现今的汽车工业中他也有相当广泛的应用。尤其是在专业赛车上应用非常广泛。
官方解释:他的功能就是采用这种结构用于扭力梁悬架上, 以此来减少后轮侧向力对车轮前束的影响。也减少了在转弯时侧向力产生的离心,使两侧车轮受力始终与路面保持最适宜的接触,达到最佳的附着力。一方面提高了车辆的驾乘舒适性,也加强了车辆循迹性。
说的拗口,估计理解起来也容易糊涂。咱看图说话。
在后桥的五连杆系统中
其中常见的4连杆是负责束缚车桥3轴移动(提高舒适性)。问题依然存在,虽然四连杆虽然连接车身和车桥,并可以抑制并束缚后桥在xyz3个轴向的移动。但这种被控制是更多是束缚/限制桥的纵向和径向轨迹(Y/Z轴),而有限的影响横向轨迹(X轴),表现在人身体上的感受就是晃动、侧倾等问题。
造成这个问题的原因是,4连杆因为需要配合弹簧及减震的运动轨迹来控制后桥这个必须的操作,而精细的操作另有其人。
这就需要第五条连杆出马了,那就是止推杆/瓦特连杆。
在正常情况下最廉价高效的解决方案,无疑是止推杆方案。
但是作为越野车主,尤其是升高底盘的越野车主身上,这肯定就不是正常情况了。
而止推杆的特性就是,当与地面的水平夹角越大,性能就几何倍数的下降。原理就如同上图。基本可以理解为止推杆的长度越短越失败,止推杆的水平夹角越大越失败。
实际工作原理是,车辆在运动中轮胎因为道路的起伏,通过五连杆和减震总成带动后桥。。而止推杆把这个起伏的力量通过纵向和横向移动传递到车厢。而在感受角度方面,纵向的移动可以接受,横向的移动就很难让人舒适了。
所以破坏了止推杆最佳工作环境的情况下,无论在穿越还是常规的过弯行驶,止推杆给人带来的感觉就是侧倾及横向的甩动。
瓦特连杆的原理及过人之处
在升高之前,止推杆和瓦特连杆的性能是较为相近的。原因上述已经说过了。
在过弯情况下,对于止推杆来说等于变相的破坏了他原有的稳定性,所以过弯特性上瓦特连杆远优于止推杆。
因为瓦特连杆是中心对中心的点状连接,所以后桥的上下移动范围,以及后桥的转动范围会更大。对于越野来说是个不可替代的优点。
而瓦特连杆就很好的解决了这个问题,因为瓦特连杆通过中心轴的工作,让xyz(横向,纵向,径向)6个方向的力矩,全部的转化为纵向(Y轴)的力矩。这样在乘坐中就只会有纵向的起伏。而没有横向的扰动。
瓦特连杆的缺点与问题
瓦特连杆也不是完美无缺的,他最致命的两个缺点是
1:复杂,相对止推杆的单体连杆来说,瓦特连杆是双连杆加中心轴,并且要兼顾xyz三个方向的力量控制与分散,连杆和中心轴以及固定基座的设计需要精密且牢固。
2:昂贵,因为复杂所以昂贵,这个不需要过多解释,瓦特连杆的一个完整功能的中心轴(不是大家看到作坊里面搓出来的那种),就远比整条整套的五连杆系统更昂贵复杂。
原创设计方案
简单展示一下。因为烈马的后桥结构以及大梁结构和国产车有不少不同。所以方案也是全新的概念。
上车实装
因为是第一套原理样机,所以在安装的时候配件并没有到齐。就没法拍下整套方案的全家福了。
细节展示
因为美式后桥的牙包壳是可以向后开启的。这一点就越野车来说,我认为更为人性化。因为这样便于保养维护,以及更换差速器差速锁之类的总成。但缺点就是比较贵了。
针对原由的牙包壳方案我们还是按照自己的理解做了一些修改。因为按照原版牙包壳的设计是冲压一体的结构。强度上不能达到要求。所以我们对他做了一个较大的改动,就是采用了CNC加工的一体式的加厚锻造铝镁合金。并对放油口等位置进行了重新设计。
很多瓦特连杆的设计方案无奈为了将就车底空间,选择了长短直臂配合的方案。这也困扰了我们很久。但思来想去,长短直臂虽然可以降低制作难度。但短臂会成为影响性能的阿喀琉斯之踝。
既然要做就把性能做足,通过精细的尺寸计算,采用了曲线支臂的方案,终于解决了所有的问题。
另一个难点就是原车没有瓦特连杆的固定座。如何完整有效的固定,无损且易于安装也让我死掉了大量脑细胞。
不过在试验过N次之后,终于有了一个相对完善的答案。