法拉利懸架系統結構原理與維修（一）

浙江/寧振華

一、介紹

1.懸架

對汽車動態性能的研究基本上分為兩個部分：操控和舒適。

操控：是指那些與路面保持穩定性和駕駛樂趣等動態性能相關的所有汽車功能。

舒適：主要是指對垂直平面上的汽車動態性能的研究，即路面不規則性通過汽車傳遞給人體的壓力。

如果你曾經駕駛過卡丁車，應該知道卡丁車盡管減輕了重量、速度低并減小了力矩，卻非常容易在彎道中，以及加速或制動過程中失去抓地力，因為它太接近地面。引起這種抓地力喪失的原因是完全沒有懸架，使得所有產生的力均壓在輪胎上，從而極易超過極限條件。

懸架可以定義為：連接車輪和車身的組件，為車輪提供所需的不同自由度水平，允許汽車在所有方向行駛。前懸架：3個自由度，如圖1所示。后懸架：2個自由度，如圖2所示。

圖1 前懸架

懸架可以由不同數量和形狀的零件構成，以多種方式排列，但是在任何情況下主要有三種功能：

圖2 后懸架

（1）連接車輪和底盤，允許最多3個自由度。

（2）將車輪和地面間的沖擊轉換為彈性裝置的變形能。

（3）耗散該彈性能。

所有懸架均含有：

（1）承載裝置：它們機械連接車輪和車身，確保其正確運動。

（2）彈性裝置：它們彈性連接車輪和底盤。

（3）能量耗散裝置：它們將彈性裝置儲存的能量轉換為熱量。

懸架類型如表1所示。

2.懸架的特性

懸架必須控制車輪和底盤之間的連接，保持精確的角度和高度：

◆輪胎地面位置

◆主銷

◆后傾角

◆主銷偏距

◆后傾角偏距

◆瞬時回轉中心

◆側傾中心

◆外傾角

◆前束角

表1 懸架類型

3.輪胎地面位置(接觸面)

地面位置是指輪胎和地面之間的接觸區域的中心。該位置非常重要，因為這是與地面交換力集中的地方。必須具有相對于車輪回轉軸的適當規定位置，如圖3所示。

圖3 輪胎地面位置

4.主銷

圖4 主銷

在圖4中，它是在轉向過程中車輪的垂直軸和回轉軸之間的角度。

5.后傾角

圖5 后傾角

圖6 偏距1

◆車輪再定位（轉向回正，轉向負載）

在圖5中，它是垂直軸和轉向軸之間的角度。它負責兩種轉向效果：

◆轉向過程中的外傾角變化

6.主銷偏距和后傾角偏距

在圖6中，它是車輪地面位置到轉向軸與地面交點之間的距離。在圖7中，它是車輪地面位置到轉向軸與地面交點之間的距離。

圖7 偏距2

圖8 瞬時回轉中心和側傾中心

圖9 側傾軸

7.瞬時回轉中心和側傾中心

（1）瞬時回轉中心

它是懸架穩固支持車身做剛性轉動時的中心，如圖8所示。

（2）側傾中心

它是底盤的橫截面在輪軸處相對于地面轉動的中心。因而可以確定前側傾中心和后側傾中心，它們的連線確定為側傾軸。

8.側傾軸

汽車在側傾運動過程中的回轉中心。其位置決定了懸架幾何形狀對側傾剛性的影響程度。如果汽車重心在側傾軸上，就不會有相對于懸架的任何側傾；如果重心在該軸下方，就會有與相對于懸架的標準方向相反的側傾趨勢，如圖9所示。

9.車輪外傾角

在圖10中，它是垂直軸和通過車輪中心線的軸之間的角度。它極大地影響車輪行為，產生橫向推力，增加在漂移產生的推力上。

10.車輪前束角

在圖11中，它是通過車輪中心線的軸和汽車縱向軸之間的角度。前束角對相同車軸上的車輪設定和施加大小相等、方向相反的漂移。

圖10 車輪外傾角

圖11 車輪前束角

11.外傾角的變化

在懸架的垂直移動過程中，角度和特征尺寸并非常量，而是在運動特性的作用下產生變化。

其作用趨勢是彎道外側的車輪具有接近橫向抓地極限的最佳外傾角，如圖12所示。

12.前束角的變化

考慮側傾的影響，外側車輪壓縮，內側車輪張開；因此懸架幾何形狀將使得外側車輪分開，而內側車輪收斂。其結果是“感應轉向”，旨在減少駕駛員感受到的漂移。由于轉向不足行為在本質上更加穩定，在壓縮階段中的前束角變化（打開）適宜于前懸架，而相反的變化則適宜于后懸架，如圖13所示。

13.輪距的變化

這是由于垂直回彈而產生的車輪地面位置的橫向位移。這些作用力不規則地壓迫輪胎，而且在不對稱回彈的情況下，會改變汽車的行為，影響其穩定性，如圖14所示。

14.F430設置數據

F430設置數據如表2和表3所示。

15.彈性元件

圖12 外傾角的變化

圖13 前束角的變化

圖14 輪距的變化

圖15 彈性元件

表2 設置數據1

表3 設置數據2

彈簧是懸架的首要彈性元件。在汽車懸架系統中最廣泛使用的彈簧是圓柱螺旋彈簧。當汽車靜止在地面上時，彈簧處于預載狀態；它將平衡汽車重量所需的力，在一側卸在底盤上，在另一側卸在懸架上。

要考慮的其他彈性元件有：行程端部橡膠套筒和防傾桿，如圖15所示。

16.橫向穩定桿

也稱為防傾桿，它是在相同車軸上的車輪獨立運動情況下工作的彈性裝置。它相對于底盤自由轉動，對于每個對稱回彈，不承受變形，但是它在不對稱回彈的作用下扭轉，如圖16所示。

圖16 橫向穩定桿

（待續）