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车辆工程

主动悬架

时间:2011-09-28 08:52:54   作者:未知   来源:ttcad   阅读:555   评论:0
现代汽车中的悬架有两种,一种是从动悬架,另一种是主动悬架。

  从动悬架即传统式的悬架,是由弹簧、减振器(减振筒)、导向机构等组成,它的功能是减弱路面传给车身的冲击力,衰减由冲击力而引起的承载系统的振动。其中弹簧主要起减缓冲击力的作用,减振器的主要作用是衰减振动。由于这种悬架是由外力驱动而起作用的,所以称为从动悬架。

  而主动悬架的控制环节中安装了能够产生抽动的装置,采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力。由于这种悬架能够自行产生作用力,因此称为主动悬架。

  主动悬架是近十几年发展起来的,由电脑控制的一种新型悬架,具备三个条件:(1)具有能够产生作用力的动力源;(2)执行元件能够传递这种作用力并能连续工作;(3)具有多种传感器并将有关数据集中到微电脑进行运算并决定控制方式。因此,主动悬架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。

  例如装置了主动悬架的法国雪铁龙桑蒂雅,该车悬架系统的中枢是一个微电脑,悬架上有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,选择相应的悬架状态。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架运动。因此,桑蒂雅桥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架状态,以求最好的舒适性能。

  另外,主动悬架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,主动悬架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,当车辆拐弯时悬架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架上,使车身的倾斜减到最小。

汽车主动悬架—液压和空气式

  从控制力的角度划分,悬架可分为被动悬架,半主动悬架和主动悬架。

  目前,大多数汽车的悬架系统装有弹簧和减振器,悬架系统内无能源供给装置,其弹性和阻尼不能随外部工况变化,因此称这种悬架是被动悬架。

  主动悬架有作为直接力发生器的动作器,可以根据输入与输出进行最优的反馈控制,使悬架有最好的减震特性,以提高汽车的平顺性和操纵稳定性。它由弹性元件C和一个力发生器Fe组成。

  半主动悬架可看作由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统,虽然它不能随外界的输入进行最优的控制和调节,但它可按存储在计算机的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态。它由弹性元件C和一个一个阻尼系数能在较大范围内调节的阻尼器组成。

  电子技术控制汽车悬架系统主要由(车高、转向角、加速度、路况预测)传感器、电子控制ECU、悬架控制的执行器等组成。系统的控制功能通常有以下三个:

  1车高调整  当汽车在起伏不平的路面行驶时,可以使车身抬高,以便于通过;在良好路面高速行驶时,可以降低车身,以减少空气助力,提高操纵稳定性。

  2阻尼力控制  用来提高汽车的操纵稳定性,在急转弯、急加速和紧急制动情况下,可以抑制车身姿态的变化。

  3弹簧刚度控制  改变弹簧刚度,使悬架满足运动或舒适的要求。

  采用主动式悬架后,汽车对侧倾、俯仰、横摆跳动和车身的控制都能更加迅速、精确,汽车高速行驶和转弯的稳定性提高,车身侧倾减少。制动时车身前俯小,启动和急加速可减少后仰。即使在坏路面,车身的跳动也较少,轮胎对地面的附着力提高。

  一.主动式液压悬架

  电子控制的主动式液压悬架能根据悬架的质量和加速度等,利用液压部件主动地控制汽车的振动。主动式液压悬架在轿车上的布置如图所示,在汽车重心附近安装有纵向、横向加速度和横摆陀螺仪传感器,用来采集车身振动、车轮跳动、车身高度和倾斜状态等信号,这些信号被输入到控制单元ECU,ECU根据输入信号和预先设定的程序发出控制指令,控制伺服电机并操纵前后四个执行油缸工作。

  二.主动式空气悬架

  在电子控制的主动式空气悬架系统中,微机根据传感器送来的信号和驾驶员给予的控制模式经过运算分析后向悬架发出指令,悬架可以根据微机给出的指令改变悬架的刚度和阻尼系数,是车身在行驶过程中保持良好的稳定性能,并且将车身的振动响应控制在允许的范围内。一般说来,主动式空气悬架的控制内容包括车身高度、减振器衰减力、弹簧弹性系数等三项;

  1车高的控制;分标准、升高和只升高后轮三种工作状态;

  2减震器的衰减力控制分低、中、高三档;

  3空气弹簧的弹性系数分软、硬两档。

  空气悬架电子控制系统的工作原理;用空气压缩机形成压缩空气,并将压缩空气送给弹簧和减震器的空气室中,以此来改变车辆的高度。在前轮和后轮的附近设有车高传感器,按车高传感器的输出信号,微机判断出车辆高度,再控制压缩机和排气阀,使弹簧压缩或伸长,从而控制车辆高度。

  在减震器内设有电动机,电动机受微机的信号控制。利用电动机可以改变通气孔的大小,从而改变了衰减力的大小。

  具体说来,在汽车仪表板上有空气悬架系统的开关,利用开关可以形成6种不同的工作方式。图所示为丰田汽车公司的空气悬架控制装置在车上的布置情况。

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