先进的汽车前桥

发布时间:2010-07-13

Georg Fischer公司为Porsche Cayenne轿车生产的前桥几乎全部采用钢制材料,悬架机构的设计借助于计算机的帮助,模拟在各种受力、负载情况下的性能,它由GJS400制成,可以最好地满足工作强度的要求。

Porsche Cayenne轿车能在公路上犹如赛车一样奔驰,又能在旷野中犹如越野车一样驰骋,应归功于其先进的前桥行驶机构。按照横向双臂悬架原理制作的前桥几乎是全部采用钢制材料,并且还安装有牢固的副支架,副支架上采用了大面积的橡胶减震垫,以避免将震动传递到汽车底盘。

这种前桥采用了弧形的横梁和前置的进口斜坡设计,使它有很大的离地间隙,从而大大地提高了它的越野性能。为了使作用在车轮悬架上的力尽可能小,设计人员在横向导臂之间选择了可以允许的最大间距,得以实现非常精确的车轮悬架与非常小的干涉。

同样,后桥也安装了副支架,通过液压橡胶减震垫将后桥与汽车底盘隔开,采用这种结构复杂的横向双臂悬架机构主要出于以下考虑:保证Cayenne轿车有较高的牵引力和承载能力,为了保证达到设计的刚性要求,后桥必须采用钢制材料。

经过仔细地研究车桥运动原理,从而使得汽车在弯道和变负载运行时仍有很好的稳定性。前、后车桥在内倾测试时均呈现出接近极限值的稳定性,并可通过钢制减震器弹簧或者空气减震弹簧与汽车底盘脱离。

Georg Fischer公司为PorscheCayenne轿车提供的3种行驶机构的零部件——摆动调心轴承、前桥横拉杆和后桥车轮悬架均是与Porsche公司一起研制开发的。

对横拉杆各个活动部位的加工应特别仔细,因为横拉杆的精度对汽车的行驶状态有很大的影响,并且应该能在各种工作状态下保持足够的刚性。因为它们控制着车轮,并且将车轮所受的外力传递到汽车底盘。因此,视应用范围不同,对这些横拉杆也有不同的要求:在公路上行驶的车辆所受到的外力较低,但负载交变系数较大;在越野状态下,横拉杆所受的力较大,但是负载交变系数较小。

悬架机构设计借助于计算机的帮助,模拟在各种受力、负载情况下的性能,直到满足了Porsche公司提出的在最恶劣的越野条件下和在高动态负载的道路上行驶的要求后,才正式设计定型,它由GJS400(一种球墨铸铁)制成,可以最好地满足工作强度的要求,生产时采用砂型铸造,在浇铸之前,工程技术人员首先进行凝固试验,以保证浇铸过程与计划的铸件浇铸数量相适应。

同样,摆动调心轴承也是由GJS400材料制成,它满足了与车轮悬架相类似的功能,将车轮与副车架连成一体,同样也承受很大的外力,此外,它还具有摆动调整运动的功能,因此,必须准确地安装到位。

除了为Porsche Cayenne提供行驶机构以外,Georg Fischer公司还为该车型提供铝合金铸件,包括:机体盖、发动机油底壳、变速器壳体、发动机和离合器链轮装置以及发动机支架等。

由砂型铸造工艺生产的铝合金发动机支架壁厚很薄,比钢制同样规格的发动机支架要轻40%~50%,该支架由慕尼黑Garching机械厂加工制作。砂型铸造的优点在于其成本低,造型自由度大,它可以铸造出带有复杂筋片的空心工件。

发动机端盖也采用了铝合金材料,该端盖下方嵌铸了球墨铸铁的轴承座。首先对球墨铸铁材料的轴承座进行加热,然后放入金属铸型中,倒入熔化了的铝合金溶液,加工后的机体端盖用螺栓固定到机体上。这种结构设计的优点是:在球墨铸铁轴承座与机体端盖之间有牢固、可靠的结合面和很高的连接强度。

1 新型Porsche Cayenne的前桥:摆动调心轴承和横拉杆由Georg Fischer公司生产制造

2 零部件质量的检验为摆动轴承的批量生产创造了条件

从理念到批量生产

Porsche公司与Georg Fischer公司之间的合作有着悠久的历史。Georg Fischer公司在10年前就为Porsche911型轿车研制了第一个铝合金铸造的摆动调心轴承。

1999年,Porsche公司希望Georg Fischer公司能为他们的新型Cayenne轿车生产球墨铸铁的行驶机构零部件。在设计开发前期,Georg Fischer公司利用CAD设计了第一个工件,从而设计出了一系列的产品。利用CAD设计的图形或有限元法模拟的数据,他们采用快速制造工艺技术铸造了第一个样件。然后是类似批量生产的球墨铸铁样件的试制,例如Mettmann公司生产的车轮悬架机构、摆动调心轴承和下横拉杆等。

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