汽車主動懸架技術

自動懸架技術的分析自動懸架技術的分析【主要內(nèi)容】一、電控懸架系統(tǒng)概述二、電控懸架系統(tǒng)的構(gòu)造和任務原理三、豐田電控懸架系統(tǒng)一、電控懸架系統(tǒng)概述1.汽車傳統(tǒng)懸架的缺陷懸架的功能有以下幾方面：〔1〕把路面作用于車輪上的垂直反力〔支承力〕、縱向反力〔牽引力和制動力〕和側(cè)向力，以及這些反力所呵斥的力矩都傳送到車架〔或承載式車身〕上，以保證汽車正常行駛?！?〕在裝載變化、車速及行駛轉(zhuǎn)彎等情況下，必需使車輪與軸線堅持正確配合，保證車輛的穩(wěn)定性?！?〕堅持車輛行駛方向的可操作性，在各種道路條件下保證駕駛員能有效控制轉(zhuǎn)向。〔4〕與輪胎共同作用，緩沖來自車輪的振動，使車輛溫馨、平穩(wěn)行駛。傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)的剛度和阻尼參數(shù)，是按閱歷設計或優(yōu)化設計方法選擇的，一經(jīng)選定后，在汽車行駛過程中就無法進展調(diào)理，使得傳統(tǒng)的懸架只能保證汽車在一種特定的道路和速度條件下到達性能最優(yōu)的匹配，并且只能被動地接受地面對車身的作用力，而不能根據(jù)道路、車速的不同而改動懸架參數(shù)，更不能自動地控制地面對車身的作用力。1.汽車傳統(tǒng)懸架的缺陷2.電控懸架的功能經(jīng)過控制調(diào)理懸架的剛度和阻尼力，使汽車的懸架特性與道路情況和行駛形狀相順應。其根本功能如下：1．車高調(diào)整2．減振器阻尼力控制3．彈簧剛度控制1．按傳力介質(zhì)的不同分:氣壓式、油壓式2．按控制實際的不同分有級半自動式〔阻尼力有級可調(diào)〕半自動式無級半自動式〔阻尼力延續(xù)可調(diào)〕全自動式按頻帶和能量耗費不同慢全自動式

自動式電磁閥驅(qū)動的油氣自動式按驅(qū)動機構(gòu)和介質(zhì)不同步近電動機驅(qū)動的空氣自動式3.電子控制懸架系統(tǒng)的種類〔二〕電控懸架系統(tǒng)的構(gòu)造和任務原理電子控制液壓懸架，能根據(jù)懸架的質(zhì)量和加速度等，利用液壓部件控制汽車的振動。1．電控液壓調(diào)理懸架減振力〔阻尼力〕電控調(diào)理減振力〔阻尼力〕及彈簧剛度的控制過程為：經(jīng)過電腦〔自動〕及手動開關，可改動懸架彈簧的彈性系數(shù)和減振器的緩沖力。電腦根據(jù)行車條件自動調(diào)整車輛減震力和阻尼力，經(jīng)過控制緩沖力的強弱來消除車輛行駛中的不平衡，可以使車輛在顛簸路面上堅持平穩(wěn)姿態(tài)，并自動調(diào)整車輛在緊急制動時的前傾和急加速時的后仰，以保證乘座的溫馨性。2．電控液壓調(diào)理車高在前輪和后輪的附近設有車高傳感器，按車高傳感器的輸出信號，微機判別出車輛高度，再控制進出油孔的開閉，使油氣彈簧緊縮或伸長，從而控制車輛高度。電子調(diào)整空氣懸架中貯有起彈簧作用的緊縮空氣，減振器減振力、彈簧剛度和汽車高度控制，可根據(jù)駕駛條件自動控制和人為的開關控制。電子調(diào)整空氣懸架是ECU根據(jù)高度位置傳感器，檢測車身高度，經(jīng)過控制空氣緊縮機和高度，控制電磁閥的任務情況，來完成對空氣彈簧的充放氣來調(diào)理車身的高度。根據(jù)加速度傳感器、制動燈開關、轉(zhuǎn)向傳感器等檢測車輛的運轉(zhuǎn)情況，經(jīng)過控制懸架控制執(zhí)行器的任務形狀，來調(diào)理空氣彈簧和減振器的剛度用減振力〔阻尼力〕。3.電控空氣懸架三、豐田電控懸架系統(tǒng)1．豐田LS400電控懸架的功能1〕車身高度控制功能，控制項目功能自動高度控制

不管乘客和行李重量情況如何使汽車高度保持某一個恒定的高度位置，操作高度控制開關能使汽車的目標高度變?yōu)椤罢！被颉案摺钡臓顟B(tài)高車速控制

當高度控制開關在“height(高)”位置時，汽車高度會降低到“正?！睜顟B(tài)，這就改善高車速行駛時的空氣動力學和穩(wěn)定性駐車控制

當點火開關關斷后因乘客重量和行李重量變化而使汽車高度變?yōu)楦哂谀繕烁叨葧r，能使汽車高度降低到目標高度，這就能改善汽車駐車時的姿勢2〕減振力〔阻尼力〕與彈簧剛度控制功能控制項目功能防側(cè)傾控制

使彈簧剛度和減振力變成“堅硬”狀態(tài)。該項控制能抑制側(cè)傾而使汽車的姿勢變化減至最小，以改善操縱性能防栽頭控制

使彈簧剛度和減振力變成“堅硬”狀態(tài)。該項控制能抑制汽車制動時栽頭而使汽車的姿勢變化減至最小防下坐控制

使彈簧剛度和減振力變成“堅硬”狀態(tài)。該項控制能抑制汽車加速時后部下坐，而使汽車的姿勢變化減至最小高車速控制使彈簧剛度變成“堅硬”狀態(tài)，使減振力變成“中等”狀態(tài)，該項控制能改善汽車高車速時的行駛穩(wěn)定性和操縱性不平整道路控制

使彈簧剛度和減振力視需要變成“中等”或“堅硬”狀態(tài)，以抑制汽車車身在懸架上下垂，從而改善汽車在不平坦道路上行駛時的乘坐舒適性。顛動控制

使彈簧剛度和減振力變成“中等”或“堅硬’狀態(tài)．它能抑制汽車在不平坦道路上行駛時的顛動。跳振控制

使彈簧剛度和減振力變成“中等”或“堅硬”狀態(tài)，該項控制能抑制汽車在不平坦道路上行駛時的上下跳振。LS400電控懸架系統(tǒng)主要是由緊縮空氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)兩部分組成。主要部件有：車輛高度控制閥，懸架高度傳感器，汽車轉(zhuǎn)向角傳感器，緊縮空氣排氣閥，懸架控制電腦、執(zhí)行器、各種手動控制開關和汽車儀表板上的各種顯示儀表、指示燈等。2．LS400電控懸架系統(tǒng)的構(gòu)成LS400電控空氣懸架元件位置LS400空氣懸架電子控制系統(tǒng)表示圖3.LS400電控懸架任務原理1〕車身〔底盤〕高度任務原理車輛運用中，懸架ECU經(jīng)過懸架高度位置傳感器檢測車身〔底盤〕的高度，如高出規(guī)定，那么ECU使空氣緊縮機任務，同時翻開高度電磁閥，緊縮空氣經(jīng)過枯燥器枯燥后，經(jīng)高度電磁閥，進入氣壓缸，使車身〔底盤〕升高。如檢測車身底盤，高度低于規(guī)定，那么翻開高度電磁閥和排氣閥，在車身重力的作用下，使氣體排出氣壓缸，從而降低車身〔底盤〕高度。其中，緊縮機只在升高的過程中任務，其他時間均不任務。2〕懸架減振力〔阻尼力〕、彈簧剛度任務原理LS400懸架構(gòu)造當空氣閥轉(zhuǎn)到如圖的位置時，主、副氣室的氣體通道被翻開，主氣室的氣體經(jīng)空氣閥的中間孔與副氣室的氣體相通，相當于空氣彈簧的任務容積增大，空氣彈簧的剛度為“軟〞。〔1〕空氣彈簧的變剛度任務原理當空氣閥轉(zhuǎn)到如下圖的位置時，主、副氣室的氣體通道被封鎖，主、副氣室之間的氣體不能相互流動，此時的空氣彈簧只需主氣室的氣體參與任務，空氣彈簧的剛度為“硬〞?！?〕空氣彈簧的變剛度任務原理普通變阻尼減振器的構(gòu)造：外殼為一個長圓柱缸筒，帶有活塞的活塞桿插入缸筒內(nèi)，缸筒內(nèi)充溢液壓油，活塞上有節(jié)流孔?！?〕變減振力〔變阻尼力〕任務原理變阻尼減振器的阻尼力調(diào)理特性阻尼力較弱時阻尼力中等時阻尼力較強時4.豐田電控懸架系統(tǒng)主要部件〔1〕空氣緊縮機空氣緊縮機由活塞和曲柄連桿機構(gòu)組成，直流永磁電動機驅(qū)動，具有大扭矩和快速起動等特點。空氣枯燥器用于去除系統(tǒng)內(nèi)由于空氣緊縮而產(chǎn)生的水分。為使構(gòu)造緊湊，排氣電磁閥、空氣枯燥器裝在一同。空氣枯燥器安裝在高度控制閥和排氣閥之間，內(nèi)部充溢了硅膠?！?〕空氣枯燥器高度控制排氣電磁閥安裝于空氣枯燥器的末端，當接納到控制電腦發(fā)出降低懸掛高度的指令時，即將系統(tǒng)中的緊縮空氣排出?！?〕排氣電磁閥高度控制電磁閥安裝于空氣枯燥器和氣動減振器之間。用于控制汽車懸掛的高度調(diào)理。高度控制電磁閥由電磁閥、閥體等組成?！?〕高度控制電磁閥在汽車懸掛高度需求上升時：高度控制電磁閥接通，排氣電磁閥封鎖，向氣動減振器充入緊縮空氣，使汽車懸掛升高。在汽車懸掛高度需求下降時：高度控制電磁閥接通，排氣電磁閥翻開，緊縮空氣經(jīng)過空氣枯燥器排入大氣中?？諝鈶壹芟到y(tǒng)普通采用鋼管和尼龍軟管作為空氣管。鋼管用于固定在車身上的前、后高度控制閥之間的固定管道；尼龍軟管用于諸如空氣彈簧與高度控制閥之間有相對運動的管道。尼龍軟管采用單觸式接頭，以方便維修和具有良好的密封性?！?〕空氣管空氣懸架系統(tǒng)有4個氣動減振器，每個氣動減振器都包括一個可變化阻尼力的減振器和可變化彈性系數(shù)的空氣彈簧?！?〕氣動減振器(1〕空氣彈簧空氣彈簧安裝于氣動減振器的上端，與可變化阻尼力的減振器一同構(gòu)成懸掛支柱，上端與車架相連，下端安裝在懸掛擺臂上。空氣懸架的空氣彈簧由空氣室和空氣閥兩部分組成，(2〕可變阻尼減振器可變阻尼減振器安裝于氣動減振器的下端，與空氣彈簧一同構(gòu)成懸掛支柱，上端與車架相連，下端安裝在懸掛擺臂上。電磁式懸架調(diào)理執(zhí)行器由步進電機驅(qū)動。步進電機裝在懸架調(diào)理執(zhí)行器內(nèi)，由定子和線圈以及永磁轉(zhuǎn)子組成。定子有兩個12極的鐵芯，相互錯開半齒而對置，兩個線圈繞在兩個鐵芯上，但繞線方向相反。轉(zhuǎn)子那么是一個具有12極的永久磁鐵。〔7〕電磁式懸架調(diào)理執(zhí)行器線性式高度傳感器的安裝位置如圖，線性式高度傳感器利用因懸架位移量的變化而呵斥電阻器阻值的變化，得到線性式的輸出，這種傳感器具有檢測精度高的特點。〔8〕線性式高度傳感器線性式高度傳感器構(gòu)造加速度傳感器用于丈量車身的垂直加速度。加速度傳感器共有3個，兩個前加速度傳感器分別裝在前左、前右高度傳感器內(nèi)；一個后加速度傳感器裝在行李箱右側(cè)的下面。這3個加速度傳感器分別檢測車身的前左、前右和后右位置的垂直加速度。車身后左位置的垂直加速度那么由懸架ECU從這