汽车底盘系统的历史变迁----汽车“操盘手”

ksj7341 · 发表于 2009-2-22 13:13

汽车底盘包括的东西太多了，说底盘的发展史都可以写好几本书了。我们这次偏重于介绍底盘元件中非常重要且变化巨大的总成。其实底盘在汽车设计之初制定出雏形后后面的工作大部分都是进一步的完善。否则这个题目将无法展开。汽车底盘包括行驶系，转向系，传动系和制动系。我们主要回顾的是传动系中变速器的历史，行驶系中轮胎和悬架的历史，转向系统和制动系统的发展自然不能落下。

先来看变速器走过的路程

距1894年，一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今，汽车变速器已经经过了一百多年的发展。变速器为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，配合引擎功扭特性，实现理想动力传递，从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置。

使用最早的是手动变速器，国内最早的东风解放全是是手动变速器，但手动变速器也并非一成不变，早期有这样一种说法，中国的驾驶员是世界上技术最好的（当然21世纪中国的驾驶员又都变成了马路杀手），技术最好一部分是由于中国早期的路况实在是太烂，另一部分就是依赖于早期的变速器，那时国内还在实用不带同步器的变速器，换挡要依据经验来判断发动机转速和汽车速度是否同步才能进行，并且升档和降档要求的油离配合还不一样。这样的驾驶员技术当然世界最牛了。

后来为了方便驾驶，在领个相邻齿轮间装上了同步器，依靠同步器的作用，我们换挡就不需要去判断车速了。目前手动变速器依然在汽车界应用非常广泛，自动变速器是个趋势，但手动变速器确是驾驶乐趣的极大体现者。

传统的变速器利用不同的齿轮搭配实现了换挡変扭的目的，而齿轮搭配的变换就只有靠脚踩离合手拉挡杆来实现，这就是所谓的手动变速器。为实现轻松换挡，取消离合脚踏和手动挂挡的AT(AutomaticTransmission)变速器出现了，它主要利用液力变扭器配合传统机械齿轮箱实现换挡功能。其实早在1948年的通用的奥兹莫比尔汽车上就已经出现了如今自动变速器的雏形，不过那时的自动变速器仅仅是加了液力耦合器的手动变速器而已。

因为AT使用得较早，所以英文定名就叫“自动变速器”。然而，AT并不等同于自动变速器。只要能实现自动换挡变速的便可叫自动变速器，要达到此目的其实途径很多：除AT外，还包括了无级变速器等其它形式。但以前的命名也无法推翻，所以我们姑且这样认为：自动变速器（AT）包括：液力变速（AT）,电控变速（ECT）,无极变速（CVT）.

随着城市车辆密度的加大，自动变速器已逐渐成为汽车的必备装备，而不仅仅是豪华的标志。因为有了自动变速器，改变车速变得轻松自如，且不必频繁地踩踏板。如今，几乎所有的现代汽车厂家都生产配备自动变速器的汽车，原因之一是自动变速器可以帮助发动机降低对环境的污染。自动变速器可实现最佳转速比，即使发动机低速运转，也能保障车辆随驾驶者的意愿正常行驶，油耗降低了，污染也就受到控制。

自动变速器结构

1908年，福特T型车最早采用一种两个速比的自动变速器。其构造是采用多组齿轮，并且分成中央齿轮和周边齿轮，最外边则是一个转轮，随着中央齿轮从发动机引入的扭矩不同，齿轮组相机行事，从而得到高低不一的转速，包括倒车档的反向旋转。
从那以后，自动变速器的构造原理并无大的改变，但材料技术的进步与润滑油性能的提高，使这种变速器的速比更为丰富。ZF公司于1999年推出了首台6个速比的变速器，与此同时，液压控制技术的发展，还可使驾车者通过制动踏板直接改变车速。
美国在第二次世界大战之前就生产过一种3个速比的自动变速器，只要把变速杆推至D的位置上，便可由油门踏板随意地改变车速。传统的离合器由一个涡轮转换器所取代。每当制动踏板被踩下或抬起时，由一个液压泵干预速度的变化。这套简单的系统后来回增加了“Kickdown”，使性能更加完善。后来，又有人发明了涡流转换器的锁止机构，消除了加速时打滑的感觉，从而大大地降低了油耗。
转轮式自动变速器存在一个缺点，即起步加速时令人有一种车轮打滑的感觉，于是驾车人会猛加油门，但车速又并不随即增高。目前已有一些厂家，如日产和菲亚特，求助于电子装置来设法消除这一缺点，日产Primera的6速变速器与菲亚特Punto的7速变速器便是这番努力的结果。驾车者根本无需扳动手柄，便可以轻松自如地改变车速。
虽然自动变速器不断地演变进步，但始终有缺点，即车速的反应与踏板的动作之间总有一定的差距，驾驶中缺乏直觉的印象。1969年出现的电子控制系统及1982年出现的数字技术对此作了改进。
随着发动机燃油喷射与点火装置的不断完善，自动变速器也有新的花样，如设置了“运动式’或“雪地行驶”等不同的操控方式，有的在仪表盘上设有一个印有S字母的按钮，可以在加速时变得格外迅捷；或者印有雪花图案代表雪地行驶的按钮，可避免在起步时打滑。更有甚者，新一代“随机应变式”变速器还可以顺应驾车者不同的习惯、相应的反应、使驾驶变得更加得心应手。
近年，保时捷公司又发明了一种“手控／自动变速器”，凭靠一组复杂的电子装置，可以使驾车者在自动与手动变速之间任意选择。例如，在市内行驶时，由于需要频繁地变换速度，使用自动变速器便显得非常方便；而一旦来到高速公路或其它开阔的地方，则又可将自动变速的功能关掉，转为由手控制，以此来领略驾车中的多种乐趣。这一点已逐渐成为高档车的特性。
将自动变速器智能化，并且普及到大众化的汽车上，这是法国人的功劳。1997年标致206与雷诺Clio率先采用了最先进的电脑控制技术及被称为“fuzzylogie”的原理，即“模糊逻辑”。这样的汽车可以依据驾车者的性情、路面的状况、车身的负荷乃至周边环境等多种因素，在9种程式中挑选最适合的功能，实现智能化驾驶，以充分发挥车辆的性能，降低油耗，确保安全。

无级变速器

如今无级变速器即CVT(ContinuouslyVariableTransmission)也已大量使用，无级变速器在变速系统中不使用齿轮，提供平稳和“无级的”速比转换的变速系统，同时具有重量轻、体积小、零件少的特点，是公认的理想的汽车传动装置。相比较AT，CVT无极变速器主要是在传动方式上有所不同。后者是采用传动钢带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，从而实现传动比的连续改变。
然而，传统CVT在技术上存在着的弱点，如传动带容易损坏，无法承受较大的载荷等等，使得该变速器一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。随着技术的发展，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代的CVT的经验基础上，人们开发出了性能更佳，转矩容量更大的CVT。但目前在要求打扭矩的车型上无级变速器依然无法担当重任。

DSG变速器结构

与无级变速器共同发展的电控自动变速器又迎来了DSG（双离合器自动变速器）的普及，如今大众汽车已经开始将以前只应用于超级跑车的技术应用到了普通家用轿车上来了。DSG技术使得自动变速器换挡更加迅捷，动力损失更小，因此更加节油。
自动变速器的发展使汽车好像有了人的智慧，甚至比人更善于思索。它根据外界路面的变化，经过计算，代替人作出准确聪明的决断。
同时不需要变速器的电动汽车也已经开始进入市场。变速器将来会在汽车上消失吗？这是个很难回答的问题，一切顺其自然吧。

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ksj7341 · 发表于 2009-2-22 13:19

汽车悬挂系统的发展

现代的汽车越来越注重乘坐的舒适性，以致消费者往往将车的舒适性列为购买的一个重要衡量标准。事实上，汽车乘坐的舒适性除了座椅的柔软程度、支撑力等因素外，关系最大的就是汽车的悬挂系统它还是车架与车轴之间连接的传力机件，并且悬架对其他性能诸如行驶的安全性、通过性、稳定性以及附着性能都有重大影响。

悬架的结构介绍

简单说来，汽车悬挂包括弹性元件、减振器和导向装置三部分，分别起缓冲、减振和受力传递的作用。

从轿车上来讲，弹性元件多指螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小、质量小、无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用。减振器又指液力减振器，其功能是为加速衰减车身的振动，它也是悬挂系统中最精密和复杂的机械件。导向装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节等元件，用来传递纵向力、侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架有确定的相对运动规律.

悬架分类

(l)非独立式悬挂：将非独立悬挂的车轮装在一根整体车轴的两端，这样当一边车轮运转跳动时，就会影响另一侧车轮也作出相应的跳动，使整个车身振动或倾斜。采取这种悬挂系统的汽车一般平稳性和舒适性较差，但由于其构造较简单，承载力大，该悬挂多用于载重汽车、普通客车和一些其他特种车辆上。

(2)独立式悬挂：独立悬挂的车轴分成两段，每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架下面，这样当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受波及，车身的震动大为减少，汽车舒适性也得以很大的提升，尤其在高速路面行驶时，它还可提高汽车的行驶稳定性。不过，这种悬挂构造较复杂，承载力小，还会连带使汽车的驱动系统、转向系统变得复杂起来。目前大多数轿车的前后悬挂都采用了独立悬挂的形式，并已成为一种发展趋势。

独立悬挂的结构分有烛式、麦弗逊式、连杆式等多种，其中烛式和麦弗逊式形状相似，两者都是将螺旋弹簧与减振器组合在一起，但因结构不同又有重大区别。烛式采用车轮沿主销轴方向移动的悬挂形式，形状似烛形而得名，特点是主销位置和前轮定位角不随车轮的上下跳动而变化，有利于汽车的操控和稳定性。麦弗逊式是绞结式滑柱与下横臂组成的悬挂形式，减振器可兼做转向主销，转向节可以绕着它转动，特点是主销位置和前轮定位角随车轮的上下跳动而变化，与烛式悬架正好相反。这种悬架构造简单、布置紧凑、前轮定位变化小，具有良好的行驶稳定性。所以，目前轿车使用最多的独立悬挂是麦弗逊式悬挂。

弹性元件优劣各异

(1)钢板弹簧：由多片不等长和不等曲率的钢板叠合而成。安装好后两端自然向上弯曲。钢板弹簧除具有缓冲作用外，还有一定的减振作用，纵向布置时还具有导向传力的作用。非独立悬挂大多采用钢板弹簧做弹性元件，可省去导向装置和减振器，结构简单。　

(2)螺旋弹簧：只具备缓冲作用，多用于轿车独立悬挂装置。由于没有减振和传力的功能，还必须设有专门的减振器和导向装置。

(3)油气弹簧：以气体作为弹性介质，液体作为传力介质，它不但具有良好的缓冲能力，还具有减振作用，同时还可调节车架的高度，适用于重型车辆和大客车使用。

(4)扭杆弹簧：将用弹簧杆做成的扭杆一端固定于车架，另一端通过摆臂与车轮相连，利用车轮跳动时扭杆的扭转变形起到缓冲作用，适合于独立悬挂使用。

筒式减振器更受欢迎

减振器上端与车身或者车架相连，下端与车桥相连。当轿车在不平坦路上行驶，车身会发生振动，减振器能迅速衰减车身振动，利用本身油液流动的阻力来消耗振动的能量。现代轿车大多都是采用筒式减振器，当车架与车轴相对运动时，减振器内的油液与孔壁间的摩擦形成了对车身振动的阻力，这种阻力工程上称为阻尼力。阻尼力会将车身的振动能转化为热能，被油液和壳体所吸收。人们为了更好地实现轿车的行驶平稳性和安全性，将阻尼系数不固定在某一数值上，而是随轿车运行的状态而变化，使悬挂性能总是处在最优的状态附近。因此，有些轿车的减振器是可调式的可根据传感器信号自动选择.

传力装置必须另设独立悬挂上的弹性元件，大多只能传递垂直载荷而不能传递纵向力和横向力，必须另设导向传力装置，如上、下摆臂和纵向、横向稳定器等。

目前这些悬挂在中高级及以下车型上普遍运用，特别是麦弗逊式悬挂作为一种经典的悬架系统在小车上基本成为了标配的前悬，而后悬挂系统目前小车上多是运用扭力梁式悬挂系统。而在高级点的就是双叉臂式独立悬挂。而名声和质量最高的要算多连杆式独立悬挂了。

麦弗逊式悬挂

麦弗逊（Macphersan）式悬挂是独立悬挂的一种，是当今最为流行的独立悬挂之一，一般用于轿车的前轮。简单地说，麦弗逊式悬挂的主要结构即是由螺旋弹簧加上减震器组成，减震器可以避免螺旋弹簧受力时向前、后、左、右偏移的现象，限制弹簧只能作上下方向的振动，并可以用减震器的行程长短及松紧，来设定悬挂的软硬及性能。

虽然麦弗逊式悬挂在行车舒适性上的表现令人满意，其结构体积不大，可有效扩大车内乘坐空间，但也由于其构造为直筒式，对左右方向的冲击缺乏阻挡力，抗刹车点头作用较差。
麦弗逊式悬挂是因应前置发动机前轮驱动（FF）车型的出现而诞生的。FF车型不仅要求发动机要横向放置，而且还要增加变速箱、差速器、驱动机构、转向机，以往的前悬挂空间不得不加以压缩并大幅删掉，因此工程师才设计出节省空间、成本低的麦弗逊式悬挂，以符合汽车需求。现在一般轿车的前后悬挂基本都是麦弗逊式或其变型。
麦弗逊（Mcpherson）是个人名。他是美国伊利诺斯州人，1891年生。大学毕业后他曾在欧洲搞了多年的航空发动机，并于1924年加入通用汽车公司的工程中心。30年代，通用的雪佛兰公司想设计一种真正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。他对设计小型轿车非常感兴趣，目标是将这种四座轿车的质量控制在0.9吨以内，轴距控制在2.74米以内，设计的关键是悬挂。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬挂方式，创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。实践证明这种悬挂形式构造简单，占用空间小，而且操纵性很好。后来，麦弗逊跳槽到福特，1950年福特在英国的子公司生产的两款车，是世界上首次使用麦弗逊悬挂的商品车。麦弗逊悬挂由于构造简单，性能优越的缘故，被行家誉为经典的设计。
拖曳臂式悬挂
拖曳臂式悬挂本身具有非独立悬挂的存在的缺点但同时也兼有独立悬挂的优点，拖曳臂式悬挂的最大优点是左右两轮的空间较大，而且车身的外倾角没有变化，避震器不发生弯曲应力，所以摩擦小。这种悬挂的舒适性和操控性均有限，当其刹车时除了车头较重会往下沉外，拖曳臂悬挂的后轮也会往下沉平衡车身，无法提供精准的几何控制。

拖曳臂式后悬

不同厂家对这种悬挂的称谓不同：如：纵臂扭转梁独立悬挂，纵臂扭转梁非独立悬挂，H型纵向摆臂悬挂等等。归根结底他们都是同一种悬挂结构——拖曳臂式悬挂，只是调教稍有不同。
在拖曳臂式悬挂的设计过程中，横梁在纵臂上的安装位置不同其表现出来的性能会非常的大，若横梁安装越靠近纵臂与车身的连接点，车子的舒适性就会越好但转弯时的侧倾也会大些。若横梁的安装在越靠近纵臂接近车轮中心，舒适性能会大打折扣，表现出来的特性则是以通过性和承载性为主。也更接近整体桥的设计。国内采用拖曳臂式后悬挂的主要有：东风标致206、广州本田飞度、一汽丰田卡罗拉、上海大众桑塔纳等。
拖曳臂式悬挂系统是专为后轮设计的悬挂系统，像标致车系、雪铁龙车系、欧宝车系等欧洲轿车比较喜欢采用这种悬挂系统。对于拖曳臂式悬吊的复杂结构由于专业性过强，我们在此不作介绍。您只需要了解拖曳臂式悬挂系统的最大优点是左右两轮的空间较大，而且车身的外倾角没有变化，避震器不发生弯曲应力，所以摩擦小，乘坐性佳，当其刹车时除了车头较重会往下沉外，拖曳臂悬吊的后轮也会往下沉平衡车身；而其缺点是无法提供精准的几何控制。所以某些车厂就会结合一些连杆来解决，形成复杂的多连杆悬挂。
多连杆悬挂
多连杆悬挂系统，又分为5连杆后悬挂和4连杆前悬挂系统。顾名思义，5连杆后悬挂系统包含5条连杆，分别为控制臂、后置定位臂、上臂、下臂和前置定位臂，其中控制臂可以调整后轮前束。5连杆悬挂的优点是构造简单、重量轻，减少悬挂系统占用的空间。5连杆后悬挂能实现主销后倾角的最佳位置，大幅度减少来自路面的前后方向力，从而改善加速和制动时的平顺性和舒适性，同时也保证了直线行驶的稳定性，因为由螺旋弹簧拉伸或压缩导致的车轮横向偏移量很小，不易造成非直线行驶。在车辆转弯或制动时，5连杆后悬挂结构可使后轮形成正前束，提高了车辆的控制性能，减少转向不足的情况。同时紧凑的结构增加了后排座椅和行李厢空间。

由于这种悬挂优点显著，易于调整，因而受到广泛的欢迎。而全新的4连杆前悬挂系统多用于豪华轿车，它通过运动学原理巧妙地将牵引力、制动力和转向力分离，同时赋予车辆精确的转向控制。4连杆式悬挂系统在奥迪A4、A6以及中华轿车上都可以看到。所以车主们在选购轻巧型轿车的时候，悬挂的最佳搭配应该是前轮麦佛逊式或者烛式悬挂系统，后轮拖曳臂式悬挂系统，如果是非独立悬挂的最好不要采用。在选购高档车辆的时候不用说当然是选择多连杆的悬挂系统了。
主动悬挂系统
主动悬挂系统是近十几年发展起来的、由电脑控制的一种新型悬挂系统。它汇集了力学和电子学的技术知识，是一种比较复杂的高技术装置。例如装置了主动悬挂系统的法国雪铁龙桑蒂雅，该车悬挂系统系统的中枢是一个微电脑，悬挂系统上的5种传感器分别向微电脑传送车速、前轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较，选择相应的悬挂系统状态。同时，微电脑独立控制每一只车轮上的执行元件，通过控制减振器内油压的变化产生抽动，从而能在任何时候、任何车轮上产生符合要求的悬挂系统运动。因此，桑蒂雅轿车备有多种驾驶模式选择，驾车者只要扳动位于副仪表板上的“正常”或“运动”按钮，轿车就会自动设置在最佳的悬挂系统状态，以求最好的舒适性能。

主动悬挂系统具有控制车身运动的功能。当汽车制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，主动悬挂系统会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。例如德国奔驰2000款Cl型跑车，当车辆拐弯时悬挂系统传感器会立即检测出车身的倾斜和横向加速度。电脑根据传感器的信息，与预先设定的临界值进行比较计算，立即确定在什么位置上将多大的负载加到悬挂系统上，使车身的倾斜减到最小。
主动悬挂系统能根据需要改变汽车的悬挂状态，从而使原本运动与舒适无法兼顾的情况得到彻底改善。

ksj7341 · 发表于 2009-2-22 13:21

汽车轮胎历史

轮胎是汽车的重要部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。

很早以前轮胎是用木头、铁等材料制成，第一个空心轮子是1845年英国人罗伯特·汤姆逊发明的，他提出用压缩空气充入弹性囊，以缓和运动时的振动与冲击。尽管当时的轮胎是用皮革和涂胶帆布制成，然而这种轮胎已经显示出滚动阻力小的优点。根据这一原理，1888年约翰·邓录普制成了橡胶空心轮胎，随后托马斯又制造了带有气门开关的橡胶空心轮胎，可惜的是因为内层没有帆布，而不能保持一定的断面形状和断面宽。

1895年随着汽车的出现，充气轮胎得到广泛的发展，首批汽车轮胎样品是1895年在法国出现的，这是由平纹帆布制成的单管式轮胎，虽有胎面胶而无花纹。直到1908年至1912年间，轮胎才有了显著的变化，即胎面胶上有了提高使用性能的花纹，从而开拓了轮胎胎面花纹的历史，并增加了轮胎的断面宽度，允许采用较低的内压，以保证获得较好的缓冲性能。
1892年英国的伯利密尔发明了帘布，1910年用于生产，这一成就除改进了轮胎质量，扩大了轮胎品种外，还使外胎具备了模制的可能性。随着对轮胎质量要求的提高，帘布质量也得到改进，棉帘布由人造丝代替，50年代末人造丝又被强力性能更好、耐热性能更高的尼龙、聚酯帘线所代替，而且钢丝帘线随着子午线轮胎的发展，具有很强的竞争力。
1904年马特创造了炭黑补强橡胶，大规模用于补强胎面胶是在轮胎采用帘布之后，因为在这之前，帆布比胎面在轮胎使用中损坏得还要快，炭黑在胶料中的用量增长很快，30年代每100份生胶中使用的炭黑也不过20份左右，这时主要在胎面上采用炭黑，胎体不用，现在已达50份以上。胎面中掺用炭黑以前，轮胎大约只行驶6000km就磨光了，掺用炭黑后，轮胎的行驶里程很快就得到显著的提高。现在一组货车轮胎大约可行驶10万km，在好的路面上，甚至可达20万km。
1913-1926年，因发明了帘线和炭黑轮胎技术，为轮胎工业发展奠定了基础。轮胎外缘的标准化，制造工艺的逐渐完善，生产速度比以前提高了，轮胎的产量与日俱增。<BR> 随着汽车工业的发展，轮胎技术一直不断地改进与提高，如20年代初至30年代中期轿车胎由低压轮胎过渡到超低压轮胎；40年代开始轮胎逐步向宽轮辋过渡；40年代末无内胎轮胎的出现；50年代末低断面轮胎问世等等。许多新技术的出现都莫过于1948年法国米西林公司首创的子午线结构轮胎，这种轮胎由于使用寿命和使用性能的显著提高，特别是在行驶中可以节省燃料，而被誉为轮胎工业的革命，在这里简略介绍一下当今发展的主要几种轮胎特征。
子午线轮胎：
这种轮胎的特点是帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致(即胎冠角为零度)，由于帘线的这样排列，使帝线的强度能得到充分利用，子午线轮胎的帘布层数一般比普通的斜线胎约可减少40—50％。帘线在圆周方向只靠橡胶来联系。<BR> 子午线轮胎与普通斜线胎相比，具有弹性大，耐磨性好，可使轮胎使用寿命提高30—50％，滚动阻力小，可降低汽车油耗8％左右，附着性能好，缓冲性能好，承载能力大，不易穿刺等优点。缺点是：胎侧易裂口，由于侧面变形大，导致汽车侧向稳定性差，制造技术要求及成本高。
无内胎轮胎：
无内胎轮胎与一般的轮胎不同之处在于没有内胎，空气直接压入外胎中，因此轮胎与轮辋间需有很好的密封。<BR> 无内胎轮胎在外观上和结构上与有内胎轮胎近似，所不同的是无内胎轮胎内壁上附加了一层厚约2—3mm的专门用来封气的橡胶密封层，它是用硫化的方法粘附上去的，当轮胎穿孔后，由于其本身处于压缩状态而紧裹着穿刺物，故能长期不漏气，即使将穿刺物拔出，也能暂时保持胎内气压。
无内胎轮胎胎圈上有若干道同心的环形槽，在胎内气压作用下，槽纹能可靠地使胎圈压紧在轮辋边缘上保证密封。安装无内胎轮胎的轮辋是不漏气的，它有着倾斜的底部和平匀的漆层。气门嘴直按固定在轮辋上，其间垫以密封用的橡胶衬垫。
无内胎轮胎有气密性好，散热好，结构简单，质量轻等优点。缺点是途中修理较为困难。
宽断面轮胎：
随着汽车车速的提高，要求降低整车重心，改善操纵性能，这就要求提高轮胎的侧向稳定性和对路面的附着性能，以确保高速状态下的行车安全，这样低断面轮胎的出现就成为必然趋势。轮胎的断面高(H)与断面宽(B)的比值(H／B)是代表轮胎结构特征的重要参数，称之为轮胎的高宽比，也有人称之为扁平比。从上世纪20年代开始，轿车轮胎的外径减小了25％，轮辋直径减小了35％，轮胎和轮辋的宽度增加了将近一倍，轮胎的高宽比不断减小，轿车达0．5，赛车达0．4，特别是宽宽的轮胎与高级轿车匹配，更为美观大方。
汽车轮胎生产发展的历史表明，前50年主要是解决如何提高轮胎的使用寿命问题，近年来，由于汽车制造和交通运输部门对轮胎的要求日益苛刻，轮胎研究的重点转到轮胎行驶性能、安全性能、舒适性能和经济性能上来，总之，轮胎的发展总趋势是“三化”，即子午线化、无内胎化、低断面化。目前，轿车轮胎已实现了这“三化”，货车轮胎正在向这个方面发展。

ksj7341 · 发表于 2009-2-22 13:23

汽车制动系统发展历程

1、汽车制动系统历史

从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。

榖式制动

最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。
随着科学技术的发展及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。Duesenberg Eight车率先使用了轿车液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。
20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动系统(ABS)的实用和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包括三部分：传感器、控制器(电子计算机)与压力调节器。传感器接受运动参数，如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置，控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。

1936年，博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制动器；1971年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装置。这些早期的ABS装置性能有限，可靠性不够理想，且成本高。1979年，默．本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置。1985年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装置。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS以成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。1992年ABS的世界年产量已超过1000万辆份，世界汽车ABS的装用率已超过20%。一些国家和地区(如欧洲、日本、美国等)已制定法规，使ABS成为汽车的标准设备。
2.制动控制系统的现状
当考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了防抱制动(ABS)功能后，传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微不足道。
传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后平衡。而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。
目前，车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。方法虽然简单实用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未达到最佳的制动效果。另外，由于编制逻辑门限ABS有许多局限性，所以近年来在ABS的基础上发展了车辆动力学控制系统(VDC)。结合动力学控制的最佳ABS是以滑移率为控制目标的ABS，它是以连续量控制形式，使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率，理论上是一种理想的ABS控制系统。滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率，另一个难点是车辆速度的测量问题，它应是低成本可靠的技术，并最终能发展成为使用的产品。对以滑移率为目标的ABS而言，控制精度并不是十分突出的问题，并且达到高精度的控制也比较困难；因为路面及车辆运动状态的变化很大，多种干扰影响较大，所以重要的问题在于控制的稳定性，即系统鲁棒性，应保持在各种条件下不失控。防抱系统要求高可靠性，否则会导致人身伤亡及车辆损坏。因此，发展鲁棒性的ABS控制系统成为关键。现在，多种鲁棒控制系统应用到ABS的控制逻辑中来。除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外，增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统，是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是基于经验规则的控制，与系统的模型无关，具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性，但调整控制参数比较困难，无理论而言，基本上是靠试凑的方法。然而对大多数基于目标值的控制而言，控制规律有一定的规律。
另外，也有采用其它的控制方法，如基于状态空门及线性反馈理论的方法，模糊神经网络控制系统等。各种控制方法并不是单独应用在汽车上，通常是几种控制方法组合起来实施。如可以将模糊控制和PID结合起来，兼顾模糊控制的鲁棒性和PID控制的高精度，能达到很好的控制效果。
车轮的驱动打滑与制动抱死是很类似的问题。在汽车起动或加速时，因驱动力过大而使驱动轮高速旋转、超过摩擦极限而引起打滑。此时，车轮同样不具有足够的侧向力来保持车辆的稳定，车轮切向力也减少，影响加速性能。由此看出，防止车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率，所以在ABS的基础上发展了驱动防滑系统(ASR)。
ASR是ABS的逻辑和功能扩展。ABS在增加了ASR功能后，主要的变化是在电子控制单元中增加了驱动防滑逻辑系统，来监测驱动轮的转速。ASR大多借用ABS的硬件，两者共存一体，发展成为ABS/ASR系统。
目前，ABS/ASR已在欧洲新载货车中普遍使用，并且欧共体法规EEC/71/320已强制性规定在总质量大于3.5t的某些载货车上使用，重型车是首先装用的。然而ABS/ASR只是解决了紧急制动时附着系数的利用，并可获得较短的制动距离及制动方向稳定性，但是它不能解决制动系统中的所有缺陷。因此ABS/ASR功能，同时可进行制动强度的控制。ABS只有在极端情况下(车轮完全抱死)才会控制制动，在部分制动时，电子制动使可控制单个制动缸压力，因此反应时间缩短，确保在任一瞬间得到正确的制动压力。近几年电子技术及计算机控制技术的飞速发展为EBS的发展带来了机遇。德国自20世纪80年代以来率先发展了ABS/ASR系统并投入市场，在EBS的研究与发展过程中走到了世界的前列。德国博世公司在1993年与斯堪尼公司联合首次在Scania牵引车及挂车上装用了EBS。然而EBS是全新的系统，它有很大的潜力，必将给现在及将来的制动系统带来革命性的变革。
3.制动控制系统的发展
今天，ABS/ASR已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备。
车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面是采用优化控制理论，实施伺服控制和高精度控制。
在第一方面，ABS功能的扩充除ASR外，同时把悬架和转向控制扩展进来，使ABS不仅仅是防抱死系统，而成为更综合的车辆控制系统。制动器开发厂商还提出了未来将ABS/TCS和VDC与智能化运输系统一体化运用的构想。随着电子控制传动、悬架系统及转向装置的发展，将产生电子控制系统之间的联系网络，从而产生一些新的功能，如：采用电子控制的离合器可大大提高汽车静止启动的效率；在制动过程中，通过输入一个驱动命令给电子悬架系统，能防止车辆的俯仰。
在第二个方面，一些智能控制技术如神经网络控制技术是现在比较新的控制技术，已经有人将其应用在汽车的制动控制系统中。ABS/ASR并不能解决汽车制动中的所有问题。因此由ABS/ASR进一步发展演变成电子控制制动系统(EBS)，这将是控制系统发展的一个重要的方向。但是EBS要想在实际中应用开来，并不是一个简单的问题。除技术外，系统的成本和相关的法规是其投入应用的关键。
经过了一百多年的发展，汽车制动系统的形式已经基本固定下来。随着电子，特别是大规模、超大规模集成电路的发展，汽车制动系统的形式也将发生变化。如凯西-海斯(K-H)公司在一辆实验车上安装了一种电-液(EH)制动系统，该系统彻底改变了制动器的操作机理。通过采用4个比例阀和电力电子控制装置，K-H公司的EBM就能考虑到基本制动、ABS、牵引力控制、巡航控制制动干预等情况，而不需另外增加任何一种附加装置。EBM系统潜在的优点是比标准制动器能更加有效地分配基本制动力，从而使制动距离缩短5%。一种完全无油液、完全的电路制动BBW(Brake-By-Wire)的开发使传统的液压制动装置成为历史。

ksj7341 · 发表于 2009-2-22 13:25

汽车转向系统发展

转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统，驾驶者通过方向盘来操纵和控制汽车的行进方向，从而实现自己的驾驶意图。一百多年来，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。

传统循环球式转向

传统的汽车转向系统是机械式的转向系统，汽车的转向由驾驶员控制方向盘，通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转，从而实现转向。

随着上世纪五十年代起，液压动力转向系统在汽车上的应用，标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转变为人力加液压助力。液压助力系统HPS（Hydraulic Power Steering）是在机械式转向系统的基础上增加了一个液压系统而成。该液压系统一般与发动机相连，当发动机启动的时候，一部分发动机能量提供汽车前进的动能，另外一部分则为液压系统提供动力。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。这种助力转向系统主要的特点是液压力支持转向运动，减小驾驶者作用在方向盘上的力，改善了汽车转向的轻便性和汽车运行的稳定性。
但同时液压助力系统也存在一些缺点：
◆ 在车辆设计制造完成后，车辆转向的助力特性不能改变。直接后果是，当助力特性偏向于低速助力时，汽车在低速段可以得到很好的助力，但是在高速段需要有较好路感的时候，由于助力特性不能调节，使得驾驶者没有较好的路感；当助力特性偏向于高速助力时，在低速段得不到很好的助力效果；
◆ 即使车辆不转向，液压系统也必须在发动机的带动下工作。其结果是，消耗发动机能量，增加油耗；
◆ 存在液压油泄漏问题，不仅对环境造成污染，而且容易使其他部件损坏；
◆ 在低温下，液压系统的工作性能比较差。
近年来，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向系统中也愈来愈多地采用电子器件。转向系统因此进入了电子控制时代，相应的就出现了电液助力转向系统。电液助力转向可以分为两类：电动液压助力转向系统EHPS（Electro-Hydraulic Power Steering）和电控液压助力转向ECHPS（Electronically Controlled Hydraulic Power Steering）。电动液压助力转向系统是在液压助力系统基础上发展起来的，与液压助力系统不同的是，电动液压助力系统中液压系统的动力来源不是发动机而是电机，由电机驱动液压系统，节省了发动机能量，减少了燃油消耗。电控液压助力转向也是在传统液压助力系统基础上发展而来，它们的区别是，电控液压助力转向系统增加了电子控制装置。电子控制装置可根据方向盘转向速率、车速等汽车运行参数，改变液压系统助力油压的大小，从而实现在不同车速下，助力特性的改变。而且电机驱动下的液压系统，在没有转向操作时，电机可以停止转动，从而降低能耗。

吉利电子助力转向

虽然电液助力转向系统克服了液压助力转向的一些缺点。但是由于液压系统的存在，它一样存在液压油泄漏的问题，而且电液助力转向系统引入了驱动电机，使得系统更加复杂，成本增加，可靠性下降。
为了规避电液助力转向系统的缺点，电动助力转向系统EPS（Electric Power Steering）便应时而生。它与前述各种助力转向系统最大的区别在于，电动助力转向系统中已经没有液压系统了。原来由液压系统产生的转向助力由电动机来完成。电动助力式转向系统一般由转矩传感器、微处理器、电动机等组成。基本工作原理是：当驾驶者转动方向盘带动转向轴转动时，安装在转动轴上的转矩传感器便将转矩信号转化为电信号并传送至微处理器，微处理器根据转矩信号并结合车速等其他车辆运行参数，按照事先在程序中设定的处理方法得出助力电动机助力的方向和助力的大小。自1988年日本铃木公司首次在其Cervo车上装备该助力转向系统至今，电动助力转向系统己经得到人们的广泛认可。
助力转向系统优点主要体现在以下几个方面：
◆ 电动助力转向系统能在不同车速下提供不同的助力特性。在低速行驶时，增加转向助力，使得转向更加轻便；在高速行驶时减少转向助力，甚至为了提高路感增加转向阻尼。
◆ 电动助力转向系统只在转向时电动机才工作，为转向提供助力，因而能减少能耗。
◆ 电动机由蓄电池供电，因此电动助力转向系统可以在发动机不工作的情况下工作。
◆ 电动助力转向系统没有液压系统，与液压助力系统相比，装配自动化程度更高。而且电动助力转向系统可以通过改变微处理器中的助力程序算法，很容易实现助力特性的改变。
科学技术的发展总是日新月异的，传统的转向系均由转向操纵机构（方向盘）、转向器、转向传动机构三大部分组成。但是思想的火花总是能给人带来惊喜！电子转向系统SBW（Steering-By-Wire）的诞生颠覆了转向系三大部分的旧有观念，它用微控制器取代了转向传动机构，由三大部分变为了两部分。电子转向系统是汽车转向系统最为先进和前沿的技术之一。它主要由方向盘控制模块、转向执行模块以及微控制器三大模块组成。
方向盘控制模块的主要功能是通过转向力矩传感器检测驾驶员的转向意图，并将检测到的信号（包括旋转方向以及旋转速度等）通过总线传递给微控制器，然后微控制器根据此信号，并结合车速信号反馈给方向盘控制模块一个回正力矩，使得驾驶员能够感受到路感。但是这种路感是虚拟的，是开发人员根据千万次的试验数据综合起来，形成的“经验路感”，并以程序的形式固化在微控制器内的。因此它与车速、转向速率以及转向力矩的大小存在着某种对应关系。
转向执行机构包括转角传感器、转向电机、转向电机控制器等组成。它的功能是根据微控制器的控制命令，驱动转向执行电机旋转一定角度，完成转向动作。同时转角传感器监测转角的大小，反馈给微控制器，形成一个闭环控制系统，完成精确的转向动作。
微控制器是电子转向系统的核心。它接收检测信号，经过处理发送相应的控制信号。由于微控制器取代了转向传动机构，因此各部件之间的机械连接减少了，使转向系统的响应速度和响应的准确性得以提高。而且可以对转向策略进行软件编程控制，实现传动比的任意设置；可与其他设备，如ABS、自动导航设备进行整合。传动机构的减少还带来了更大的汽车内部空间，给驾乘带来更大的乐趣。而且转向行为可以被软件记录下来，保存在EEPROM中，有助于以后进一步完善转向控制策略，甚至还可以为交通肇事提供证据。
汽车的安全问题一直是大众关注的焦点。转向系统与灯光系统的结合能给在夜间行驶的车辆带来更好的安全性。如上页左图所示，传统的车辆灯光系统是向车辆正前方直线照射的，如果行人在弯角处，驾驶者将很难发现弯角中的行人，极易造成交通事故。如果灯光系统与转向系统结合起来，如上页右图所示，当驾驶者在向右打方向盘的时候，灯光随着方向盘角度的变化而向右照射，弯道内侧照明更宽，照明范围更大，那么在道路弯角中的行人将很容易被发现。目前该项灯光照明技术已经在中档的雪铁龙凯旋、丰田凯美瑞上得到应用。
目前电子转向系统的可靠性和成本是阻挠其发展的主要因素。主要表现在如果微控制器出现问题，转向系统将完全失灵，其不像电动助力转向系统、电液助力转向系统，在电机或者液压系统出现问题时，还可以以人力来控制汽车。电子转向系统的微控制器出现故障的话，因为没有机械系统能连接方向盘和转向器，因此根本不可能控制汽车的转向。但是尽管如此电子转向系统依然是未来转向系统的发展方向之一。
底盘是控制汽车行驶的保障，从汽车诞生至今，有些汽车底盘技术根本的东西还是没有根本性的改变，但电子技术已经开始武装到机械性极强的底盘构造上了，随着技术的进步汽车底盘技术上将会有更多的电子技术引入。而如果纯电动车批量生产的话，底盘的变革将会空前巨大。

银龙鱼 · 发表于 2009-2-23 12:23

汽车底盘系统的历史变迁----汽车“操盘手”

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