乘用車車軸

車軸是車輛的一部分，兩個相對的車輪（右輪和左輪）通過它連接/懸掛到車輛的支撐結構上。

車軸的歷史可以追溯到馬車時代，第一批汽車的車軸就是從馬車時代借來的。 這些車軸的設計非常簡單，本質上車輪是透過一根軸連接的，該軸可旋轉地連接到車架上，沒有任何懸吊。

隨著車輛的需求成長，車軸也隨之成長。 從簡單的剛性軸到板簧，再到現代的多元件螺旋彈簧或氣壓彈簧。

現代汽車的車橋是一個相對複雜的結構系統，其任務是提供最佳的行駛性能和駕駛舒適性。 由於它們的設計是唯一將汽車與道路連接起來的東西，因此它們對車輛的主動安全性也有很大影響。

車軸將車輪連接至底盤框架或車身本身。 它將汽車的重量轉移到車輪上，並傳遞運動力、制動力和慣性力。 它確保所附輪子的精確且足夠強大的引導。

車軸是汽車的非簧載零件，因此設計者在生產中盡量使用輕合金。 分離式車橋由單獨的車軸組成。

軸向劃分

通過設計

• 剛性軸。
• 旋轉軸。

按功能

• 驅動軸 - 車輛的軸，發動機扭矩被傳遞到該軸，並且其車輪驅動車輛。
• 從動（driven）軸——不傳遞發動機扭矩的車輛的軸，它僅具有承載或轉向功能。
• 轉向軸是控制車輛方向的軸。

根據型號

• 前軸。
• 中軸。
• 後軸。

根據車輪支撐的設計

• 從屬（固定）安裝 – 車輪透過梁（橋）橫向連接。 這種剛性軸在運動學上被視為一個整體，並且車輪彼此相互作用。
• N獨立輪安裝 - 每個輪子單獨懸掛，彈跳時輪子不直接相互影響。

車輪安裝功能

• 讓輪子相對於車架或車身垂直移動。
• 在車輪和車架（車身）之間傳遞力量。
• 在任何情況下，都要保持所有車輪始終與路面接觸。
• 消除不必要的車輪運動（側向運動、滾動）。
• 啟用控制。
• 接合煞車+制動力捕獲。
• 打開至驅動輪的扭力傳輸。
• 提供舒適的乘坐體驗。

車橋設計要求

車輛車軸有不同且常常相互衝突的要求。 汽車製造商以不同的方式處理這些要求，通常會選擇折衷的解決方案。

例如。 對於較低級別的汽車，重點是廉價且簡單的車軸設計，而對於較高級別的汽車，駕駛舒適性和車輪控制至關重要。

一般來說，車軸應盡可能限制振動傳遞到車廂內，提供最準確的引導和車輪與路面的接觸，製造和運營成本很重要，車軸不應過度限制行李艙。 供乘員或車輛引擎使用的空間。

• 剛性和運動學清晰度。
• 懸掛期間幾何形狀的變化最小。
• 輪胎磨損最小。
• 長壽。
• 最小尺寸和重量。
• 抵抗惡劣環境。
• 營運和生產成本低。

車軸零件

• 胎。
• 輪盤。
• 車輪軸承。
• 車輪懸吊。
• 懸掛式收納。
• 懸念。
• 減震。
• 穩定。

從屬輪懸吊

剛性軸

從結構上講，這是一座非常簡單（沒有銷釘或鉸鏈）且便宜的橋。 該類型屬於所謂的非獨立懸吊。 兩個車輪彼此剛性連接，輪胎在整個胎面寬度上與路面接觸，懸吊不會改變軸距或相對位置。 因此，車軸車輪的相對位置在任何駕駛情況下都是固定的。 然而，在單向懸吊的情況下，兩個車輪朝向道路的偏轉會改變。

剛性軸由板簧或螺旋彈簧驅動。 板簧直接連接到車身或車架上，除了懸弔之外，它們還提供轉向控制。 在螺旋彈簧的情況下，有必要使用額外的橫向和縱向引導件，因為與板簧不同，它們實際上不會傳遞任何橫向（縱向）力。

由於整個車橋的剛性較高，目前仍用於真正的SUV以及商用車（消耗品、皮卡）。 另一個優點是輪胎在整個胎面寬度和恆定的輪距上與路面接觸。

剛性車軸的缺點包括簧下質量較大，其中包括車軸、變速器（在從動軸的情況下）、車輪、制動器的重量，以及部分連接軸、導臂和傳動裝置的重量。泉水。 和阻尼元件。 其結果是在不平坦的路面上舒適度降低，並且在更快行駛時乘坐品質較差。 車輪導引裝置的精確度也低於獨立懸吊。

另一個缺點是軸運動（懸架）的高空間要求，這導致更高的結構以及更高的車輛重心。 在驅動軸的情況下，衝擊被傳遞到作為軸一部分的旋轉部件。

剛性車軸既可以用作前輪驅動車軸，也可以用作驅動車軸，或者既可以用作後輪驅動車軸，又可以用作驅動車軸。

剛性軸設計

簡單的軸懸掛在板簧上

• 簡單的設計。
• 彈簧吸收縱向和橫向應力（對於大型彈簧）。
• 內部阻尼（摩擦力）大。
• 簡易安裝。
• 高負載能力。
• 彈簧重量大、長度大。
• 運行成本低。
• 車輛瞬態運轉條件下的複雜負載。
• 在懸掛過程中，軸橋會受到扭轉。
• 為了獲得舒適的乘坐體驗，需要較低的彈簧剛度——您需要長板簧 + 側向靈活性和側向穩定性。
• 為了減輕煞車和加速過程中的拉應力，板簧可以補充縱向桿。
• 板簧配有避震器。
• 對於彈簧的漸進特性，它補充了額外的葉片（高負載下剛度的階躍變化） - 轉向架。
• 這種車軸很少用於乘用車和輕型商用車的懸吊。

帕納爾酒吧 

為了提高汽車的行駛性能和穩定性，剛性車軸必須在橫向和縱向上均定向。

如今，更常用的螺旋彈簧正在取代以前使用的板簧，​​其重要功能除了彈簧之外，還在於車軸的方向。 然而，螺旋彈簧不具有此功能（它們幾乎不傳遞引導力）。

在橫向方向上，使用潘哈德棒或瓦特線來引導軸。

對於潘哈德桿，它是將車軸連接到車架或車身的叉骨。 這種設計的缺點是懸吊時車軸相對於車輛產生橫向位移，導致駕駛舒適性變差。 透過使設計盡可能長，並且如果可能的話，水平安裝潘哈德桿，可以在很大程度上消除這個缺點。

                                                   

瓦特線

瓦特線是用於交叉後剛性軸的機構。 它以其發明者 James Watt 的名字命名。

上下臂的長度必須相同，車軸垂直於路面移動。 在剛性軸轉向中，導引件的鉸接部件的中心安裝在車軸上，並透過臂連接到車輛的車身或車架。

這種連接提供了剛性的橫向軸引導，同時消除了潘哈德桿懸吊發生的橫向運動。

縱向軸導向

瓦特線和潘哈德桿只能橫向穩定車軸，需要額外的引導來傳遞縱向力。 為此，使用簡單的拖曳臂。 在實務中，最常使用以下解決方案：

• 一對拖臂是最簡單的類型，基本上取代了層狀導板。
• 四個拖臂 - 與一對臂不同，在這種設計中，在懸掛期間保持軸的平行度。 但是，缺點是重量稍重，設計更複雜。
• 第三種選擇是用兩個縱向槓桿和兩個傾斜杠桿驅動軸。 在這種情況下，另一對傾斜臂也可以吸收側向力，從而無需通過潘哈德桿或瓦特直線進行額外的側向引導。

具有 1 個橫向臂和 4 個縱向臂的剛性軸

• 4 個縱臂在縱向方向引導車軸。
• 叉骨（潘哈德桿）在橫向方向上穩定車軸。
• 該系統在運動學上設計為使用球窩接頭和橡膠軸承。
• 當上控制臂放置在車軸後方時，控制臂在煞車過程中會受到拉應力。

De-Dion 剛性軸

該車軸於 1896 年由 Count De Dion 首次使用，此後開始應用於乘用車和跑車的後軸。

該車軸具有剛性車軸的一些特性，特別是車軸輪的剛性和可靠連接。 車輪透過剛性軸連接，剛性軸由直線瓦特線或潘哈德桿引導，吸收側向力。 軸的縱向導軌由一對傾斜槓桿固定。 與剛性車軸不同，變速箱安裝在車輛的車身或車架上，並使用可變長度的動力輸出軸將扭力傳遞到車輪。

這種設計顯著減輕了非簧載重量。 使用這種類型的車軸，碟式煞車可以直接放置在變速箱上，進一步減輕非簧載重量。 目前，此類藥物已不再使用，有機會可以看到它，例如在阿爾法羅密歐 75 上。

• 減小驅動剛性軸非簧載質量的尺寸。
• 變速箱+差速器（煞車）安裝在車身上。
• 與剛性車軸相比，駕駛舒適性僅略有改善。
• 該解決方案比其他方法更昂貴。
• 橫向和縱向穩定是透過瓦特引線（潘哈德桿）、穩定器（橫向穩定）和拖曳臂（縱向穩定）來實現的。
• 需要軸向偏壓的動力輸出軸。

獨立車輪懸吊

• 提高舒適度和駕駛性能。
• 非簧載部件的重量更輕（變速箱和差速器不是車軸的一部分）。
• 車廂之間有足夠的空間來存放引擎或汽車的其他結構元件。
• 一般來說，結構越複雜，生產就越昂貴。
• 可靠性較低，磨損較快。
• 不適合崎嶇地形。

梯形軸

梯形軸由上、下橫向三角臂形成，當投影到垂直平面時形成梯形。 控制臂連接到車輛的車軸或車架，或在某些情況下連接到變速箱。

由於垂直方向的傳遞和更大比例的縱向/橫向力，下臂通常具有更強的設計。 由於空間原因，例如前軸和變速箱的位置，上臂也較小。

槓桿放置在橡膠靜音塊中，彈簧通常連接到下槓桿。 在懸吊過程中，車輪偏轉、前束和軸距會發生變化，這會對車輛的駕駛特性產生負面影響。 為了消除這種現象，鏡腿的最佳化設計以及幾何形狀的調整非常重要。 因此，臂應盡可能平行定位，以使車輪傾翻點離車輪更遠。

此解決方案減少了懸吊過程中車輪的偏轉和車輪更換。 然而，其缺點是傾斜軸的中心偏移到道路平面，這對車輛傾斜軸的位置產生負面影響。 實際上，臂的長度不同，這會改變車輪彈起時它們形成的角度。 這也會改變目前車輪鑄造點的位置和車軸傾斜中心的位置。

正確設計和幾何形狀的梯形車軸確保了良好的車輪引導，從而確保了車輛良好的駕駛特性。 但其缺點是設計相對複雜，生產成本較高。 因此，它現在普遍用於較昂貴的汽車（中高端或跑車）。

梯形軸可用作前驅動和驅動橋，也可用作後驅動和驅動橋。

麥花臣校正

最常用的獨立懸架車軸類型是麥弗遜式（更常見的是麥弗遜式），以設計師厄爾·斯蒂爾·麥克弗森 (Earl Steele MacPherson) 的名字命名。

麥花臣軸是梯形軸的衍生品，其中上連桿被滑動導軌取代。 因此頂部更加緊湊，這意味著有更多的空間用於驅動系統或。 行李箱容積（後軸）。 下臂基本上呈三角形，與梯形軸一樣，傳遞大部分橫向力和縱向力。

對於後軸，有時會使用更簡單的叉骨，它僅傳遞側向力，並相應地輔以拖曳臂。 用於傳遞縱向力的扭轉穩定桿。 垂直力由阻尼器產生，但是，由於負荷，該力也必須是更堅固的結構的側向力。

在前轉向軸上，上阻尼器軸承（活塞桿）必須允許旋轉。 為了防止螺旋彈簧在旋轉過程中扭曲，彈簧的上端使用滾柱軸承可旋轉地安裝。 彈簧安裝在阻尼器本體上，使得滑動導軌不會受到垂直力的負載，並且在垂直負載時軸承中不會產生過大的摩擦。 然而，由於加速、煞車或轉彎期間的橫向和縱向力矩，軸承摩擦會增加。 這種現象可以透過適當的設計解決方案來消除，例如傾斜彈簧支撐、橡膠頂部支撐或更耐用的結構。

一個不希望出現的現像是在懸吊過程中車輪偏轉有顯著變化的趨勢，這會導致駕駛特性和駕駛舒適性的惡化（振盪、振動傳遞到轉向裝置等）。 為此，人們正在進行各種改進和修改來消除這種現象。

麥弗遜軸的優點是設計簡單且成本低廉，零件數量最少。 除了小型廉價車，麥弗遜的各種改裝被用在中檔車上，主要是改進了設計，同時也處處降低了生產成本。

麥花臣軸可用作前驅動和驅動橋，也可用作後驅動和驅動橋。

曲軸

• 曲柄軸由縱向臂和橫向擺動軸（垂直於汽車的縱向平面）組成，並安裝在橡膠支架中。
• 為了最大限度地減少作用在臂支撐上的力（特別是減少支撐上的垂直負荷）、振動和噪音向車身的傳遞，彈簧放置在盡可能靠近輪胎與臂的接觸點的位置。地面。 。
• 在懸吊過程中，只有汽車的軸距會改變；車輪的偏轉保持不變。
• 生產和營運成本低。
• 佔用空間小，後備箱底板可以放低——適用於旅行車和掀背車。
• 它主要用於從動後橋，很少用作驅動橋。
• 僅當身體傾斜時才會產生偏轉轉變。
• 扭杆 (PSA) 通常用於懸吊。
• 缺點是曲線的斜率很大。

曲柄軸可用作前驅動軸或後驅動軸。

帶連接臂的曲軸（扭轉柔性曲軸）

在這種類型的車軸中，每個車輪都懸掛在一個縱臂上。 拖曳臂透過U形截面連接，起到橫向穩定器的作用，同時吸收側向力。

從運動學的角度來看，具有連接槓桿的曲柄軸是半剛性軸，因為如果橫樑移動到車輪的中心軸（沒有縱臂），那麼這種懸吊將獲得剛性軸的特性軸。

軸傾斜中心與常規曲柄軸相同，但軸傾斜中心位於路面上方。 即使車輪懸吊，車軸的行為也會有所不同。 當兩軸車輪採用相同懸吊時，僅車輛的軸距會發生變化，但在相反懸吊或僅一側軸車輪懸吊的情況下，車輪的撓度也會發生顯著變化。

車軸使用橡膠金屬繫帶固定在車身上。 如果設計得當，這種連接可確保良好的車軸轉向。

• 曲軸的臂由一根剛彎曲、軟扭轉的桿（多為U形）連接，起到穩定器的作用。
• 這是剛性曲軸和縱向曲軸之間的過渡。
• 在反懸吊的情況下，偏轉會發生變化。
• 生產和營運成本低。
• 佔用空間小，後備箱底板可以放低——適用於旅行車和掀背車。
• 易於組裝和拆卸。
• 非簧載部件重量輕。
• 不錯的乘坐品質。
• 當懸吊移動時，前束和輪距會發生輕微變化。
• 自控轉向不足。
• 不允許轉動車輪 - 僅用作後驅動軸。
• 由於側向力而導致轉向過度的傾向。
• 連接相對彈簧中的臂和扭杆的焊接上承受高剪切負荷，限制了最大軸向負荷。
• 在不平坦的表面上穩定性較差，尤其是在急轉彎時。

帶有連接臂的曲柄軸可用作後驅動軸。

擺（角）軸

也分別稱為斜軸。 斜簾該車軸在結構上與曲柄車軸相似，但不同的是它有一個傾斜的振盪軸，這會導致車軸在懸吊過程中自動轉向以及對車輛造成轉向不足的影響。

車輪透過叉桿和橡膠金屬支架固定在車軸上。 懸吊期間，輪距和偏轉最小。 由於該車軸不允許車輪旋轉，因此僅用作後（主要是驅動）車軸。 如今它已不再使用，我們以前在寶馬或歐寶汽車上看到它。

多連桿軸

這種類型的車軸被用在日產第一款前旗艦車型 Maxima QX 上。 後來，較小的 Primera 和 Almera 配備了相同的後軸。

多連桿懸吊顯著改善了該結構所基於的橫向安裝的扭轉柔性樑的性能。 因此，Multilink採用了倒U型截面的鋼樑來連接後輪，彎曲時非常剛性，而轉彎時則相對靈活。 梁由一對相對較輕的導臂縱向固定，在其外端分別由帶有減震器的螺旋彈簧垂直固定。 前面還有一個特殊形狀的垂直桿。

然而，車軸採用的是 Scott-Russell 型多連桿複合構件，而不是通常一端連接到車身框架、另一端連接到車橋的柔性潘哈德桿，可提供更好的橫向穩定性和車輪控制。 在路上。

斯科特-拉塞爾機制 包括叉骨和控制桿。 與潘哈德桿一樣，它也將叉骨和扭轉柔性梁連接到車身外殼。 它有一個橫向安裝座，可以使拖曳臂盡可能薄。

與潘哈德桿不同，車輛的叉骨不會在扭轉柔性樑上的固定點旋轉。 它使用特殊的外殼固定，垂直方向剛性，側面靈活。 較短的控制桿連接叉骨（大約沿其長度的一半）和外殼內部的扭力梁。 當扭力梁軸相對於車身上升和下降時，該機構的作用就像潘哈德桿一樣。

然而，由於扭力桿末端的叉骨可以相對於橫梁橫向移動，因此它可以防止整個車軸橫向移動，同時像簡單的潘哈德桿一樣具有升力。

後輪僅相對於車身垂直移動，不存在右轉或左轉的差異。 當軸升高或降低時，這種連接也允許旋轉中心和重心之間的移動非常小。 即使懸吊行程更長，專為某些車型設計，以提高舒適度。 這確保了即使在有明顯的懸吊或幾乎垂直於道路的急轉彎時，車輪也能得到支撐，這意味著可以保持最大的輪胎與道路的接觸。

多連桿軸可用作前輪驅動軸，也可用作驅動軸或後驅動軸。

多連桿車橋——多連桿懸架

• 它以最佳方式設定車輪所需的運動學特性。
• 更精確的車輪引導，對車輪幾何形狀的改變最小。
• 駕駛舒適性和減振性。
• 阻尼裝置中的軸承摩擦力低。
• 改變一隻手臂的設計而無需改變另一隻手臂。
• 重量輕且結構緊湊 – 增加空間。
• 它具有較小的懸吊尺寸和重量。
• 生產成本較高。
• 使用壽命較短（尤其是橡膠軸承 - 負載最大的槓桿的靜音塊）

多元軸以梯形軸為基礎，但設計要求更高，由多個零件組成。 由簡單的縱向或三角形臂組成。 它們橫向或縱向放置，在某些情況下也傾斜放置（在水平和垂直平面中）。

複雜的設計 - 槓桿的獨立性使您可以很好地分離作用在車輪上的縱向、橫向和垂直力。 每個臂都設置為僅傳遞軸向力。 來自道路的縱向力由前導桿和前導桿承擔。 不同長度的橫向臂感知橫向力。

微調橫向、縱向和垂直方向的剛性也對乘坐品質和駕駛舒適性產生正面影響。 懸吊和減震器通常安裝在支撐臂（通常是叉骨）上。 因此，與其他手臂相比，該手臂承受更大的壓力，這意味著結構更堅固。 不同的材質（例如鋼與鋁合金）。

為了增加多元件懸架的剛度，使用了所謂的副車架 - 軸。 車軸借助金屬橡膠襯套（靜音塊）固定在車身上。 根據一個或另一個車輪的負載（規避機動、轉彎），前束角會略有變化。

減震器僅承受最小的側向應力（因此增加了摩擦力），因此它們可以顯著變小並直接安裝在螺旋彈簧中，與中心同軸。 懸架在危急情況下不會掛起，這對乘坐舒適性有積極影響。

由於生產成本較高，多元件橋主要分別用於中高端車輛。 運動員。

根據汽車製造商介紹，多連桿車橋本身的設計差異很大。 一般來說，這種懸吊可分為更簡單的（3 桿）和更複雜的（5 或更多桿）安裝。

• 在三連桿安裝的情況下，車輪的縱向和垂直位移是可能的，包括繞垂直軸的旋轉，即所謂的 3 自由度 - 與前轉向和後軸一起使用。
• 通過四連桿安裝，允許垂直車輪運動，包括繞垂直軸的旋轉，即所謂的 2 自由度 - 與前轉向和後軸一起使用。
• 在五連桿安裝的情況下，只允許車輪垂直運動，即所謂的 1 自由度——更好的車輪導向，僅在後軸上使用。