四点TRA悬置布置方式一般使用在豪华车以及大扭矩发动机的车型上,比如图1中的丰田普瑞斯。从中可以看出四点TRA悬置布置与三点TRA布置的不同点。
图1 丰田普瑞斯四点悬置
一、四点TRA悬置的布置的特点
在4点悬置系统中,不再使用抗扭拉杆来承受倾覆扭矩,而是将两个悬置安装在变速箱前后的质心位置,以便在垂直方向来支撑扭矩(见图2)。通过对称性布置避免在承受负载的左右悬置上产生纵向的反力。
图2 四点TRA悬置布置
前后悬置在垂直方向上的刚度必需十分柔软,并且还必需具备适当扭矩反应刚度特性,以便在WOT三档前提供充分的隔振性能。
这种四点TRA布置的缺点在于,右悬置和左悬置之间的延长线必需恰好经过重力中心,以避免在抗扭拉杆上产生预加负载。
由于发动机装备了大量不同的辅助装置,如助力转向泵、空调压缩机和发电机,因此要考虑到所有不同型号的发动机十分困难。另一个缺点就是承担负载的悬置存在静态偏转,因此会出现蠕变。
这就会导致发动机位置发生变化,使得怠速NVH性能也有所变化。最终导致系统功能不再强劲,并且需要经常调节扭矩限制器。
这一布置理念需要一个前部横向交叉部件来支撑前悬置。但是由于与防撞性能相关的设计,车辆结构的这一块区域通常十分脆弱;因此导致隔振性能的退化。
四点前横置动力总成,一般左右悬置靠近TRA轴布置,倾覆力矩作用下,动力总成绕TRA轴摆动振动,由于位置的原因,前后悬置一般要承担较大的摆动振幅。同时前后悬置,尤其是前悬置一般都放置在一个较软的基础上,激振力到车内的噪声传递函数较大,比较敏感。如果悬置存在预载,都会放大振源或加重振声传函,所以一般希望前后悬置尽量不要承载。
二、前后悬置角度的设定考虑
理论上,怠速时动力总成绕TRA轴小幅摆动,因此可以在前后悬置弹性中心所在的平面,以TRA与此平面交点为原心做一个圆,前后悬置倾角可沿此圆的切线(见图3)。
图3 前后悬置倾角的确定
前后悬置的角度一般在30°范围内,偏转方式(向前偏转或向后偏转)需要考虑悬置是连接在发动机端还是车身端。原则是保证发动机正常加速偏转时,前后悬置刚度不会增大。如图4所示。
图4 前后悬置角度偏转方向
三、角度计算示例
下面以一款四点TRA布置的悬置系统为例来说明前后悬置倾斜角度的计算过程。
首先需在数模中量出质心点与前后悬置弹性中心在X向及Z向的距离,见表1。
把动力总成质心点及悬置弹性中心位置及表1数据标示在X-Z平面内(见图5),悬置的倾斜角度α、β按公式1和2进行计算。
表1 动力总成质心与悬置弹性中心的垂直距离
前悬置 | X1 | Z1 |
距离 | 256.8 | 162.49 |
后悬置 | X2 | Z2 |
距离 | 340.23 | 212.95 |
表5 倾角计算
把表中的数值代入公式中可以算得α≈β≈33°,考虑制造要求最终本车型最终把倾斜角度定在了35°。