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1、奥迪产品知识培训 底盘系统,历史History 前桥Front Axle 后桥Rear Axle 悬架Suspension 减震器Shock Absorber 车桥几何学Axle Geometry 转向Steering 制动Brakes,车轮/轮胎Wheel/Tyre 操纵Handling 驾驶动态控制系统Driving Dynamic Control Systems,历史起源,只有几个少数的发明能够积极有效的决定了人类的命运，车轮就是其中之一。当Carl Benz第一次起动他的汽车时，车轮已经存在了约7000年。我们可以在亚洲美索不达米亚寻找到天才的摇篮。在美洲大陆、东南亚或者澳大利亚，早期
2、文明中并未发现车轮的踪迹。倘若没有轮子，无法想象会有汽车运动和交通运输。 很显然，只有一个轮子是不可能实现行驶，只有成功地将两个轮子同时安装在一根轴上，才有可能真正做出一辆汽车。轮子从出现的那时起，对于各个时代的工匠们都是难啃的“骨头”：木质螺纹难以持久工作；没有金属轴承，轴不能旋转始终是个麻烦。辐状轮子的发明归功于凯尔特人，这种车轮使得车子的运动能够十分的轻便快捷，而且很快就用于战争，代表了军事技术的一个新突破。马车大约在4000年前，可以达到30Km/h的速度，3500年后，蒸汽机出现了，超速的概念才随着而进入人们的生活。钢铁加工能力提高也推动了汽车工业的发展。 金属制造的车轴和悬挂系统极
3、大地增加了实用效果。1660年人们发明了钢板弹簧，悬架系统的历史翻开它的第一页篇章。,历史起源,弹簧不仅是一个满足舒适性的问题，同时它也具有保持车轮与道路接触的能力。现在，悬架系统由计算机控制，同马车时代相比更容易实现车轮的抓地性能。汽车的出现还要归功于苏格兰兽医John Boyd Dunlop，他发明了汽车不可缺少的零件-充气轮胎。在能生产出能够保证汽车稳定性、安全性、舒适性（在车速超过250km/h后）的低断面轮胎技术出现之前，人们探索了很长一段路。汽车发明初期，在比较差的路面条件下，随处可见的马蹄钉被认为是充气轮胎的天敌。 1894年，米其林兄弟使用自制的充气轮胎，驾驶汽车首次进行了从巴
4、黎到罗马的速度比赛。虽然法国轮胎王朝的创立者在比赛路程中22次停下来不断地修补被刺穿的轮胎，但这项发明最终还是开始盛行起来。 随着发动机功率不断提高，人们需要更高性能的轮胎和悬架系统。目前，这两个领域是汽车技术的研发重点。汽车底盘的未来属于主动式悬架，它可以实现轮胎与地面最佳接触的电子化控制，以及更为精确的车轮定位，以便保证车身小角度倾斜而提高主动安全性。,历史起源,对于轮胎制造厂商将来还有许多事情要做。未来轮胎寿命应更长，同时滚动阻力要更小，噪声要更低以及更节省燃料和提高舒适性。潮湿和冰雪条件下行驶时，附着和牵引性能仍然有很大的提升潜力。,早期汽车的底盘,现代汽车底盘提供了最大限度的舒适性和
5、安全性,前桥,从概念上讲，底盘是指所有能直接影响汽车行驶特性的组成部件的总和，它包括悬架系统、弹性和减振系统、转向系统、制动系统、轮胎和轮辋。 悬架系统是指连接车架（车身）与车桥（车轮）之间的部件；减震系统主要包括弹性元件和减震器，主要作用是降低车身震动和提高行驶舒适性；转向系统的作用是保持或改变车辆行驶方向，而制动系统则完成将车辆减速或停止的功能。,四连杆式悬架提供稳定的车轮控制,前驱动桥必须能传递转向力和驱动力。麦弗逊式滑柱1广泛用于前轴，它的优点在于：车轮定位2和悬架系统能够以一个总成进行装配，节省空间并且重量最小，还能提供足够的弹簧行程。前驱动轿车很少采用双横臂式3或者四连杆式悬架，大
6、众公司率先将四连杆悬架用于Passat上。,前桥,非驱动轮同样也采用麦弗逊式滑柱。减振器滑柱具有车轮定位功能，而且结构上也类似，但是减振器滑柱与弹簧分开布置。此外，双横臂式悬架也用于后轮驱动车的前轴上。,麦弗逊滑柱支持较大的弹簧行程,麦弗逊滑柱,后桥,整体刚性车桥4是驱动后桥的最简单形式，目前，这种结构仅仅用于商用车和越野汽车上。轻载和紧凑的独立车轮悬架经常采用的是半纵臂式车桥5。这样可以获得最佳的平衡舒适性和行驶特性。当然更好的操纵性可以采用“奢侈”的双横摆臂悬架来得到。,双横臂式后桥能提供最佳的驾驶舒适性,副车架通过四个支架与车身相连,后桥,目前十分流行的转梁式后桥是非驱动后桥一种最经济的
7、型式。两个导向纵向控制臂通过一根横梁联接成为一个整体，横梁同时也作为稳定杆6。这种结构的优点：占用空间小且重量轻（簧下质量7）。,扭梁式后桥在轮罩之间形成较大的宽度,扭梁式后桥的推力中心,扭梁式后桥,悬架,弹簧降低了振动和冲击，因而可以获得良好的舒适性。另外，弹簧也可以保持轮胎与地面的附着力而提高了安全性。 钢板弹簧很少用于轿车，但是，非常适用于载重车等大型汽车上。它既能起着车轮导向作用，又可相对于车身纵轴采取纵向或横向布置。其缺点是簧下质量相对较大。,纵向牵引任务：纵向钢板弹簧,悬架,螺旋弹簧8根据不同的螺旋升角和钢丝直径可以采用各种强度9分级方法。优点是：重量轻，需要空间小，且无需维护，而
8、得到大量应用。为节省空间，常采用筒状弹簧。,扭杆弹簧也具有重量轻和占用空间小的优点，另外这种弹簧也可调整车身高度。当其受到扭转应变时，扭杆发生扭曲。为了避免形成裂纹，扭杆弹簧的表面必须很光滑，相应的制造成本也高。,昂贵的制造：扭杆弹簧,纵向牵引任务：纵向钢板弹簧,悬架,当车辆转弯时，稳定杆具有减少车身侧倾运动10的作用。稳定杆沿车身纵向安装在车身地板上，但它可以自由旋转，通过两根U形水平臂分别连接到两侧车轮悬架处。如果同一车桥两侧车轮均被压缩，稳定杆不起作用。只有当一个车桥相对两侧处于相互压缩状态11时，稳定杆类似于扭杆弹簧的作用工作，有效削弱车身侧倾运动。,稳定杆：减少转弯时车辆的侧倾,减震
9、器,减震器有三种结构形式：在双筒式减震器12中，活塞将液压油压入外筒补偿腔；在更为精密的双筒气压式减振器中，补偿腔液面上是一种气体而不是空气；在单筒气压减振器中，有一个浮动活塞将液压油和气体隔开。这种精确可调的单筒减振器可以获得最优的舒适性和承载能力。,单管式减振器能够进行微调,气压双管式减振器在液压油面上有一个气垫,双管式减振器的结构,液压空气悬架,液压空气弹簧有液压和气动13两个部分。气压部分作为弹簧的替代物，是一个充满氮气的可变压力腔，活塞或隔膜将其与充满油的液压部分隔开。液压部分将车轮的运动传递气垫上，同时也起到减振器的作用。在车辆水平调平控制14已经安装的情况下，它可以提供最好的舒适
10、性。,车桥几何学,车桥几何学研究车轮定位相对于车身和路面的位置的关系，以及悬架弹性元件变形时该位置的变化；相应的参数值以角度度量。 从上往下观察汽车行驶轨迹，能够看到同轴车轮之间的前后对应状态。若车轮前端横向距离小于后端，则人们称它为前束。前束补偿车轮向外运动的趋势，制动稳定效应是其另外一个功能。若车轮后端距离近，则称为后束。前驱动时，后束能够降低前驱动车转向时对驱动力的影响。,如果前轮在行驶方向上靠近，就称为前轮前束,车桥几何学,主销内倾是朝行驶方向观察前轮转轴的侧倾。主销偏置意味着假想转向旋转轴线已经接触到行驶路面。如果主销已经超出了车轮中分面，则转向滚动半径为负值，并影响转向的自动稳定性
11、15。在主销倾角为正值的条件下，将会产生自动回正力16。,如果车轮主销旋转轴线的假想延长线与路面的交点在车轮中分面内，主销偏置距为正值,车轮外倾角是从行驶方向观察的车轮倾角。如果车轮上沿向外倾斜，则外倾角为正值。效果：转向轮摆振倾向受到抑制。若车轮上沿向内倾，则倾角为负值，它将会提高侧向稳定性17。,左：正外倾；右：负外倾,车桥几何学,主销后倾是从侧面观察的前轮主销向后的倾斜角。其作用与超级市场的手推车的倾角相似，它的车轮会沿着推力的方向前进。当汽车高速行驶时，主销后倾具有保持方向稳定性，同车轮外倾一样，也有促使前轮自动回位的作用。,后倾效应有使车轮在前进位置上方向保持稳定和转向回正的作用,摩
12、擦力的Kamm圆：推进力与转向稳定性共同作用,转向,齿条-齿轮转向机由于其结构紧凑，而得到广泛应用。齿轮将方向盘的动作传送给齿条，并使齿条侧向移动。齿轮和齿条之间的间隙可自动补偿。循环球式转向器借助一排循环球传递较大的力。可使方向盘有较大的输入转角，同时可以承受较大的振动，且免维护。,带液力伺服辅助的齿轮齿条式转向机构,转向,为了降低转向力，汽车现在大多采用动力转向。动力转装置是一个由发动机驱动的油泵、储油罐（存储液压油）以及油管等组成的液压系统。现在高级动力转向装置具有速度感应18功能。,动力转向机构,机电式动力转向是一种电子助力转向装置，仅当驾驶员需要助力时，助力转向才工作。同液力伺服转向
13、助力系统相比，机电式助力转向的优点在于耗费燃油较少。动力转向提高操纵性能和舒适性能，同时也提高了安全性。,制动,除了制动踏板，制动装置的主要组成部件有制动主油缸、制动助力器19、制动力调节器20和制动液21。 盘式制动器非常耐用和高效。制动盘位于制动钳中，两侧分别是制动蹄片。盘式制动器温度可能高达5000，然而，制动效果几乎不衰减22。为了改善冷却效果，前制动盘主要采用内通风结构。对于大功率汽车，空气动力学优化车轮可改善通风功能。,前轮制动器,永不衰减：内部通风的盘式制动器,制动钳,制动,毂式制动器是由一个制动分泵和两个制动片组成。制动蹄片被制动分泵的活塞挤压来阻碍车轮的转动。在过大的压力下，
14、制动毂由于过热而膨胀，制动效率开始下降。 由于它的承载能力有限，毂式制动器仅仅被应用在后轴上。如果要想让ABS系统发挥最大的潜能，后轴也应装盘式制动器。,毂式制动器一般用做驻车制动器,制动,出于对安全性能的考虑，液压制动系统被分为两个独立的制动回路。使用最为普遍的形式是对角线布置。在这种形式下，两个对角车轮属于同一制动回路。一个回路失效，另一个仍能保持制动能力。伴随制动而来的车辆翻滚趋势，通过负主销偏移距来平衡。,制动回路的对角布置,制动,防抱死制动系统（ABS）防止车轮在汽车制动踏板踏到底时或在冰雪光滑路面上制动时，抱死滑动。车轮转速传感器23监控汽车所有车轮的转速。若某个车轮可能抱死，电磁
15、阀就将降低制动压力，直到该车轮重新自由滚动，接着制动压力重新升高到车轮接近抱死临界的压力。这样可保持汽车制动稳定性，而且转向能力也得到保障。,车轮转速传感器的结构,在紧急制动时，如果能够保持方向稳定性和可控制能力，安全性将大大提高 。当汽车从高速强制制动时，轮胎出现抱死，汽车就会滑动，ABS可避免汽车车轮制动时产生滑动。滑动使轮胎偏磨，随之产生振动甚至能传至方向盘。下一次制动时，车轮再次转至此位置滑动抱死，使这种效应越来越强，直至轮胎报废、更换。,制动,电子制动力分配（EBV）用ABS控制单元的电磁阀调节后轴制动力。电子控制制动力分配是ABS系统一部分。EBD功能终止时，ABS控制开始。,AB
16、S系统,车轮/轮胎,现代生产的轮胎大多是子午线轮胎（带束层轮胎），而无内胎24的子午线轮胎用的最为普遍。轮胎标记根据美国和欧洲标准来进行分类，这些标记给出关于结构类型、尺寸规格25、承载级别、制造日期和制造商等信息。轮胎根据胎面特殊花纹构造来标明车轮运动方向；轮胎互换仅允许前后更换，而不许左右更换。,轮胎设计,轮胎规格,车轮/轮胎,子午线轮胎或束带式轮胎的结构26由两个环状胎圈芯组成，它们沿通过幅状胎体或帘布层互相联接。带束层和铺助支承粘合物包裹帘布层，并形成必要的刚度。内层密封轮胎，胎侧壁及胎冠花纹形成外层。,子午线轮胎的结构,夏季轮胎专门在一年中气候最温和的时候使用，因此夏季轮胎的橡胶混合物和胎面形状经过了特别的设计。在干燥和湿滑路面上，通过谋求良好的平衡特性来维持舒适、制动和转向特性。由于轮胎行驶特性对汽车行驶有很大的影响，因此轮胎的选用要尽量适用于该具体型号的汽车。,车轮/轮胎,现代冬季轮胎的特殊优点总是被人忽视。其柔软的橡胶配料和特殊的花纹，在低温、雪地或冰雪条件下能够改善牵引27性能和侧向附着力。更重要的标准是，在湿滑路面上的抓地能力和抗水漂2
