汽車底盤新技術(shù)

1、底盤新技術(shù)底盤新技術(shù) 1 懸架系統(tǒng)新技術(shù)懸架系統(tǒng)新技術(shù) n1.1 概述 懸架特性彈簧、阻尼元件決定 平順性彈簧-阻尼系統(tǒng)軟軟 操縱穩(wěn)定性彈簧-阻尼系統(tǒng)硬硬 矛盾 電子控制懸架電子控制懸架 懸架定義懸架定義 n半主動(dòng)懸架半主動(dòng)懸架 只改變懸架的阻尼，不改變剛度只改變懸架的阻尼，不改變剛度 （不消耗汽車動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）不消耗汽車動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單） n主動(dòng)懸架主動(dòng)懸架 同時(shí)改變懸架的阻尼和剛度同時(shí)改變懸架的阻尼和剛度 （性能優(yōu)越，消耗汽車動(dòng)力，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高）（性能優(yōu)越，消耗汽車動(dòng)力，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高） 主動(dòng)主動(dòng)/半主動(dòng)懸架半主動(dòng)懸架 電子控制空氣懸架電子控制空氣懸架 電子控制油氣懸架電子控制油氣懸

2、架 發(fā)展電控懸架的新途徑發(fā)展電控懸架的新途徑 電子控制懸架 被動(dòng)式懸架被動(dòng)式懸架有其固有的缺點(diǎn)，制約了汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的提高。有其固有的缺點(diǎn)，制約了汽車行駛平順性和操縱穩(wěn)定性的提高。 主動(dòng)懸架主動(dòng)懸架在理論上具有理想的性能，但能耗高，對(duì)硬件要求高，成本高，難推廣。在理論上具有理想的性能，但能耗高，對(duì)硬件要求高，成本高，難推廣。 半主動(dòng)懸架半主動(dòng)懸架設(shè)計(jì)得好，可以接近主動(dòng)懸架的性能，幾乎不能耗，成本較低，前景好。設(shè)計(jì)得好，可以接近主動(dòng)懸架的性能，幾乎不能耗，成本較低，前景好。 m2m2m2 ksc kt ks kt c f kt m1m1m1 (a) 被動(dòng)懸架被動(dòng)懸架(b) 半主動(dòng)懸架

3、半主動(dòng)懸架(c) 主動(dòng)懸架主動(dòng)懸架 按照控制力劃分：被動(dòng)懸架按照控制力劃分：被動(dòng)懸架 、半主動(dòng)懸架、半主動(dòng)懸架 、主動(dòng)懸架、主動(dòng)懸架 傳感器A / D 執(zhí)行機(jī) 構(gòu) 控制器 半主動(dòng)懸 架系統(tǒng) 路面 輸入 半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)硬件組成半主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)硬件組成 1 半主動(dòng)懸架原理半主動(dòng)懸架原理 ECU根據(jù)一根據(jù)一 定的控制規(guī)則，定的控制規(guī)則， 控制步進(jìn)電機(jī)連控制步進(jìn)電機(jī)連 續(xù)調(diào)節(jié)減振器節(jié)續(xù)調(diào)節(jié)減振器節(jié) 流口開度，來調(diào)流口開度，來調(diào) 節(jié)減振器阻尼，節(jié)減振器阻尼， 以適應(yīng)各種工況。以適應(yīng)各種工況。 轎車用電控減振支柱轎車用電控減振支柱 氣調(diào)可變阻尼系統(tǒng)氣調(diào)可變阻尼系統(tǒng) 半主動(dòng)懸架應(yīng)用實(shí)例半主動(dòng)懸架應(yīng)用實(shí)

4、例 節(jié)流口節(jié)流口 半主動(dòng)懸架半主動(dòng)懸架 關(guān)鍵部件關(guān)鍵部件 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 控制器控制器 阻尼可調(diào)阻尼可調(diào) 剛度可調(diào)剛度可調(diào) 軟軟 件件 硬硬 件件 磁流變磁流變 有效性有效性 可靠性可靠性 減 振 支柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，剛度和 阻尼隨活塞 行程和速度 變化而變化， 還可通過電 磁閥控制氣 室面積變化 而調(diào)節(jié)其性 能。 Benz-DC airmatic suspension 減振器減振器 該技術(shù)是從1998年底首次在BENZ轎車（S級(jí)）使用的 空氣彈簧懸架發(fā)展而來的，也是新款E500車的標(biāo)準(zhǔn)配置。 DC全稱為Dual Control，即雙重控制-保證柔軟舒適 性和靈活操控性能的雙重控制。 該裝置采用

5、電子技術(shù)控制彈簧和減振器的工作模式，傳 感器不斷監(jiān)測(cè)路況、駕駛者的風(fēng)格及車輛負(fù)重，然后DC會(huì) 在0.05秒內(nèi)對(duì)四個(gè)車輪的懸架彈簧和減振器進(jìn)行精確的調(diào)整。 DC有四種模式可供選擇： 1）最軟模式）最軟模式：當(dāng)車速低于15km/h時(shí)，可減少輪胎噪音； 2）Skyhood 1模式模式：柔軟的回彈，硬扎的壓縮； 3）Skyhood 2模式：模式：柔軟的壓縮，硬扎的回彈； 4）最硬模式：）最硬模式：硬扎的回彈和壓縮，當(dāng)高速轉(zhuǎn)彎或急彎時(shí)。 半主動(dòng)懸架應(yīng)用實(shí)例半主動(dòng)懸架應(yīng)用實(shí)例 控制規(guī)則：控制規(guī)則： 1）當(dāng)車速低于15km/h時(shí)，DC按第一種模式工作； 2）當(dāng)車速高于15km/h時(shí)，DC自動(dòng)切換到第二或第三

6、種模式。在大部分時(shí)間內(nèi)，DC處于這兩種 模式下工作。 3）當(dāng)駕駛員高速轉(zhuǎn)彎或過某些比較急的彎道時(shí)，DC會(huì)自動(dòng)進(jìn)入第四種工作模式。 手動(dòng)控制：手動(dòng)控制： 駕駛員可通過旋鈕自由選擇DC的工作模式。 自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度：自動(dòng)調(diào)節(jié)車身高度： 當(dāng)車速超過140km/h時(shí)，DC會(huì)自動(dòng)將車身高度降低15mm，以降低車輛重心增加行駛穩(wěn)定 性，并減少空氣阻力；當(dāng)車速低于70km/h時(shí)，DC會(huì)自動(dòng)恢復(fù)車身高度。 當(dāng)車輛在鄉(xiāng)間小道或崎嶇不平的道路上行駛時(shí)，駕駛員可通過位于變速桿旁的調(diào)節(jié)按鈕，將 車身離地高度上升25mm，以增加汽車的通過性。此時(shí)，若車速一直保持在80km/h以上或超過 120km/h，懸架會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)到

7、正常的高度，以提高行駛穩(wěn)定性。 半主動(dòng)懸架實(shí)例半主動(dòng)懸架實(shí)例 奔馳奔馳Airmatic DC懸掛系統(tǒng)懸掛系統(tǒng) 奔馳奔馳S350 半主動(dòng)懸架實(shí)例半主動(dòng)懸架實(shí)例 2 電子控制空氣懸架電子控制空氣懸架 特點(diǎn)： 在四個(gè)車輪處用充有壓縮空氣的空氣彈簧取代了傳統(tǒng)的鋼螺 旋彈簧，并配備了電子控制裝置。它能夠根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)， 自動(dòng)調(diào)節(jié)彈簧剛度、減振器阻尼力和車身高度，有效消除車輛的 側(cè)傾、撳頭和后仰等不良姿態(tài)，保證車輛在行駛中始終保持良好 的平順性和可操縱性的狀態(tài)。 主要功能： 1.彈簧和減振器阻尼力控制；2.車身高度控制；3.駐車控制。 ECAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.電磁閥 2.空氣彈簧 3.可

8、調(diào)阻尼減振器 4.高度傳感器 5.ECU 6.操作面板 ECAS取消了傳統(tǒng)的高度控制閥，增加了高度傳感器和電磁 閥，能根據(jù)汽車行駛狀態(tài)和外界激勵(lì)的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣彈簧 的剛度、減振器的阻尼和車身高度，緩和路面的振動(dòng)和沖擊， 較大程度地提高車輛的行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。與機(jī)械式空 氣懸架相比，電子控制空氣懸架具有明顯的優(yōu)勢(shì)：可根據(jù)不同 的路面條件、不同的載荷、不同的行駛速度等行駛工況，按照 預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制策略，自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)懸架特性。 2 電子控制空氣懸架電子控制空氣懸架 空氣彈簧結(jié)構(gòu)空氣彈簧結(jié)構(gòu)三種典型的電控空氣懸架結(jié)構(gòu)三種典型的電控空氣懸架結(jié)構(gòu) 2 電子控制空氣懸架電子控制空氣懸架 電控空

9、氣彈簧式懸架應(yīng)用實(shí)例電控空氣彈簧式懸架應(yīng)用實(shí)例 奧迪奧迪A8主動(dòng)控制式空氣懸架主動(dòng)控制式空氣懸架 電控空氣彈簧式懸架應(yīng)用實(shí)例電控空氣彈簧式懸架應(yīng)用實(shí)例 保時(shí)捷卡宴保時(shí)捷卡宴 PASM主動(dòng)空氣懸掛主動(dòng)空氣懸掛 電控空氣彈簧式懸架應(yīng)用實(shí)例電控空氣彈簧式懸架應(yīng)用實(shí)例 3 電子控制油氣懸架電子控制油氣懸架 油氣彈簧以氣體作為彈性介質(zhì)，而用油液作為傳力介質(zhì)，一 般由氣體彈簧和相當(dāng)于液力減振器的液壓缸組成，通過油液壓縮 空氣室中的空氣實(shí)現(xiàn)剛度特性，通過電磁閥控制油液管路中的小 孔實(shí)現(xiàn)變阻尼特性。 分置式單氣室油氣懸架分置式單氣室油氣懸架整體式單氣室油氣懸架整體式單氣室油氣懸架雙氣室油氣懸架雙氣室油氣懸架

10、有反應(yīng)氣室的油氣懸架有反應(yīng)氣室的油氣懸架 可調(diào)式油氣懸架可調(diào)式油氣懸架 幾種油氣懸架結(jié)構(gòu)形式 3 電子控制油氣懸架電子控制油氣懸架 4 電子控制懸架發(fā)展的新途徑電子控制懸架發(fā)展的新途徑 可控慣容器可控慣容器 可控慣容器結(jié)構(gòu)示意圖可控慣容器結(jié)構(gòu)示意圖 彈簧剛度、阻尼和慣容都可彈簧剛度、阻尼和慣容都可 控控 目前，電子控制懸架多是目前，電子控制懸架多是12個(gè)個(gè) 參數(shù)可調(diào)的（調(diào)節(jié)阻尼或調(diào)節(jié)剛度，參數(shù)可調(diào)的（調(diào)節(jié)阻尼或調(diào)節(jié)剛度， 空氣懸架還可以調(diào)節(jié)車身高度），隨空氣懸架還可以調(diào)節(jié)車身高度），隨 著慣容在懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用，阻尼、著慣容在懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用，阻尼、 剛度及慣容同時(shí)調(diào)節(jié)已成為可能，并剛度及慣容

11、同時(shí)調(diào)節(jié)已成為可能，并 將與底盤其它子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成控制。將與底盤其它子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成控制。 五大傳感器： 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向的快慢、大小 加速度傳感器加速踏板油門動(dòng)作傳感器 車速傳感器輸出與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào) 車身高度傳感器車身與車橋的相對(duì)高度 制動(dòng)壓力傳感器制動(dòng)管路中壓力信號(hào) 2 無級(jí)變速器 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT） 液力自動(dòng)變速器（液力自動(dòng)變速器（AT） 機(jī)械無級(jí)變速器（機(jī)械無級(jí)變速器（CVT） 雙離合器式自動(dòng)變速器（雙離合器式自動(dòng)變速器（DSG，DCT） 2.1 AMT n在普通機(jī)械式變速器（手動(dòng)擋）基礎(chǔ)施 加自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu) 2.2 自動(dòng)變速器（自動(dòng)變速器（A

12、T） 液力變矩器、輔助變速器（一般采用行星齒輪）液力變矩器、輔助變速器（一般采用行星齒輪） 和自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)（電子控制機(jī)構(gòu)）和自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)（電子控制機(jī)構(gòu)） n液力變矩器液力變矩器傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速、離合傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速、離合 n泵輪泵輪 主動(dòng)部分，將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力變成油液動(dòng)能。主動(dòng)部分，將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力變成油液動(dòng)能。 渦輪渦輪 輸出部分，將動(dòng)力傳至機(jī)械式變速器的輸入軸。輸出部分，將動(dòng)力傳至機(jī)械式變速器的輸入軸。 導(dǎo)輪導(dǎo)輪 反作用元件，它對(duì)油流起反作用，達(dá)到增扭作用。反作用元件，它對(duì)油流起反作用，達(dá)到增扭作用。 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 動(dòng)能動(dòng)能 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 n行星齒輪變速器行星齒輪變速器 擴(kuò)大傳動(dòng)比的變化范

13、圍擴(kuò)大傳動(dòng)比的變化范圍 n通常采用兩排行星齒輪來實(shí)現(xiàn)各檔變速比。通常采用兩排行星齒輪來實(shí)現(xiàn)各檔變速比。 行星齒輪組由齒圈、行星齒輪、太陽輪個(gè)元件組成。行星齒輪組由齒圈、行星齒輪、太陽輪個(gè)元件組成。 n 電子液壓控制系統(tǒng)電子液壓控制系統(tǒng) n主要由傳感器、電控單元、換檔電磁閥、主要由傳感器、電控單元、換檔電磁閥、 油壓調(diào)節(jié)電磁閥等組成。油壓調(diào)節(jié)電磁閥等組成。 n變速器的電子控制，能按照汽車的運(yùn)行工變速器的電子控制，能按照汽車的運(yùn)行工 況提供穩(wěn)定和精確的況提供穩(wěn)定和精確的換檔點(diǎn)（時(shí)間）換檔點(diǎn)（時(shí)間）和和換換 檔品質(zhì)。檔品質(zhì)。 2.3 機(jī)械無級(jí)變速器（機(jī)械無級(jí)變速器（CVT） nCVT：傳動(dòng)比連續(xù)改變

14、、無換檔跳越、減緩換：傳動(dòng)比連續(xù)改變、無換檔跳越、減緩換 檔沖擊。檔沖擊。 n適應(yīng)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性的要求適應(yīng)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性的要求 n易于與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合易于與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合 (CVT): 無級(jí)傳動(dòng)由無級(jí)傳動(dòng)由V型金屬傳動(dòng)帶和帶輪組成型金屬傳動(dòng)帶和帶輪組成, 主、被動(dòng)帶輪的可動(dòng)部分軸向移動(dòng)時(shí)改變傳動(dòng)帶主、被動(dòng)帶輪的可動(dòng)部分軸向移動(dòng)時(shí)改變傳動(dòng)帶 與帶輪結(jié)合的與帶輪結(jié)合的工作半徑工作半徑從而改變傳動(dòng)比從而改變傳動(dòng)比 金屬傳動(dòng)帶 n V型金屬傳動(dòng)帶由許多套在柔性鋼帶上具有V型側(cè)面金屬 n片組成，這種金屬帶傳動(dòng)，兩個(gè)帶輪間動(dòng)力傳遞是靠作為 推力塊的金屬片的推力實(shí)現(xiàn)的。 CVT與AT

15、、AMT比較 n優(yōu)點(diǎn)： n1）速比變化是無級(jí)的，在各種行駛工況下都 能選擇最佳的速比，其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放 與AT比較，目前報(bào)道大約可以改善5%左右。 n2）具有最佳的駕駛舒適性 n3）結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，批量生產(chǎn)成本比較低 n缺點(diǎn)： n1）CVT不能實(shí)現(xiàn)換空擋，在倒檔和起步時(shí)還得 有一個(gè)自動(dòng)離合器。 n2）金屬帶無級(jí)傳動(dòng)是摩擦傳動(dòng)，存在效率和磨 損問題，它的工程技術(shù)還正在發(fā)展之中。 n目前只要用于2.5升以下的小排量發(fā)動(dòng)機(jī)車型。 CVT與AT、AMT比較 2.4 DSG（DCT） n采用兩個(gè)多片離合器，每個(gè)離合器分別 對(duì)應(yīng)奇數(shù)擋和偶數(shù)擋，由電子控制器進(jìn) 行檔位切換 DSG 3. ABS+EBD

16、nEBDElectric Brakeforce Dis-tribution n針對(duì)ABS不能根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)的實(shí)際情況合理分配四個(gè) 車輪的制動(dòng)力 n汽車制動(dòng)的瞬間，高速計(jì)算出四個(gè)輪胎由于附著不同 而導(dǎo)致的摩擦力數(shù)值，調(diào)整制動(dòng)裝置，達(dá)到制動(dòng)力與 摩擦力的匹配，以保證車輛的平穩(wěn)和安全。 nEBD是ABS的功能的擴(kuò)充 EBD最佳滑移率控制圖 過轉(zhuǎn)向 不足轉(zhuǎn)向 1,2,3,4 分別為 左前輪， 右前輪， 左后輪， 右后輪 的腳標(biāo) 直線制動(dòng)仿真結(jié)果 n n ABS EBD/ABS n 車輛運(yùn)動(dòng)軌跡 質(zhì)心速度曲線 ABS EBD/ABS 4. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新技術(shù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)新技術(shù) n4.1 電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（E

17、PS） n（1）概述 n 動(dòng)力助力方式（動(dòng)力裝置） n 氣力式 n 液力式 n 電力式 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的要求： nA、有效減小操縱力、有效減小操縱力（停車）（停車） nB、轉(zhuǎn)向靈敏性好、轉(zhuǎn)向靈敏性好 nC、具有直線行駛穩(wěn)定性、具有直線行駛穩(wěn)定性（自動(dòng)回正）（自動(dòng)回正） nD、有隨動(dòng)作用、有隨動(dòng)作用（車輪與轉(zhuǎn)向盤）（車輪與轉(zhuǎn)向盤） nE、工作可靠、工作可靠 （2）電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成、原理）電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成、原理 轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器+車速傳感器車速傳感器+電子控制器電子控制器+電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)+電磁離合器電磁離合器+減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu) 電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向的電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1、

18、結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕 2、節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力、節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力 3、工作可靠、工作可靠 4、能根據(jù)工況變化得到很好的行駛穩(wěn)定性、能根據(jù)工況變化得到很好的行駛穩(wěn)定性 （停車） 4.2 四輪轉(zhuǎn)向四輪轉(zhuǎn)向 （4WS） n（1）概述 功能：功能：確保車輛良好的操縱性和穩(wěn)定性，有效 控制車輛的橫向橫向運(yùn)動(dòng)特性 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： A、直線行駛穩(wěn)定性好 高速同相位高速同相位 B、改善低速時(shí)操縱輕便性，提高機(jī)動(dòng)性 低速逆向位低速逆向位 C、轉(zhuǎn)向能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)向響應(yīng)快 （2）電子）電子/液壓式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng) A、轉(zhuǎn)角傳感型、轉(zhuǎn)角傳感型 后輪可按前輪偏轉(zhuǎn)方向作同相偏轉(zhuǎn)， 也可以做反相偏轉(zhuǎn) B、車速傳感型、車速傳感型 設(shè)定車速，車速高于設(shè)定值，四輪 同相偏轉(zhuǎn)，低于設(shè)定值則反相偏轉(zhuǎn) 1）車速感應(yīng)式電子控制四輪轉(zhuǎn)向