奥迪四连杆机构底盘
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奥迪四连杆机构底盘
最新工艺简介
Stand: 10/99, N/SB-7, ew/voe 1Bildungswesen Neckarsulm
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内容:
1. 底盘的作用
2. 前后轴组成部件
A8、A6 和 A4的四连杆机构
A8梯形连杆机构
A4 / A6四轮驱动车双横连杆机构后轴
A4 / A6 前驱车双叉形臂结构前轴
3. 四连杆机构机构前轴的功能
虚拟旋转轴
转向回位
运动学和弹性运动学
S-点/运动底盘
A8四连杆机构特性曲线图
4. 车辆测量和调整
测量输入
调整工作
测量输出
5. 总结
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1. 底盘的作用
整车
• 提供优良的舒适特性
• 行驶动力性: 在任何行驶状态下都不会对转向有影响,
在极限范围也能保证高精度转向。
• 行驶稳定性: 在极限范围也能保证稳定,
极限范围大于人的感觉极限。
• 通过优化和完善相应部件可以从根本上改善车辆振动特性。
前轴
世界上第一个把四连杆机构应用到悬挂上，它能够实现:
• 理想运动状态和弹性，精确的车轮导向及更高、有效的安全性。
• 传动轴对转向系统几乎没有影响。
• 最高的行驶和滚动舒适性。
• 振动的反应不敏感。
• 标准的直线特性。
后轴
它能够实现：
• 在曲线和极限范围时和前轮共同起作用。
• 在曲线和极限范围时更安全。
•振动的反应不敏感。
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2. 前后轴的组成部分
A8, A6 和 A4的四连杆机构
车轮重量减轻
铝车轮支座
铝制动蹄片
改进的减振器
稳定杆缩短
改进的导向杆支
座
A8前轴四连杆机构
在A8 GP上的改进
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• 带制动盘车轮轴承座 + 车轮轴承 + 横拉杆球头连接
(S点)， 铝空心铸件
• 上盘式弹簧铝铸件, Vacural铸件。
• 尾部弹性橡胶座 (大体积 + 软的)
• 弹簧腿 + 减振器 (线性钢弹簧 + 累进的橡胶弹簧, 功能分开)
• 焊到付车架上, 非常硬, 双层单面镀锌钢板。
• 稳定杆, 通过稳定杆连接杆和支撑杆相连, 调质处理的钢管。
连杆 1 - 4 (铝锻件)
1 前上控制臂
2 后上控制臂
3 下支撑杆
4 下导向杆
Vorderer Lenker
1
2
3
4
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模块系统
目的: A8, A6 和 A4尽可能使用相同的部件。
B和C级车相同的件
B、C和D级车相同的件
B和C级车模块相同相同的件
(即根据相应型号确定)
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例子 : A6
A6四连杆机构前轴
• 液压变化付车架 ，硬度更高
• 相匹配的连杆
• 上部铝轴承座
• 可分离发动机支承
S6
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例子: A4
• 结构和 A6相似 根据前束宽度相配
• 焊接在一起的双层副车架
A4四连杆机构前轴
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A8梯形连杆结构后轴
功能:
有目的地影响车轮自由度, 在横向力,弹簧压缩+负载变化影响下提供转向可能性.
车轮支承
连接杆
副车架
稳定杆
稳定杆连接杆
减振器
辅助弹簧
减振器支座
螺旋弹簧
梯形连杆
上支承臂
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作用:
• 支承汽车后部
• 承受 转动力, 弹簧弹力, 驱动/ 制动力,横向力
• 在曲线和极限范围辅助产生转动效果
• 在曲线行驶和极限范围时通过控制前束使安全性更好
• 振动的反应不敏感
铝车轮支
座
改进的减振器
轴承
铝制动蹄片
车轮 重量减轻
减振器
负载行程有关
弹力优化
改进的副车架支
承
A8后轴
在 A8 GP上的改进
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部件:
• 副车架, 单面镀锌双层结构钢板, 焊接, 刚性好
• 车轮支座支承车轮, 车轮轴承 + 传动轴 + 制动盘, 铝铸件
• 梯形连杆用来传递轮胎纵向力+横向力+ 用来抵抗带弹簧支承的制动力
(无横向力i), 空心件采用热淬火,铝硬膜铸件.
• 上部横连杆, 铝锻件 带有减振器支承
• 横拉杆用来参与转向, 通过偏心轮可调, 铝挤压件
• 连接杆 在车轮支座 + 梯形连杆之间 + 连接横拉杆
• 稳定杆, 通过稳定杆连接杆固定到车轮支座上, .钢管
• 橡胶座, 装到车轮支座上 通过弹性变形 改变前束/后前束
• 副车架橡胶座
•梯形连杆 + 车身纵梁之间的弹簧
• 减振器
A8后轴
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A4 / A6双横连杆后轴
部件和功能和 A8相类似, 只是铝件不多
双横连杆后轴
A4 quattro
双横连杆后轴
A6
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A4 / A6前驱车双叉形臂结构后轴
例子 A4
功能:
• 刚性轴, 无驱动
• 抗弯刚度, 但易扭曲 V-型钢 带外部稳定杆
• 比较陡的外倾和前束特性曲线
•在任何负载状态都能保证良好的行驶特性
• 通过转动轴体只能调整总前束
(左和右同步)可以
例子:
A4双叉形臂结构后轴
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例子 A6
例子:
A6双叉形臂后轴
功能: 和 A4相同, 有下面几点改进:
• 增大导向座支承基点 和车身柔性连接
• V型梁开口向下布置， 改善前束
• 扭力梁之前是稳定管
• 大体积导向轴承
• 车轮轴承中心装有ABS传感器
• 传动比为1的充气减振器
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双叉形臂后轴的前束曲线和剪力中心的关系曲线
转动角度
前束(左侧)
V型梁平放
V型梁开口朝下
剪力中心：V型梁开口向下(A6)
弹性交替时的转动轴
剪力中心：V型梁平放
V型梁开口向下(A6)
V型梁平放
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轴承支承基准对轴承 反作用力的影响
宽的轴承支撑基准 (奥迪A6，轴承在钢管导杆内移动)
窄的轴承支撑基准(轴承在钢管导杆内)
行驶方向
横定侧弹性比率 横定有效
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轴承支承基准对轴承反作用力的影响
宽的轴承支撑基准 (奥迪A6，轴承在钢管导杆内移动)
窄的轴承支撑基准(轴承在钢管导杆内)
行驶方向
横定侧弹性比率 横定有效
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3. 前轴四连杆机构的功能
虚拟旋转轴
通过四个连杆的布置形成一个转向轴(旋转轴)
•假想的轴线通过四连杆延长线的交点
• 空间没有由转向轴确定的节点如同一个△连杆
• 旋转轴接近车轮中心R
• 从R到旋转轴的距离是干扰力臂 a
(aA8 = 22 mm; aA4 = 10 mm, aA6 = 8 mm)
• 旋转控制半径 (A8= + 0,3 mm, A4= -7 mm, A6= -10 mm)
~> 驱动力影响更小 和+ 不平衡 对于转向系统
其它功能:
• 连杆平面延伸的距离 ~> 高的前轮外倾角刚性
• 连杆和车轮支撑之间的摩擦力很小的 万向球头节~> 大体积,
高的绝缘等级, 良好的弹性动力学
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虚拟旋转轴
1 - 4 连杆方向
R 车轮中心
A 车轮支承点
n 随动距离
nv 随动偏移
转向控制半径
a 干扰力臂
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麦弗逊轴和四连杆机构轴的干扰力臂的区别
转动轴
驱动力 驱动力
虚拟旋转轴
麦弗逊轴 转动轴靠近车轮中心
(尺寸 a = 50 - 75 mm)
四连杆机构轴 虚拟旋转轴
通过车轮中心 (尺寸 a 0 mm)
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转向回位
转向回位和很多参数有关:
1. 重力
2. 牵引力
3. 侧向力
4. 在曲线行驶时增大的干扰力臂
通过弹簧腿弹力产生重力回位
虚拟旋转轴
行驶方向
车轮曲线外沿最大偏角
弹簧腿-支承杆平面“DGV”
在“DGV”平面支承杆上的反作用力
车轮负载
力在虚拟轴平行方向上的分力
力在虚拟轴垂直方向上的分力(=转向回位力)
虚拟轴和“DGV”平面之间的夹角
转向回位力的作用力臂
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重力产生的转向回位力
在转向回位时,由于重力(车轮负载 FA)的作用 ,随着车轮的不断向内转动(曲线外沿)产生
分力Fq, 支承杆力 FV 和虚拟旋转轴平行的分力 Fl .
然后支承杆和弹簧腿向后移动
这样在虚拟轴及Fl和 力FV 之间产生一个 角.
力 Fq 和作用力臂 c 转动车轮
重新回到中心位置.
车轮曲线外沿最大偏角
行驶方向
通过弹簧腿弹力产生重力回位
虚拟旋转轴
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驱动力产生的转向回位力
下图给出, 特别在车轮极限范围内时 ,变大的干扰力臂和驱动力就会在旋转轴上产生一力距.
由于曲线内沿增加量大于曲线外沿, 这样在曲线外轮的回位力距大于在曲线内轮上的回位力距来进行
过补偿, 通过过补偿可保证在结束曲线行驶进行加速时 驱动力可对转向回位起到帮助作用.
曲线外沿干扰力臂
曲线外沿干扰力臂
作用在车轮中心的驱动力
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侧向力产生的转向回位
在曲线行驶时由于对抗离心力产生的侧向力和运动跟随距离及车轮跟随一起作为力臂在旋转轴上产生
一个力距.
在通过跟随挡块确定跟随距离时要注意, 下图中给出的两个值之和要为正, 这样才能保证在转向极限位
置时不会产生内旋效果.
左转
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运动学 和 弹性运动学
目的: 实现优良的行驶特性, 具有中性自转向特性,驾驶舒适和极限行驶特性
静态的运动学 VA(前轴)
运动学特性参数
• 干扰力臂
• 随动距离 (茶车效应)
• 随动角度
• 支撑
• 转向控制半径
运动学特性参数的微小变化对车轮导向功能的优点:
• 通过减小转向控制半径可以进一步降低制动力和驱动力对转向的影响,并且可以在车轮处于所有转向
和压缩位置时减小干扰力臂.
• 在转向运动时通过有目的限制随动距离来提高转向精度和连续的转向力形成.
• 通过一个很微小的支承角度可以保证车轮在所有的行驶状态时需要的车轮空间更小.
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对行驶特性有影响的参数
• 车轮处于压缩和弹起+曲线行驶时的偏置角曲线
• 车轮处于压缩和弹起+曲线行驶时的外倾角曲线
• 曲线行驶时: 两侧都处于负外倾角 (新)
麦弗逊底盘: 曲线外侧车轮 ® 负外倾角
曲线内侧车轮 ® 正外倾角
弹性运动学 VA(前轴)
在横向力、驱动力、制动力和转向力的影响下有目地移动相应的轴承和稳定杆/连杆
(见下面的特性曲线图-相应点:加速、静态、圆周运动和负载变化)
通过车辆的弹簧伸缩而改变外倾和前束在运动学特性曲线图中描述:
垂直坐标:底盘压缩和弹起量单位为微米
水平坐标:外倾和前束量单位为分
在下面的运动学特性曲线图中描述了车辆在制动、加速和恒定圆周运动(有和没有负载变化)时的
前束曲线的弹性动力学的变化.弹性动力学的工作点由相应的车辆确定.
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奥迪 A4:四连杆机构前轴的运动学-特性曲线和
行驶动态工作点
车轮中心的弹簧行程
负载变化
恒定圆周运动
减速
前束
正外倾
恒定圆周运动
横向加速
制动
笔直
纵向减速
后倾角
负外倾
加速
笔直
纵向加速
前束角
外倾角
空转
弹簧压缩
弹簧弹起
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奥迪 A6:四连杆机构前轴的运动学-特性曲线和
行驶动态工作点
车轮中心的弹簧行程
负载变化
恒定圆周运动
减速
恒定圆周运动
横向加速
后倾角
负外倾
制动
笔直
纵向减速 前束
正外倾
空转
加速
笔直
纵向加速
前束角
外倾角
弹簧压缩
弹簧弹起
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奥迪 A8:前轴的运动学-特性曲线和
行驶动态工作点
恒定圆周运动
横向加速
前束角
外倾角
车轮中心的弹簧行程
负载变化
恒定圆周运动
减速
制动笔直
纵向减速
加速
笔直
纵向加速
前束
正外倾
后倾角
负外倾
空转
弹簧压缩
弹簧弹起
车轮上升曲线
和行驶动态
工作点
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奥迪 A8:后轴的运动学-特性曲线和
行驶动态工作点
恒定圆周运动
横向加速
前束角
外倾角
车轮中心的弹簧行程
负载变化
恒定圆周运动
减速
制动笔直
纵向减速
加速笔直
纵向加速
前束
正外倾
后倾角
负外倾
空转
弹簧压缩
弹簧弹起
车轮上升曲线
和行驶动态
工作点
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奥迪 A4: 双横向连杆后轴的
运动学-特性曲线和行驶动态工作点
恒定圆周运动
横向加速
前束角
外倾角
车轮中心的弹簧行程
负载变化
恒定圆周运动
减速
制动笔直
纵向减速
加速
笔直
纵向加速
前束
正外倾
后倾角
负外倾
空转
弹簧压缩
弹簧弹起
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奥迪 A6: 双横向连杆后轴的
运动学-特性曲线和行驶动态工作点
前束角
外倾角
车轮中心的弹簧行程
负载变化
恒定圆周运动
减速
恒定圆周运动
横向加速
制动笔直
纵向减速
加速
笔直
纵向加速
前束
正外倾
后倾角
负外倾
空转
弹簧压缩
弹簧弹起
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奥迪 A4: 双叉形臂结构后轴的
运动学-特性曲线和行驶动态工作点
前束角
外倾角
车轮中心的弹簧行程
负载变化
恒定圆周运动
减速
制动笔直
纵向减速
加速笔直
纵向加速
前束
正外倾
后倾角
负外倾
空转
弹簧压缩
弹簧弹起
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奥迪 A6: 双叉形臂结构后轴的
运动学-特性曲线和行驶动态工作点
前束角
外倾角
车轮中心的弹簧行程
负载变化
恒定圆周运动
减速
制动笔直
纵向减速
前束
正外倾
后倾角
负外倾
空转
弹簧压缩
弹簧弹起
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S-点 / 运动底盘
groß 小
S-点
转向杠杆连接点
横拉杆
转向杠杆连接点
横拉扛
大
S-点
由于横拉杆变短,为了补偿确定的加工偏差,除了改变横拉杆长度已外还首次改变了横拉杆的高度
轴承:
车辆弹起和压缩时的前束变化量:
短横拉杆 长横拉杆
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re li li re
调整S-点即改变运动学特性曲线中的前束曲线.
S-点调整错误时的情况:
零位
车辆在正常位置
车辆严重压缩
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A8 车标准底盘的前束特性曲线
调整:
1. 检查设计位置的“预调整”是否正常:
偏差范围 -20‘ 到 +40‘,
必要时调整横拉杆到允许的偏差范围内
2. 升高 60 mm 然后 调整前束
恒定值(+20‘),
读取点1的测量值.
3. 车辆在设计位置: „相当于“
在位置1的测量值, 偏差 ±5‘
KL = 设计位置
前束特性曲线
弹簧压缩
弹簧弹起
弹簧行程单位
前束单位
弹簧行程单位
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