簡介
為改善汽車行駛平順性,通常把懸架剛度設計得比較低,其結果是影響了汽車行駛穩定性。為此,在懸架系統中採用了橫向穩定桿結構,用來提高懸架側傾角剛度,減少車身傾角。
橫向穩定桿的功用是防止車身在轉彎時發生過大的橫向側傾,儘量使車身保持平衡。目的是減少汽車橫向側傾程度和改善平順性。橫向穩定桿實際上是一個橫置的扭桿彈簧,在功能上可以看成是一種特殊的彈性元件。當車身只作垂直運動時,兩側懸架變形相同,橫向穩定桿不起作用。當汽車轉彎時,車身側傾,兩側懸架跳動不一致,外側懸架會壓向穩定桿,穩定桿就會發生扭曲,桿身的彈力會阻止車輪抬起,從而使車身儘量保持平衡,起到橫向穩定的作用。
結構
橫向穩定桿是用彈簧鋼製成的扭桿彈簧,形狀呈“U”形,橫置在汽車的前端和後端。桿身的中部,用橡膠襯套與車身或車架鉸接相連,兩端通過側壁端部的橡膠墊或球頭銷與懸架導向臂連線。
工作原理
如果左右車輪同時上下跳動,即車身只作垂直移動而兩側懸架變形相等時,橫向穩定桿在襯套內自由轉動,橫向穩定桿不起作用。
當兩側懸架變形不等而車身對於路面橫向傾斜時,車架的一側移近彈簧支座,穩定桿的該側末端就相對於車架向上移,而車架的另一側遠離彈簧支座,相應的穩定桿的末端則相對於車架向下移,然而在車身和車架傾斜時,橫向穩定桿的中部對於車架並無相對運動。這樣在車身傾斜時,穩定桿兩邊的縱向部分向不同方向偏轉,於是穩定桿便被扭轉,側臂受彎,起到增加懸架角剛度的作用。
彈性穩定桿所產生的扭轉內力矩就妨礙了懸架彈簧的變形,因而減小了車身的橫向傾斜和橫向角振動。兩端扭桿臂同向跳動時,橫向穩定桿不起作用,當左右車輪反向跳動時,橫向穩定桿中間部分受扭轉,
套用
如果整車側傾角剛度偏低,車身側傾角過大,則應採用橫向穩定桿,以增加整車側傾角剛度。根據需要可以在前後懸架上單獨或同時安裝橫向穩定桿。設計橫向穩定桿時,除了要考慮整車總的側傾角剛度外,還應考慮前後懸架的側傾角剛度之比。為使汽車有不足轉向特性,應使前懸架的側傾角剛度比後懸架的稍大些。因此,比較多的車型都是在前懸架安裝橫向穩定桿。
一般是根據橫向穩定桿的設計應力選擇材料,目前國內使用比較多的是60Si2MnA材料。對於使用應力較高的橫向穩定桿,日本推薦使用Cr-Mn-B鋼(SUP9,SuP9A),應力不高的穩定桿用碳素鋼(S48C)。為提高橫向穩定桿使用壽命,應進行噴丸。
為減小質量,有的橫向穩定桿採用空心圓管制成,鋼管壁厚和外徑之比多為0.125左右。此時,比用實心桿外徑增加了11.8%,但質量可以減小約50%。