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眼镜蛇跑车转向和悬架系统揭秘

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:早期眼镜蛇上的转向系统是蜗杆指销式的。在转向机构箱和车轮的连接设计方面,AC王牌和眼镜蛇260完全相同,此外它们两辆车还拥有基本相同的前悬架设置。但是钢板弹簧悬架也存在缺点,钢板弹簧本身比较重,在转弯时就会产生负载,受到负载的一侧长度会发生变化,最终改变前悬架的两侧后倾角和外倾角,以及后悬架的外倾角。

眼镜蛇跑车转向和悬架系统揭秘

早期眼镜蛇上的转向系统是蜗杆指销式的。当时英国汽车普遍采用齿轮齿条转向系统,从第126辆眼镜蛇开始取代原来的蜗杆指销式转向系统。

蜗杆指销式转向系统是一种早期的最基本的系统。转向柱末端的转向机构箱内部是一个名为蜗杆的粗螺杆,蜗杆啮合有一个指销。当方向盘转动时,指销会随着蜗杆移动。指销连接着转向臂,正是这个连接将转向机构箱与转向杆连接起来,并最终连接到车轮。工程师可以通过调整蜗杆上的螺距来调节车辆的转向快慢,粗螺距会让转向更快。

在早期的眼镜蛇260以及其前身AC王牌上都使用蜗杆指销式转向系统,方向盘锁定只需要两圈,这样虽然能够快速转向,但是驾驶人是非常费力的。后来工程师对转向系统进行了调整,使得锁定需要两圈半,这样耗费的力气就会小一点。此外,与使用蜗杆指销式转向系统的早期眼镜蛇相比,使用齿轮齿条转向系统的眼镜蛇的转弯性能更好。

在转向机构箱和车轮的连接设计方面,AC王牌和眼镜蛇260完全相同,此外它们两辆车还拥有基本相同的前悬架设置。一根空转臂通过悬架塔架两侧间的间隙连接到悬架塔架的前低端,它可以通过一个青铜衬套和钢套管从一边到另一边来回转动。空转臂的另一端有三个连接杆:一个用来连接转向臂;另外两个(转向臂杆两侧)用来连接车辆两侧悬架上的转向配件。所有三个连接杆都有转向横拉杆接头,接头上有9/16BSF外螺纹,相互拧紧固定。

从第126辆眼镜蛇开始,齿轮齿条转向系统取代原来的蜗杆指销式转向系统,时间大约是1963年初。有一种说法认为AC公司本想让所有的眼镜蛇都安装齿轮齿条转向系统,但是迫于谢尔比的供货压力,就在第一批125辆眼镜蛇上使用AC王牌相同的蜗杆指销式转向系统,但车辆的尾部则是全新设计的。

左左上图:转向系统上刻有Cam Gears公司的专利号

左左下图:挂在支柱上的转向柱。

左图:位于发动机侧面,悬架塔架后面的蜗杆指销式转向装置。

在20世纪60年代早期其他制造商都广泛使用齿轮齿条转向系统,并且在今天的汽车中更加普遍。尽管当时眼镜蛇在比赛中比大多数对手都要快,但是考虑到老式的前悬架和蜗杆指销式转向系统会影响到赛车的性能,因此谢尔比坚持要把它们替换掉。到1963年初期,工程师对前悬架进行了修改以安装齿轮齿条转向系统,但是工厂内仍然在同时生产蜗杆指销式转向系统的眼镜蛇和齿轮齿条转向系统眼镜蛇,从1963年夏季以后,齿轮齿条转向系统眼镜蛇成为唯一的产品。

齿轮齿条转向系统顾名思义,就是一个齿轮在一个有匹配齿距的纵切齿条轴上运转,当齿轮向左或向右转动时,齿条也会相应地移动。齿条的两端连接着两个壳体,里面容纳着转向横拉杆的球端。转向横拉杆通过球接头连接到前悬架上,球接头则固定在每根锻钢转向臂的一个锥形孔内。

眼镜蛇与早期MGB赛车都使用同样的齿轮齿条转向系统,两者的区别在于齿轮轴长度,眼镜蛇的齿轮轴更短。方向盘锁定需要978-7-111-57522-1-Chapter02-90.jpg圈,相比于蜗杆指销式转向系统的两圈,转速率更慢了。但是在实际情况中由于前轮能够进一步转动,驾驶人几乎感觉不出来,而且能够实现更紧凑的转弯半径

上图:安装在悬架塔架前部的齿轮齿条转向装置。

下图:构成转向柱的部件。

Cam Gears公司负责生产眼镜蛇上的齿轮齿条转向装置,公司会将生产日期刻在齿轮端铝合金铸件的正面。转向装置的制造过程也很聪明,工程师将齿条包裹在一个钢管内,然后将两端用铝合金铸件密封,利用这种方式防止润滑油泄漏出去。

由于AC公司在AC王牌上安装了横向钢板弹簧悬架,并且经过10年的时间已经证明了其稳定性和实用性,他们在眼镜蛇260以及后来的眼镜蛇289上继续使用这种悬架是很合理的。前钢板弹簧长度为39.25英寸,包含有10个钢板片,并且一直到底盘编号CSX2125都是这种蜗杆指销式转向系统的悬架配置。从底盘CSX2126开始,眼镜蛇改用齿轮齿条转向系统,原来的结构钢立柱也换成了锻造钢立柱。钢板弹簧通过针销垂直固定,并通过一个喷油嘴获得润滑油。

从一开始,眼镜蛇的后悬架布局就不同于早期的AC王牌。眼镜蛇的后轮距为51英寸比AC王牌宽1英寸,尽管钢板弹簧的长度仍然为4英寸,但是增加了一个额外的钢板片,使得钢板弹簧现在由8个钢板片组成。后减振器安装在传动轴前部的支架上。弹簧两端直接安装在顶部的立柱上,而立柱底部由一根长针销固定。

左图:齿轮齿条转向系统中的一根转向杆。

左图:标准的眼镜蛇289前悬架垂直连杆,上面连接着转向臂和轭型件,旁边还有完整的青铜衬套和标准的短轴。垂直连杆、转向臂和轭型件都是高质量的锻造部件。(www.xing528.com)

左图:索尔兹伯里差速器由顶部的两个螺栓和底部的四个螺栓支撑,螺栓上都有保险钢丝。

横向钢板弹簧类似于一个双叉臂设置,因为钢板弹簧的每一半从其在悬架塔架顶部的固定点以类似于叉臂的方式运转。这看起来很古怪,但却是一个非常聪明的设计:钢板弹簧可以代替两个螺旋弹簧和两叉臂。但是钢板弹簧悬架也存在缺点,钢板弹簧本身比较重,在转弯时就会产生负载,受到负载的一侧长度会发生变化,最终改变前悬架的两侧后倾角和外倾角,以及后悬架的外倾角。在AC公司的设计中,钢板弹簧车辆的前轮是正外倾角,后轮是负外倾角的。汽车高速急转弯时,人们会看到前轮呈现一种很奇怪的状态:一个车轮具有非常大的正外倾角,而另一侧车轮则几乎是直行。为了缓解这个问题,工程师在赛车的前悬架上安装了更短的钢板弹簧,这样就能抵消一部分正外倾角,并产生负外倾角。

为什么AC公司要让前悬架有正外倾角呢?答案是通过减小转向力来让车辆更容易操控。钢板弹簧悬架在眼镜蛇289赛车上的表现非常出色,因此人们在更成功的代托纳硬顶眼镜蛇赛车上也保留了这种悬架。两辆赛车的重量都很轻,都不超过1吨重。

右图:一辆眼镜蛇289赛车的钢板弹簧设置。

下图:眼镜蛇的钢板弹簧。

下下图:前下叉臂

但是,当谢尔比决定在钢板弹簧悬架眼镜蛇上塞进一台427发动机时,人们发现车辆前部的重量会显著增加,并且强劲的发动机会给悬架产生极大的负载。因此谢尔比全新设计了一辆新车,即眼镜蛇427,谢尔比希望利用它来参加世界GT锦标赛,但是由于新型中置发动机福特GT40的出现,谢尔比的计划并没有实现。在新型眼镜蛇427上原来的3英寸底盘管换成了4英寸底盘管,工程师还加装了新的悬架以进一步增强底盘,新型悬架包括前轮的双叉臂和后轮的双叉臂与下纵臂,原来的横向钢板弹簧阻尼器也换成了更好的螺旋弹簧阻尼器。眼镜蛇427有更大的轮毂和更大的轮轴,原来的球型轮轴也换成了圆锥滚筒型轮轴。未使用的赛车被谢尔比命名为眼镜蛇427S/C,AC公司总共制造了342辆。当时眼镜蛇427是世界上加速度最快的跑车,0-100英里/小时加速耗时还不到14秒。

螺旋弹簧系统的最为显著的特点是后悬架上的球座接头和轴承,当时这种配置只出现在纯正的赛车上,并且从未应用到道路版跑车上。两个球形接头用来连接顶部叉臂末端和立柱,另外两个球形接头则用来连接牵引杆和底盘,此外连接牵引杆的另一端与底部叉臂也是通过球形接头相连。同样工程师将球形轴承安装在减振器底端,在那里它们被安装在低部叉臂上,此外工程师还将大的球形轴承安装在底部叉臂的内端,在它们的连接点处连接到底盘上。因此仅仅在后悬架上,我们就能找到四个外螺纹球形接头和六个球形轴。有趣的是,与所有AC公司在眼镜蛇上使用的紧固件相同,球形接头也有当时就已经比较老旧的BSF螺纹。

最初的减振装置是科尼特殊D型减振器,并且前减振器(产品代码82G1359)要略短于后减振器(产品代码82J1360)。今天,比尔·布里奇斯的“哈利的金丝雀”眼镜蛇289赛车上使用这样的减振器参加赛车比赛。为了正确设置赛车,比尔使用一套现代的科尼减振器(产品代码8211)进行调整,一旦他设置正确,他就会根据这些设置重新制造原始的减振器。今天,许多老爷车大赛的车手都遵循相同的程序,原因是这样能节省大部分时间和资金,而且也能获得原始的配件。

左左图:前悬架的钢板弹簧和转向横拉杆末端。

左图:钢板弹簧弹性系数测试仪。

下图:一套四个原始的科尼特殊D性减振器,两个较长的安装在后部,两个较短的安装在前部。

左上图:眼镜蛇的一个制动盘,制动盘后部是制动卡钳,顶部是一个帮助冷却的专用铝合金外壳。眼镜蛇的制动盘在比赛中温度会极速升高,因此工程师利用车辆前部的一段管道向制动盘输送冷却空气。

右上图:眼镜蛇的轮毂。

左图:工程师眼镜蛇赛车重新制造的制动盘和制动卡钳。

右图:前制动盘上的冷却空气管道安装处,工程师正准备将输送冷却空气的管道安装在上面。

右右图:从另一个角度拍摄的前轮制动卡钳。

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