乘用车悬架系统新技术分析(一)

高慧敏(本期刊编委)现任江苏省常州市外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监,汽车工程系专家,高级技师江板技术师范学院和常州机电职业技术学院的应用。乘用车悬架系统新技术分析(第1部分)◆正文/江苏高惠民悬架是汽车的重要组件。它弹性地连接车身和车轮,并且两者保持适当的几何关系。它的主要任务是传递车轮和车身之间的所有力和力矩,并减缓从不平坦路面传递到车身的冲击载荷,从而减轻由此引起的轴承系统的振动,隔离噪音。从路面和轮胎输入,并控制车轮轨迹。因此,悬架性能的优劣不仅决定着汽车的乘坐舒适性(骑乘性)和操纵稳定性,而且还关系到汽车的动态性能,平均技术速度,尤其是承重系统和驾驶系统。动态负载。 一、悬架性能和车辆行驶模式车辆的运动,车辆乘坐舒适性和操纵稳定性取决于悬架性能。悬架防俯仰性能决定了车身的俯仰角运动响应和车辆群集负荷传递率,而悬架防侧倾性能决定了车身的侧倾角响应和车辆横向稳定性。此外,悬架的垂直振动特性直接决定了车辆的垂直弹跳响应和乘坐舒适性。悬架侧倾角刚度和前后轴上的阻尼分布会间接影响车辆的乘坐舒适性。

上述悬架的四种性能由悬架的刚度和悬架的阻尼特性决定,分别对应于汽车驾驶过程中出现的4种运动模式,侧倾运动(Rol 1),俯仰运动(Pi tch)),垂直跳动(Bounce)〜l:经向运动(Warp),如图1所示。图1悬架运动的四种模式相互结合,从而利用了传统的被动悬架系统困难无法同时实现这四种运动模式的独立调节,并且不可能同时拥有最佳的乘坐舒适性和最佳的操纵稳定性。因此,对于车辆的运动模式,现代车辆越来越多地使用悬架弹簧刚度以及具有可调节的悬架阻尼和阻尼的主动悬架系统和半主动悬架系统。 二、悬架零件的弹性组件汽车悬架零件是悬架系统的基础。一个完整的悬架组件,其组成如图2所示:弹性元件(弹簧)吸收了路面的冲击力。阻尼元件(减震器)通过限制弹簧的振动来提高乘坐舒适性。稳定器(横向稳定器或侧倾稳定器杆)可防止车辆横向摆动。导向机构将上述组件保持在原位,并控制车轮的纵向或横向运动。减振叠片弹簧图2由汽车悬架组件组成。弹簧也是悬架中的“携带”元素。由弹簧支撑的车身的重量称为车辆的悬架质量(弹簧质量),车轮,车轴和非弹簧支撑的汽车其他部件称为非悬架质量(非弹簧质量) )。

如图3所示。原则上,非悬架质量应尽可能小,以最大程度地减小非悬架质量对振动特性(车身的固有频率)的影响。同时,非悬架质量的减少也减少了由惯性产生的冲击载荷,从而大大提高了悬架的响应特性。新车技术显着提高了乘坐舒适性。此外,悬架的质量和弹簧的特性参数(弹簧刚度)决定了车身的固有频率。如果悬架质量较大或弹簧较软,则人体的固有频率较低,而弹簧的行程(振幅)较大。悬架质量较小或弹簧较硬,车身的固有频率较高,并且弹簧冲程(振幅)较小。测试结果表明,如果车身的固有频率超过1.5HzB,则“ j,乘坐舒适性将下降,如果超过5Hz,则车辆将剧烈振动。汽车悬架的弹性成分分为:钢弹簧弹簧,空气弹簧和橡胶弹性体;汽车通常使用螺旋钢弹簧悬架;过去,空气弹簧悬架主要用于商用车;由于其自身的优势,越来越多的乘用车开始采用管状安全气囊空气弹簧悬架。框架是可调节的悬架。除了自动调节车身和底盘的高度外,它还具有以下优点:•由于空气弹簧中的压力是根据负载进行调节的,因此弹簧的刚度与悬架质量的变化成正比,车身的固有频率和乘坐舒适性与载荷无关。

并且弹簧的静态压缩力和载荷保持恒定,从而可以大大减小为轮罩中的车轮自由旋转保留的空间,并且可以提高车辆的整体空间利用率,如图所示图4. 2车身由柔软的弹簧支撑,从而提高了乘坐舒适性。无论负载如何变化,t3都能确保弹簧压缩和回弹行程保持不变,从而使车辆离地间隙保持不变。 4加载期间无需更改车轮的外倾角和前束角。 5不会降低车辆的阻力系数和形状。此外,当车辆高速行驶时,由于车身自动下沉,因此空气阻力减小亚博集团 ,并且驾驶动力学得到改善。图3悬架质量和非悬架质量图4弹簧压缩和车辆载荷是恒定的。管状气囊空气弹簧由上端盖,管状气囊,活塞(下端盖)和张紧环组成,如图5所示。78图5和减震器同轴布置的空气弹簧结构。安全气囊的内外保护层均采用优质弹性材料制成乘用车悬架,可以满足各种天气要求和耐油性要求。优质弹性材料和尼龙织物芯层(高强度支架)使管状安全气囊具有良好的退绕特性和响应灵敏度。所需特性可在35°C至+ 90°C的范围内满足。上端盖和活塞之间的管状安全气囊由金属张力环夹紧,安全气囊在活塞上伸展。根据车轴的设计,空气弹簧和减震器可以分开设置,也可以与减震器结合在一起同轴设置。如图6所示,空气弹簧和减震器可以分开布置。

图6空气弹簧和减震器分开布置。空气弹簧的承载能力与其内部压力和有效面积有关。一方面,如图7所示,通过改变安全气囊中的压力,静态地改变了承载能力(车身不移动)。由于负载不同,安全气囊的压力也不同,因此相应的弹簧特性曲线和弹簧刚度。弹簧刚度的变化率与体重的变化率相同,因此可以保证与驾驶性能相关的车体固有频率保持不变,汽车空气悬架要根据自然来匹配身体的频率为1.1 Hz B9。另一方面,空气弹簧的原理确定其特性曲线逐步增大,而弹簧特性曲线的方向(从平坦到倾斜)由弹簧体积确定。弹簧体积大,特性曲线平坦(软弹簧);弹簧体积小,特性曲线陡峭(硬弹簧)。通过改变活塞的横截面(空气弹簧活塞的有效直径是管状安全气囊折叠的最低点的直径)福建快3 ,弹簧特性曲线的方向受到影响,从而改变了弹簧的承载能力。空气悬架。如图8所示。图7空气弹簧的内部压力和车辆的负载能力图8空气弹簧的体积和车辆的负载力三、悬架部件的阻尼元件在汽车悬架系统中,如果只有弹性元件而没有阻尼元素,车身的振动将永远持续不断。为了使汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性变差,为了尽快消除悬架吸收的振动能量,悬架设计必须考虑具有阻尼振动的阻尼力元件。

在汽车悬架中广泛使用的阻尼元件是内部装有液体的液压减震器,其与悬架弹簧并联。当车身和车轮振动时,减震器中的液体通过孔口产生的摩擦和液体的粘滞摩擦将形成阻尼阻尼力,从而将振动能转化为热量并将其散发到空气中。以达到减轻振动的目的。在确定减震器的阻尼力特性时,必须考虑诸如车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性等因素。引起乘坐舒适性和操纵稳定性之间矛盾的因素很多,并且阻尼力特性也是其中之一。如果强调车辆的驾驶稳定性并且将阻尼特性设定为较高,则乘坐舒适性的趋势受到损害。相反,如果设置太低。这样,车辆的稳定性很差。因此,根据车辆规格,将两个方面进行适当地协调以进行选择,这是特征选择的重点。当用阻尼系数比率表示车辆的阻尼特性时,平均值为:C / Cc = 0.2-0.4,Cc--2q Kw / g;其中c是减震器的阻尼系数乘用车悬架,它是减振阻尼力-速度特性曲线的斜率。 CC是悬架系统的临界阻尼系数。 K是悬架弹簧的刚度。 W是一个人接受的悬架质量。

G加速。阻尼系数比是评估悬架性能的重要参数之一。它是悬架“软”或“硬”的标志,也是振动衰减速度的标志。为了减轻不平坦道路的向上冲击,减震器的回弹(拉伸)阻尼力通常大于压缩阻尼力,其值为61:1 ::; 4-81:t:; 2。图9显示了悬架系统的减震器所需的阻尼力。图9减震器需要阻尼力的应用范围即使减震器具有相同的运动活塞速度,其阻尼力也会根据其行驶条件而有所不同。因此,根据各种行驶条件采用可变阻尼力机构。通常,在良好道路上行驶时,阻尼力应设计得较低以确保乘坐舒适性。在急转弯,快速启动和突然制动的情况下,可以通过增加阻尼力来减小车身姿态的变化。通过增大在崎convex不平的道路上行驶时的阻尼力,可以迅速吸收车身的振动并且可以减少轮胎抓地力的变化。可变阻尼力机构由阻尼力可变减震器,电子控制器,各种传感器和各种阻尼力转换致动器组成。如图10所示,它是阻尼力控制功能。 _Patiente在转弯时会校正很多。 “哪怕是站点·七一■每次报仇:“ ... n ut .. *'Ⅲ”一个人同意了,“'”。。。 f·sui,Ⅱ]减去'qu ^ j。

…-1 ...,Man'图片1 0减震器的阻尼控制功能为了满足可变阻尼力的要求,可变阻尼力减震器在基础上增加了附加的阻尼力调节常规液压减震器的功能除了空气弹簧功能系统外,主要的附加功能还包括使用气动阻尼控制(PCD阻尼器);比例电磁阀(或步进电机)来调节阻尼力阻尼器和磁流变流体阻尼器。振动器,1. PDC减震器具有自动调平机构的Audi A6后空气悬架和Audi四轮驱动SUV轿车的四级空气后悬架均装有PDC减振器。 PDC减震器的结构如图11所示,PDC减震器的阻尼力特性如图12所示。该减震器的阻尼力变化是通过单独的PDC阀实现的。该阀集成在减震器中,并通过软管连接到空气弹簧腔。空气弹簧的压力(压力与负载成比例)用作可调参数,以控制PDC阀上的可变孔口,这会影响减震器中的液压油流阻,因此也会影响回弹和压缩阻尼力。为了平衡空气弹簧中不希望有的动态压力变化(压缩和回弹条件),在PDC阀的空气接口上安装了一个节流阀。工作腔1通过一个小孔连接到PDC阀。当空气弹簧的压力l I I〜〜-New Car Tech较小时(无负载或“ fL ed”,部分负载),由PDC阀形成的液压油流阻较小,因此一部分阻尼液压油流过阻尼阀,从而减小了阻尼力。

PDC阀的流阻与控制压力(空气弹簧压力)具有固定的对应关系,阻尼力由相应的阻尼阀〜EIPDC阀形成的流阻确定。 1气体弹簧压力较小时的伸长过程:向上拉动活塞以使其运动,一部分油流经活塞阀,另一部分油经工作室中的孔流向PDC阀1 。随着控制压力(空气弹簧压力)和流过PDC阀的油的阻力变小YABO88 ,减震器的阻尼力减小,如图13所示。图1 1 PDC减震器结构图12 PDC减震器阻尼力特性图1 3空气弹簧压力较小时减震器的膨胀过程示意图2空气弹簧压力较大时的减震过程:由于控制压力(空气弹簧压力)和流过PDC阀的机油阻力增加。大部分油(取决于控制压力)必须流过活塞阀,这会增加减震器的阻尼力。如图14所示。3空气弹簧压力较小时的压缩过程:将活塞向下压,阻尼力由底阀和流经该阀的油的阻力决定。被活塞杆压入的部分机油通过底阀流入储油器。另一部分油通过工作室1中的孔流到PDC阀。随着控制压力(空气弹簧压力)和流过PDC阀的油的阻力变小,减震器的阻尼力降低了。如图15所示。图14空气弹簧压力大时减震器膨胀过程示意图图15空气弹簧压力小时减震器压缩过程示意图4空气弹簧时的压缩过程压力大:由于控制压力(空气弹簧压力)和机油,流经PDC阀的液体的阻力增加亚博vip ,并且大多数机油(取决于控制压力)必须流经底阀,这增加了减震器的阻尼力。如图16所示。图16空气弹簧压力较高时减震器压缩过程的示意图总之,减震器PDC阀的油流受空气弹簧压力控制,因此车辆具有在部分负荷下但在满负荷下仍具有良好的乘坐舒适性。它还可以确保车身运动获得足够的阻尼刚度。 (技能待续)

老王
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