【悬架系统】【空气悬架】产生背景/功能作用/应用与发展/作用/零部件
2020-07-16 14:43 来源:霸哥® 点击:

一辆高品质的SUV既要拥有轿车的舒适性,又要兼顾越野车的通过性能,空气悬挂系统是实现这目标的最佳选择,根据路况的不同以及距离传感器的信号,行车电脑会判断出车身高度变化,再控制空气压缩机和排气阀门,使弹簧自动压缩或伸长,从而降低或升高底盘离地间隙,以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过性。

产生背景

空气悬架从十九世纪中期诞生以来,经历了一个世纪的发展,经历了“气动弹簧-气囊复合式悬架→半主动空气悬架→中央充放气悬架(即ECAS电控空气悬架系统)”等多种变化型式。到二十世纪五十年代才被应用在载重车、大客车、小轿车及铁道汽车上。目前国外高级大客车几乎全部使用空气悬架,重型载货车使用空气悬架的比例已达80%以上,空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上升。部分轿车也逐渐安装使用空气悬架,在一些特种车辆(如对防震要求较高的仪表车、救护车、特种军用车及要求的集装箱运输车等)上,空气悬架的使用几乎为唯一选择。

而我国仍处于起步阶段,空气悬架系统只应用在一些豪华客车和少部分重型货车和挂车上。 空气悬架在1991年海湾战争中,由于科威特全是沙漠,而且是细沙和软沙总成。美军的悍马车配备中央充放气系统,也就是空气悬架;把胎压降低轮胎和地面的摩擦力升高这样在沙漠中可以防止轮胎打滑的情况,在雪地路面时降低胎压也和沙漠一样轮胎的摩擦力会增强。这就是液压悬架的弊端,空气悬架和液压悬架各有优势。空气悬架能降低胎压防滑,液压悬架能上高速,能跑山路过河等就是各自的优势。


功能作用

通常来讲,装备空气式可调悬架的车型前轮和后轮的附近都会设有离地距离传感器,按离地距离传感器的输出信号,行车电脑会判断出车身高度变化,再控制空气压缩机和排气阀门,使弹簧自动压缩或伸长,从而降低或升高底盘离地间隙,以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过性。


而在日常调节中,空气悬架会有几个状态。

1、保持状态。当车辆被举升器举起,离开地面时,空气悬架系统将关闭相关的电磁阀,同时电脑记忆车身高度,使车辆落地后保持原来高度:

2、正常状态,即发动机运转状态。行车过程中,若车身高度变化超过一定范围,空气悬架系统将每隔一段时间调整车身高度:

3、唤醒状态。当空气悬架系统被遥控钥匙、车门开关或行李厢盖开关唤醒后,系统将通过车身水平传感器检查车身高度。如果车身高度低于正常高度一定程度,储气罐将提供压力使车身升至正常高度。

同时,空气悬架可以调节减震器软硬度,包括软态、正常及硬态3个状态(也有标注成舒适、普通、运动三个模式等),驾驶者可以通过车内的控制钮进行控制。


当然,相比传统悬架,由于空气式可调悬架结构较为复杂,其出现故障的几率和频率也会高于螺旋弹簧悬架系统,而用空气作为调整底盘高度的动力来源,相关部件的密封性也是一个问题,另外,如果频繁地调整底盘高度,还有可能造成气泵系统局部过热,会大大缩短气泵的使用寿命。当然,随着技术水平的不断提高,很多问题都得到了良好的解决,同时,应用的车型也越来越广泛。

空气悬架诞生于十九世纪中期,早期用于机械设备隔振。1947年,美国首先在普耳曼汽车上使用空气悬架,意大利、英国、法国及日本等国家相继对汽车空气悬架作了应用研究。

应用与发展

经历了一个世纪的发展,到二十世纪五十年代才被应用在载重车、大客车、小轿车及铁道汽车上。国外高级大客车几乎全部使用空气悬架,重型载货车使用空气悬架的比例已达80%以上,空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上升。部分轿车也逐渐安装使用空气悬架,如美国的林肯等。在一些特种车辆(如对防震要求较高的仪表车、救护车、特种军用车及要求高度调节的集装箱运输车等)上,空气悬架的使用几乎为唯一选择。

国外汽车空气悬架发展经历了“钢板弹簧→气囊复合式悬架→被动全空气悬架→主动全空气悬架(即ECAS电控空气悬架系统)”的变化型式。主动全空气悬架应用了电子控制系统,使传统的空气悬架系统的性能得到很大改善,汽车在各种路面、各种工况条件下能实现主动调节、主动控制,并增加了许多辅助功能(如故障诊断功能等)。ECAS系统在欧洲一些国家的大客车上已经大量应用,随着人们生活水平的提高,对汽车舒适性的要求越来越高,可以预见,ECAS这一先进的空气悬架系统在汽车上的应用将越来越普及。

作用

汽车悬架是汽车中弹性的连接车架与车轴的装置。它一般由弹性元件、导向机构、减震器等部件构成,主要任务是缓和由不平路面传给车架的冲击,以提高乘车的舒适性。

零部件

汽车悬架包括弹性元件,减振器和传力装置等三部分,这三部分分别起缓冲,减振和力的传递作用。

螺旋弹簧:是现代汽车上用得最多的弹簧。它的吸收冲击能力强,乘坐舒适性好;缺点是长度较大,占用空间多,安装位置的接触面也较大,使得悬架系统的布置难以做到很紧凑。由于螺旋弹簧本身不能承受横向力,所以在独立悬架中不得不采用四连杆螺旋弹簧等复杂的组合机构。出于乘坐舒适性的考虑,希望对于频率高且振幅小的地面冲击,弹簧能表现得柔软一点,而当冲击力大时,又能表现出较大的刚性,减小冲击行程,因此需要弹簧同时具有两种甚至两种以上的刚度。可采用钢丝直径不等的弹簧或螺距不等的弹簧,它们的刚度随负载的增加而增加。

钢板弹簧:多用于厢式车及卡车,由若干片长度不同的细长弹簧片组合而成。它比螺旋弹簧结构简单,成本低,可紧凑地装配于车身底部,工作时各片间产生摩擦,因此本身具有衰减效果。但如果产生严重的干摩擦,就会影响吸收冲击的能力。重视乘坐舒适性的现代轿车很少使用。

扭杆弹簧:是利用具有扭曲刚性的弹簧钢制成的长杆。一端固定于车身,一端与悬架上臂相连,车轮上下运动时,扭杆发生扭转变形,起到弹簧的作用。

气体弹簧:利用气体的可压缩性代替金属弹簧。它最大的优点就是具有可变的刚度,随气体的不断压缩渐渐增加刚度,且这种增加是一个连续的渐变过程,而不象金属弹簧是分级变化的。它的另一个优点是具有可调整性,即弹簧的刚度和车身的高度是可以主动调节的。

通过主副气室的配合使用,使弹簧可以处在两种刚度的工作状态下:主副气室同时使用,气体容量变大,刚度变小,反之(只使用主气室)则刚度变大。气体弹簧刚度由计算机控制,在汽车高速、低速、制动、加速以及转弯等状态下,根据所需刚度进行调节。气体弹簧也有弱点,*压力变化控制车高必须装备气泵,还有各种控制附件,如空气干燥器,如保养不善会使系统内部生锈发生故障。另外如果不同时采用金属弹簧,一旦发生漏气,汽车将无法行驶。


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