汽車新技術探討比較 — 懸吊

1. 汽車新技術探討比較—懸吊 班級 : 日四技車輛三甲 姓名 : 林宏政 學號 : 4A015092 指導老師：吳宗霖老師

2. 前言 懸掛系統又稱為懸吊系統，在整個車體結構上扮演著重要角色，好的懸掛系統有較佳的碎震處理能力，能夠增加車輛行車的穩定性，在崎嶇路面行走依然與路面維持水平面，提升底盤良好的平衡性，使操控性及舒適性大大增加，讓引擎能夠發揮到淋漓盡致、百分之百。

3. 概述 當汽車行駛時，會受到地面的震動及衝擊，其中一部份由輪胎吸收。但絕大部分需依靠輪胎與車身間的懸吊裝置來吸收，防止車身各部零件的損壞並使乘坐人員舒適。懸吊裝置除吸收震動與衝擊外，並使輪胎所產生的驅動力或制動力傳達到車身，並對行駛的安定性及操縱性均有直接的影響。 近年來對舒適與震動在理論上的研究有不斷的進展，新形式的懸吊裝置不斷被發展出來，成為汽車構造上，改進最多之部分。基本上仍不脫離車軸式整體懸吊與獨立式懸吊兩大類，但為使車輛在不良路面上行駛時，保持車身穩定的原因，故都朝獨立懸吊方面發展。

4. 懸吊機構可區分為前懸吊和後懸吊，其主要功能如下:懸吊機構可區分為前懸吊和後懸吊，其主要功能如下: (1)支撐車身乘客，貨物之重量。 (2)吸收震動，提高乘坐之舒適性。 (3)傳遞車輪與車架間之力(驅動力、剎車力)。

5. 2.懸吊機構的分類 : • 整體式 (1) 將左右兩輪安裝在同一根軸，當一輪跳動時，會影響另一車輪 使車身傾協，一般用於大型車上 (2) 依種類分:1.片狀彈簧平行、橫置式一 大型車用 2.圈狀彈簧式 一 小型車(後軸)FR式 3.空氣彈簧式 一 大型車用 • 獨立式 (1) 左右兩輪能隨地面情況獨自跳動 (2) 懸吊機構安裝在左右兩輪輪軸與車架間，一般用於小型車 (3) 依種類分:1.雞胸骨式 2.麥花臣式 3.拖動臂式 4.半拖動臂式 5.擺動車軸式

6. 3.整體式懸吊和獨立式懸吊之比較

7. 4.整體式懸吊裝置有以下幾種裝置法 : 1.平衡片狀彈簧式： 為整體式懸吊裝置最普遍的懸吊方式。 2.橫置片狀彈簧式： 此式只需一付彈簧，但因水平方向的剛性足，因此需要有懸吊臂以保持車軸的位置。 3.圈狀彈簧式： 小型乘用轎車之整體式後軸用圈狀彈簧之懸吊方式易使用甚廣。 4.空器彈簧式5.扭轉彈簧式

8. 5.獨立式懸吊裝置，左右輪互相無關係，為一獨立動作，故一般轎車及客車多採用此懸吊裝置。在此介紹前懸吊裝置的形式：5.獨立式懸吊裝置，左右輪互相無關係，為一獨立動作，故一般轎車及客車多採用此懸吊裝置。在此介紹前懸吊裝置的形式： (1.)雞胸骨臂式獨立懸吊系統  雞胸骨臂式為小轎車使用最多之獨立懸吊方式。因使用彈簧的不同而有許多裝置方法。如右圖所示，因上控制臂較下控制臂長，故又稱為梯形連桿型獨立吊法。因上控制臂之形狀與雞胸骨形式相似，故稱為雞胸骨臂式 因上下控制臂長度不等。(上臂短，下臂長) 又名「不等臂獨立懸吊」或「雙A臂式」

9. 以下為各式彈簧裝置於雞胸骨臂式獨立懸吊裝置圖以下為各式彈簧裝置於雞胸骨臂式獨立懸吊裝置圖 圈狀彈簧裝於下控制臂與車架間之雞胸骨臂式獨立前懸吊裝置 使用扭桿彈簧之雞胸骨臂式獨立前懸吊裝置 使用圈狀彈簧裝於上控制臂與車身間之雞胸骨臂式獨立前懸吊裝置  使用片狀彈簧

10. (2.)滑柱式獨立懸吊又稱為麥臣式(McPherson Type)，為目前單體式車身小轎車中使用最多之方式，上端固定在車架上，下端用連桿連結以定位，避震器為筒形，裝在支柱內部。支柱可在導管內上下滑動，最大優點為構造簡單，佔位置小，前輪之後傾角不會因車輪之跳動而改變。缺點為行駛不平路面時，車輪易自動轉向，故駕駛人需用力保持方向盤，當受到劇烈之衝擊時，滑柱易造成彎曲，因而影響轉向性能。 使用片狀彈簧加強之麥臣式獨立懸吊裝置 麥臣式獨立前懸吊裝置

11. 圈狀彈簧裝於下控制臂與大樑間之麥臣式

12. (3.)橫置片狀彈簧式獨立懸吊系統 基本上屬於雞胸骨臂式(梯形連桿型)獨立前懸吊，使用一只或兩只片狀彈簧，以替代上下控制臂，故構造簡單。 (4.)雙橫樑型獨立懸吊系統 為使用兩跟衡量及圈狀之獨立懸吊裝置，因強大構造簡單多用於中型貨車及客貨兩用車上。(一般用於後懸吊FR式) 雙橫樑型獨立式前懸吊裝置

13. 6. 空氣懸吊是由空氣彈簧(Air-spring)、平位閥(Leveling Valve)、貯氣箱(air tank)、空氣壓縮機(Air compressor)、調節閥(Regulating valve)、限速器(Governor)、安全閥(safty valve)、除水器(Water trap)、副箱(Surge tank)、排水閥(Drain cock)等相關零件構成。 前懸吊系統如右下圖所示，左、右各一個空氣彈簧裝置於車架邊樑(Frame side member)和前軸(Frond Axle)之間。扭力感支持縱方向的力量，橫桿(Lateral)支持橫方向的力量。扭力桿(torque rod)在下側左右各一枝，中央上側也用一枝。各桿的一端固定於前軸的座，另一端固定於車架邊樑，橡膠襯墊(Rubber bush)介於連結部的中間。  空氣前懸吊的構造，橫桿也是裝著橡膠襯墊和前軸及車架邊樑連結。史前軸的左右位置固定。 又前面的副箱(Surge tank)內，為防止壓縮空氣回轉，用隔離板分成左右兩部分，各自使用鋼管與空氣彈簧連接。    在空氣懸吊系統中，四個鋼製彈簧乃由四個橡皮筒，即空氣彈簧所取代，每個橡皮筒都灌滿壓縮空氣來支撐汽車重量。當車輪碰道路面隆起時，空氣會做進一步的壓縮而能吸收震動。並發展為電子空氣懸吊系統，以微電子控制高度傳感器與空氣彈簧，平衡底盤高度。

14. 7.油壓氣動式懸吊 每個車輪處都有一個充滿氣體的彈簧單位，稱為液壓氣彈簧，每單位有一密封室，含有高壓氮氣，旗下則有一為移室灌滿以水為主的液體。車輪碰到凹凸時，液體會被推上去，於是壓縮上面的氣體產生彈簧的效果。此外，汽車各側兩單位前後相互連接，如果前輪遇到隆起地面，左前單位的一部份液體會經由一條管子被擠至左後單位，使左後輪亦提升，震動被平均分配至前後輪上，增加車體的平穩。

15. 8.鋼板彈簧後懸吊系統 鋼板的前端捲曲形成彈簧銷孔，此銷孔界螺栓與彈簧吊耳相連接，向皮乘套將螺栓與彈簧調耳隔開，彈簧的後端也捲曲形成彈簧銷孔，銷孔界彈簧鉤環與車架相連，鉤環使鋼板彈簧於彎曲時可已有長度上的變化。及彈簧在路面凹凸不平的情況下會被上推或下推，使二彈簧孔銷距離變化。 彈簧中央則有一對U形螺栓掛在後軸殼上，軸上的車架並裝有橡皮緩衝墊，為防止軸殼上移撞擊車架，緩衝墊可吸收此震動。

16. 獨立式懸吊系統優缺比較

19. 各廠最新電子懸吊系統介紹 • M-Benz主動控制車身懸吊系統(Active Body Control) • 簡稱ABC懸吊系統，主要以液壓制動器取代傳統懸吊系統，並利用多種感測器偵測車身運動狀態即時調整懸吊特性以達到最佳乘坐舒適性與操控性的平衡。整體系統分為液壓元件和電子元件。 • ABC液壓系統架構：包含前後避震器、蓄壓器、分配閥、液壓泵、油壺、冷卻器等。 • ABC電子元件架構：包含控制模組、儀錶板、設定開關、高度感應器、加速感應器、避震行程感應器、壓力感應器、油溫感應器、流量控制器等。 • ABC系統中的避震器，上座為不固定之彈簧，可任意改變彈簧長度，也就是可任意改變彈簧係數。阻尼部分為液氣混和式，可改變阻尼痛性，進行車身高度控制與阻尼特性調變等控制。 • ABC另一個功能便會隨車速改變車身高度，即使在手動調整高度模式下一樣會隨車速上升會下降車身高度。

20. Lexus主動式車高控制系統AHC(Active height Control Suspension)與可變避震器阻尼系統AVS(Adaptive Variable Suspension) Lexus主動式車高控制系統如下: 1.車身高度選擇功能透過車身高度操作選擇鍵可以進行車身高度調整，有High(高)、Normal(正常)、Low(低)三種設定。 2.一般行駛Normal正常車高，Low比正常車高可降低約50mm，以方便成員上下車或上下行李。越野行駛時，使用High模式會比Normal模式在高上50mm，可增加底盤距地高度。 3.當車身在越野時，底盤、懸吊有可能因被異物撐起而受困或造成車輪打滑，此 時車身高度若位於High車高，車身會在自動上升至ExtraHigh車高，比Normal再升高70mm，以幫助車輛脫困，若車輪恢復抓地力或加力箱排離L低速檔，高度自動回復至Hi車高。 Lexus可變避震阻尼系統如下: 1.車主可以隨開車習慣或路況選擇避震器模式，來調整避震器阻尼的軟硬度。 2.不論選擇何種模式，車速增加時避震器硬度都會自動增加，即加、減速或過彎時亦自動抑制車身俯仰或側傾，提高穩定性和舒適度。

21. Vovlo-Four-C連續控制式主動懸吊系統(Continuously Controlled Chassis and Concept) Audi四段高度調整氣壓式越野系統 連續控制式主動懸吊系統，透過四輪的車身高度感知器，以每秒500次的速度來偵測車身的動作，主動控制四支避震器的阻尼，達到最佳的車身平衡。此外，此系統更提供舒適(Comfort)、運動(Sport)、進階運動(Advance sport)三種懸吊控制模式，以應付不同的操控需求。 此套系統不但以可變氣室取代傳統圈狀彈簧，並可藉由四個輪軸上的動態感應器，以及三組速度感應器，主動隨車速、路況及車身動態調整懸吊阻尼係數，以及車身離地高度，取的舒適與操作性的平衡。同時此套懸吊系統，也可依據路況和個人喜好，由駕駛手動切換Automatic、Dynamic、Comfort及Lift等四段懸吊模式。

22. Porsche-PASM(Porsche Active Suspension Management Land Rover-EAS(Electronic Air Suspension) Land Rover-EAS 電子氣壓懸吊系統可調整車身高度，最低到最高行程為93mm，可分為Access(最低)、Standard(標準)、Off-Road(最高)三種模式。 主要是鈄過監測前後減震筒內部油路的流量變化，監控車身動態的變化，並進而連續性地改變其阻尼設定、有效抑制車身在過彎、加速、減速時所產生的側傾和俯仰，讓輪胎在各種狀態下都能夠保有最優異的抓地力。有Normal與Sport兩種模式可以選擇。

23. Cadillac-CVRSS(Contionusly Variable Road –sensing Suspension Sysstem) 此系統主要使用在系統有三項功能：1.控制車身懸吊之硬度。 此系統依電腦所接收之信號在10-15ms改變其懸吊各避震器之電磁閥，此電磁閥常控制著油孔大小有兩種開度，一為Firm(硬式)，另一為Soft(軟式)來調整車身懸吊之硬度。2.調整車身懸吊之高度 當車輛承載負荷增加時，此系統便會打入一空氣至後輪避震器，以調整車身之高度。3.隨車速之提昇來增加方向盤負荷 此系統依引擎電腦送至RSS電腦之車速信號來改變其方向盤負荷，當車速越高，則方向盤負荷越大；車速越低，方向盤負荷越小。

24. Volkswagen CDC(Continuous Damping Control)主動式氣壓懸吊系統 主動式氣壓懸吊系統，應用在小客車上主要可以增進操控性，然後應用於SUV上，則有自有控制車身高低的功能，讓可以兼顧平路操控性與惡路越野性，CDC配置有四個車高感知器，可以視路況立即讓離地高自動調整，也可以手動調整一般道路與越野兩個模式，可以兼顧高速穩定性和越野性能。

25. 懸吊新科技 能源回收懸吊科技 • 而知名底盤、傳動系統大廠ZF，近來就與美國Levant Power聯手推出了一款稱為GenShock的能源回收懸吊科技，其基本概念其實與主動式懸吊系統相差無幾，但在新的閥門技術導入後，讓懸吊系統能夠與動能回收系統結合，形成具有動能回收工能的懸吊科技。 • 首先，每個減震筒外部都有一個裝置，同時每個裝置都具有一個屬於自己的控制單元，並且與一組小型的電動馬達與電子液壓齒輪幫浦連動，藉此就能夠主動進行阻尼的調整；但當車輛再行進間進行煞車、加速以及其他動作讓懸吊系統作動時，減震筒的活塞運動就會迫使當中的油，通過電子液壓齒輪幫浦，接著便能夠驅動電動馬達，讓段能轉化為電能，接著回充到電瓶當中。

26. 懸吊之未來展望 • 以舒適度作為第一考量，並且降低成本，造出各車皆有配置系統，不單只是高規格車才有好懸吊。 • 用更多元的材質來研發，說不定未來有更加材料可以取代現有配置。 • 讓體積縮小和輕量化設置，讓懸吊變得更美觀，也能減少空間利用和車身重量達到省油。 • 設法降低故障率，越高科技的東西，一般人越不懂，所以不僅要東西好，也要耐操。 • 持續研發新型懸吊系統，和電子感測器配備，讓車更走向未來。

27. 結論 以台灣這種媲美WRC的路面道路，懸吊好壞絕對影響你的心情好壞，你能忍受一趟出門一次屁股疼的交遊嗎？所以擁有一個好懸吊系統不外乎是很重要的，不僅靠的是避震好壞，還得加上各廠開發的系統，由上述介紹，雖然每家廠牌，研發的系統都不一樣，但可得知現今懸吊技術皆是以電子控制自動調整為主，這相當便利，透過電腦自動偵測路面給你最佳舒適性，也讓不懂汽車的人可以讚嘆說這車子的好，行駛時如靜止不動的懸吊，你能不讚嘆嗎?

28. 參考文獻 • http://www.tyai.tyc.edu.tw/am/mtkao/file/car/c/car-c11.pdf • http://www2.kuas.edu.tw/prof/cjh/kuaspuzzle/2000/others/car.htm