八种典型客车空气悬架汇总浅析
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浅析汽车空气悬架技术特征摘要:伴随公路建设工程的发展,越来越多的人选择汽车用作交通工具。
设计汽车结构时,出于保障其优良的抗震性及提高行驶的平稳性,一般会在车轮与车身之间装置悬架结构,以此起到对车身和车轮之间力的缓冲作用。
而本文通过介绍空气悬架结构,简要分析其概念、作用等要素,以此希望能够为车辆工程有关技术从业人员予以技术参考,提供指导建议。
关键词:空气悬架;汽车;技术特征引言:汽车悬架在不断的发展过程中,由传统的金属螺旋弹簧变为空气弹簧。
空气弹簧的有效应用,是悬架结构的真实体现,并且在空气悬架的实际应用过程中能够保证车身与车轮之间不会产生较大的摩擦,由此提供一定的缓冲效果。
空气悬架在应用过程中也可以根据实际情况合理的调节悬架的高度,加之控制系统当中的空气泵设备,能够直观调控空气量以及出现的相应压力,在弹性系数上空气弹簧相比金属弹簧的优势更加明显,而且因为能够调节空气悬架的结构高度,所以能够升降汽车底盘,让其更好地满足驾驶人员的实际需求。
一、空气悬架概述(一)基本概念汽车悬架,指的是车辆车身与车轮两者之间传力连接装置。
因为在车辆实际行驶期间,会由于车辆自身的重力,向前行驶的动力以及摩擦力等各个方向力的产生,由此使得路面与车轮和车体之间产生支撑力以及侧向力等。
而这些力,在汽车的实际运行过程中,更多的会集中在车轮上。
为了保证汽车的平稳形式,车轮上方的力会通过传动装置作用于车身,由此车身可以借助彼此之间的作用力不断的前进。
保障乘坐人员在车辆行驶过程中的舒适度,从道路路面传导的作用同时连贯性、稳定性的,至于汽车悬架则为两者之间进行传导的一种结构[1]。
不仅能将作用力稳定传导,还能在一定程度上缓冲路面力量,被视作评价结构性能优良与否的标准。
现阶段,该系统主要被应用在客用汽车与小汽车。
其作为振动弹簧系统,有效的应用空气弹簧这一装置,其中的大部分都具备调整高度的功能,利用空气泵实现对空气弹簧的压力、空气量的调节,同时转变其刚度与硬度。
高级大客车空气悬架典型的大客车空气悬架主要是由空气弹簧组件(包括空气弹簧、空气压缩机、储气筒等)、高度控制组件(车身高度调节阀、高度传感器)、导向杆件(推力杆)、横向稳定器、减振器和缓冲限位部件等组成。
大客车对悬架系统的要求非常高,而且钢板弹簧式悬架系统已不能满足使用要求,发展方向之一是采用空气悬架。
其中空气弹簧是空气是架的弹性元件和重要组成部分。
空气弹簧具有较理想的弹性特性,其振动频率不随簧载质量的变化而变化,并且有良好的可控制性,可进一步提高大客车的舒适性,因此得到了广泛的应用。
1、空气悬架的特性1.1空气悬架的优点a)单位质量的储能量高,它是评价弹性元件好坏的一个重要指标。
空气弹簧单位质量的储能量与缸体的工作压力和气体在标准状态下的密度有关。
在6.OMPal作压力下的氮气,其质量能可达3.3X105Nm/g。
而钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧的质量能分别为76-115Nm/kg、178-280Nm/kg、254-38ONm/kg、508-1O16Nm/kg。
由此可见,气体是弹性元件最合适的工作介质b)具有变刚度特性,因而整个悬架系统可以得到较低的固有振动频率。
试验表明,空气悬架的固有频率为1.25-1.7Hz,而板簧悬架为2.O-2.7Hz,所以空气悬架可大大改善乘坐舒适性。
C)其刚度是由气体容积和压力决定的。
对于同一规格的气囊,当改变内部压力时,可以得到不同的承载能力。
因而同一种空气弹簧可适应多种刚度或载荷的要求,因此经济性较好d)能较好地缓和来自路面的振动,而减振器又能迅速抑制振动。
试验表明:当车速为40km/h时,装有空气是架的汽车车身的振幅比钢板弹簧悬架降低近50%,而当车速增至80km/h时,振幅可降低近46%。
e)具有高吸振及低噪声性能。
空气弹簧以空气为介质,与板簧相比,内摩擦极小,因此工作时空气是架几乎没有噪声,这对于高级大客车来说是特别有利的。
f)可显著减小车身在转向时的侧倾角。
独立悬架对于现在主流的大型客车只有前桥才有独立悬架,而且弹性元件都是空气弹簧,最大轴荷一般为7吨。
就导向机构的型式而言,只有双横臂式悬架一种,而且都是不等长的双叉臂,下横臂较长,而且横臂的铰接点跨距很大,以抵抗较大的纵向力。
如果非要对客车用的双横臂悬架分分的话还真能分出三种不同的结构来:带球副的(BALL JOINT)虚拟主销式双横臂悬架这样的双横臂悬架与轿车上用的双横臂悬架一样,上下横臂分别通过两个球副(BALL JOINT)与转向节相连,可以完成车轮转向和悬架跳动两个自由度的运动,没有实体的主销结构,上下球副的连线即为虚拟的主销。
而空气弹簧一般支撑在上横臂上。
这样的结构优点在于结构紧凑,重量轻;而缺点是球头所能承受的力量有限,容易损坏,而且球头的制造成本较高。
VOLVO的双横臂前悬架使用这样的结构。
VOLVO 9800 带球头副的双横臂独立前悬架KING PIN实体主销式双横臂悬架有了实体的主销,车轮的转向自由度就可以由主销来完成,而悬架跳动的自由度由另外两个联接在上下横臂上的转轴来完成。
因此成本降低,承载能力提高,但是连接主销和上下摆臂的这个家伙体积很大,很笨重,会使得非簧载质量增加,所以不利于操控稳定性和平顺性的提升。
目前大多数双横臂悬架都是采用这样的结构。
空气弹簧除了安装在上摆臂上,还可以安装在连接主销和上下摆臂的这个家伙上。
KING PIN实体主销式双横臂悬架转向自由度与悬架跳动自由度完全分开这个也是KING PIN实体主销式双横臂悬架但是其气簧支架过于粗壮,非簧载质量之大可想而知.T型节式(TEE JOINT)虚拟主销式双横臂悬架这个名字听上去有点怪,其本质就是用一个T型节(称为TEE JOINT)代替球头副,其他结构都与带球副的双横臂悬架相同,而TEE JOINT可以在它的两个相互垂直轴上有两个相互垂直旋转自由度,以完成悬架的跳动与车轮的转向两个自由度。
这样的TEE JOINT 可承载的重量比球头副强很多,而且成本比球副的要低。
轿车的悬架图解横向稳定器:现代轿车悬架很软,即固有频率很低,为提高悬架的侧倾角刚度,减小横向倾斜,常在悬架中添设横向稳定器(杆),保证良好操纵稳定性。
如下图所示杆式横向稳定器。
弹簧钢制成的横向稳定杆3呈扁平的U形,横向地安装在汽车前端或后端(也有轿车前后都装横向稳定器)。
杆3的中部的两端自由地支承在两个橡胶套筒内,套筒2固定于车架上。
横向稳定杆的两侧纵向部分的末端通过支杆1与悬架下摆臂上的弹簧支座4相连。
当两则悬架变形相同时,横向稳定器不起作用。
当两侧悬架变形不等时,车身相对路面横向倾斜时,车架一侧移近弹簧支座,稳定杆的同侧末端就随车架向上移动,而另一侧车架远离弹簧座,相应横向稳定杆的末端相对车架下移,横向稳定杆中部对于车架没有相对运动,而稳定杆两边的纵向部分向不同方向偏转,于是稳定杆被扭转。
弹性的稳定杆产生扭转内力矩就阻碍悬架弹簧的变形,减少了车身的横向倾斜和横向角振动。
下图是一种车型横向稳定器的安装:[ Last edited by 枭龙FC-1 on 06-11-27 at 08:13 ]06-11-27 16:10点击查看原图(36.05 KB)枭龙FC-1本站元老财产13724 帖子9639注册06-06-21来自广东,东莞 社会影响力 0 爱卡长号码 6065792楼发表于 06-11-27 16:141. 支杆;2. 套筒;3. 杆;4. 弹簧支座06-11-27 16:14点击查看原图 (51.5 KB)[每日热点]:马自达3半轴异响问题将得到终身免费解决枭龙FC-1 本站元老财产 13724 帖子 96393楼发表于 06-11-27 16:15下图是车身的横向的稳定扭杆装置:[ Last edited by 枭龙FC-1 on 06-11-27 at 08:16 ]06-11-27 16:15点击查看原图 (31.61 KB)注册 06-06-21 来自 广东,东莞 社会影响力 0 爱卡长号码 606579[每日热点]:闪亮登场 马自达風舞莫斯科车展全球首发枭龙FC-1 本站元老财产 13724 帖子 9639 注册 06-06-21 来自 广东,东莞 社会影响力 0 爱卡长号码 6065794楼发表于 06-11-27 16:19电控悬架:悬架主要影响汽车的垂直振动。
空气悬架简介1 空气悬架发展的简史空气弹簧发明于100年前,它的雏形是马车上使用的皮囊。
直到20世纪30年代出现的纤维叠层橡胶制作技术才使制造实用的空气弹簧成为可能。
人们首先考虑在客车上应用空气弹簧。
在20世纪50年代初,通用汽车公司率先在长途客车上使用空气悬架。
从那时起一直到现在几乎所有的大型长途客车和公交车上都采用了空气悬架。
正是由于重型车辆悬架的优点使得现今北美80%的重型卡车和75%的半挂车都采用空气悬架,图1所示的是早期的空气悬架。
2 空气悬架与板簧悬架的比较类似公交车的车辆其空载与满载状况下总重之比为1∶2,板簧悬架不可能达到最好的乘坐舒适性和操纵性能。
以下是在Tuthill实验室中进行的简单实验,实验中在长期随机状态下测量了5t板簧悬架和5t空气悬架的加速度。
钢板弹簧具有较大的弹簧刚度,曲线图清楚地表明使用空气悬架时传递到车身的加速度明显减小,从而在给乘客提供了较高舒适性的同时减少了对车身的损坏。
既提高了整车的使用寿命,也降低了整车使用维修成本,提高了运输效率。
本图只显示出悬架的一种性能,即弹簧刚度,在选择悬架时经常会做出折中的选择。
但是这是完全有必要的。
提高乘坐舒适性会部分损害侧倾刚度或车辆操纵性。
装配情况或车辆上留给悬架的安装空间是否充足也是悬架设计考虑的因素。
这些折中非常重要,因为在选择悬架时必须整体考虑车辆及其运行环境。
空气悬架可以让你在选择所需性能时具有更大的选择权,使车辆在中国的环境中能发挥最优性能。
板簧与空气弹簧的对比见表1。
针对特定车辆悬架所选择的阻尼值是影响车辆操纵性和乘坐舒适性的重要因素。
减震器选择的好坏决定了诸如振动衰减,车辆颠动和侧倾控制等因素。
欧洲对悬架减震器规定了最小阻尼标准,而且要求悬架系统的偏频小于2以确保悬架对道路的保护。
此要求更大程度上是基于以下考虑的,即保持轮胎贴地使乘客乘坐舒适性得到保证,但是当中国开始处理重型车辆对路面的损坏问题时,车辆设计的各项规定和标准的陆续出台也在关注控制重型车辆对路面的破坏问题。
汽车行业空气悬架专题研究核心观点:空气悬架支持智能主动调节功能,明显提升驾乘舒适性、操控性。
传统汽车悬架系统由弹性元件、减振器、导向机构等部件构成,负责连接汽车车身、底盘与车轮,传递其相互作用的力和扭矩,并缓和路面传来的冲击。
与传统悬架相比,空气悬架结构上最大差异在于弹性元件的升级,并新增电子控制系统及气泵等部件,赋予悬架智能主动调节功能,具有操控稳定、高度可调、质量更轻、减振效果佳等优势,能够明显提升驾乘舒适性、操控性。
1、空气悬架的基本原理1.1、悬架是现代汽车的重要总成之一悬架是现代汽车重要总成之一。
悬架将汽车车身与车轮弹性连接,传递其相互作用的力和扭矩,并缓和路面传来的冲击载荷,保证汽车的操纵稳定性。
悬架系统主要由三大部件构成:(1)弹性元件:主要有螺旋弹簧、钢板弹簧、空气弹簧等,支撑垂直方向载荷。
(2)减振器:产生阻尼的主要元件,迅速衰减振动,改善汽车行驶平顺性。
(3)导向机构:传递力和力矩,兼起导向作用。
1.2、空气悬架的构成以及与传统悬架的差异空气悬架与传统悬架的最大差异在于弹性元件的升级,并新增电子控制系统及气泵等部件,赋予悬架智能主动调节功能。
空气悬架的核心部件及其作用如下:①空气弹簧(弹性元件):缓冲、减振、承重;②减振器(阻尼元件):配合空气弹簧,缓冲振动,提升坎坷路段驾乘平顺感;③空气供给单元(包括空气压缩机、分配阀、悬置等):通过充放气动态调节空气弹簧伸缩状态;④控制器ECU:实时控制空气供给单元和减振器,以调节空气弹簧刚度及减振器阻尼力;⑤传感器(高度传感器、车身加速度传感器等):随时向ECU传递车辆状态;⑥储气罐:配合空气压缩机,以备及时响应ECU信号;⑦其他(空气管路等)。
1.3、空气悬架的工作原理空气悬架的工作原理:传感器将收集到的车身状态信号传给控制单元ECU,控制单元依据一定的算法发出指令,驱动空气供给单元工作,吸入空气并通过空气滤清器去除杂质并干燥后送入储气罐,通过分配阀输送到各轮边空气弹簧,以达到调节悬架高度及刚度的目的。
空气悬架分类(最新版)目录1.空气悬架的定义和作用2.空气悬架的分类3.空气悬架在不同分类下的特点及应用正文空气悬架是一种利用空气弹性元件的弹性变形来实现车身高度调节的悬架系统。
其作用主要在于提高车辆的行驶稳定性、舒适性和安全性。
根据空气悬架的结构和功能不同,空气悬架可分为以下几类:1.独立空气悬架:独立空气悬架是指每个车轮都单独配备一个空气弹簧和减震器的悬架系统。
这种悬架系统可以单独调节每个车轮的高度,以适应不同的路况和载重情况。
独立空气悬架主要应用于豪华轿车、SUV 等对舒适性和行驶稳定性要求较高的车型。
2.整体空气悬架:整体空气悬架是指车身四周共用一个或多个空气弹簧的悬架系统。
这种悬架系统通过调节空气弹簧的压力来改变整个车身的高度。
整体空气悬架的主要优点是结构简单,成本较低。
它主要应用于商用车、大型客车等对载重能力和稳定性要求较高的车型。
3.混合式空气悬架:混合式空气悬架是指在传统的钢制弹簧悬架的基础上,增加空气弹簧作为减震器的一部分。
这种悬架系统既具有空气悬架的舒适性和高度可调性,又具有传统钢制弹簧悬架的稳定性和可靠性。
混合式空气悬架主要应用于一些中高档轿车和 SUV 上。
4.电子控制空气悬架:电子控制空气悬架是在空气悬架的基础上,增加了电子控制单元对悬架系统进行实时监控和调节。
这种悬架系统可以根据车辆的行驶速度、转向角度、载重情况等信息,自动调节空气弹簧的压力和减震器的阻尼,以实现最佳的行驶性能和舒适性。
电子控制空气悬架主要应用于高端豪华轿车和 SUV 上。
总之,空气悬架的分类主要根据其结构和功能的不同,可分为独立空气悬架、整体空气悬架、混合式空气悬架和电子控制空气悬架等。
空气悬架总结简介空气悬架(Air Suspension)是一种车辆悬挂系统,通过使用压缩空气来提供悬挂支撑和调节车身高度。
空气悬架通过调节系统中的压力来控制车身的高低,改善车辆的悬挂舒适性、稳定性和可靠性。
本文将对空气悬架的原理、优势和应用领域进行总结。
原理空气悬架的工作原理基于压缩空气的特性。
在空气悬架系统中,空气被储存在特殊的气囊中。
当气囊中的空气压力增加时,车身高度会上升;当空气压力减少时,车身高度会下降。
通过控制气囊中的压力,可以调节车身的高低。
空气悬架系统通常由气囊、压缩机、气压传感器、控制模块和阀门等组成。
气囊是空气悬架的核心元件,承担着支撑和调节重量的功能。
压缩机用于将空气从外界抽入气囊中,增加压力;气压传感器用于测量气囊中的压力并发送信号给控制模块;控制模块根据接收到的信号来控制阀门的开闭,从而调节压力。
优势空气悬架相较于传统悬挂系统具有以下优势:1.舒适性:空气悬架可以根据路况和驾驶条件来调节车身高度,提供更好的行驶舒适性。
无论是在平整路面还是崎岖路况下,空气悬架都能提供更好的减震效果,使乘坐者感受到更平稳的行驶。
2.车身稳定性:空气悬架可以根据车辆行驶状况自动调节车身高度,提供更好的稳定性。
当车辆行驶过弯或变道时,空气悬架可以根据侧向力的变化来调节车身高度,减少车身的倾斜,提高行驶稳定性。
3.载重能力:空气悬架可以根据载荷的变化来调节车身高度和气囊压力,以适应不同的载荷需求。
当装载重物时,空气悬架可以增加气囊的压力,提高悬挂刚度和稳定性;当没有负载时,空气悬架可以减少气囊的压力,提高悬挂舒适性。
4.可调节性:空气悬架允许驾驶者根据个人需求调节车身高度。
例如,在通过颠簸路段时,驾驶者可以将车身高度调整为较高的位置,以避免底盘碰撞。
而在高速行驶时,驾驶者可以将车身高度调整为较低的位置,以降低空气阻力,提高燃油经济性。
5.长寿命:相较于传统悬挂系统,空气悬架更加耐用。
由于空气悬架能够根据不同的路况和行驶状况来调节车身高度,减少了对悬挂系统的压力和磨损,延长了悬挂系统的寿命。
高级大客车空气悬架典型的大客车空气悬架主要是由空气弹簧组件(包括空气弹簧、空气压缩机、储气筒等)、高度控制组件(车身高度调节阀、高度传感器)、导向杆件(推力杆)、横向稳定器、减振器和缓冲限位部件等组成。
大客车对悬架系统的要求非常高,而且钢板弹簧式悬架系统已不能满足使用要求,发展方向之一是采用空气悬架。
其中空气弹簧是空气是架的弹性元件和重要组成部分。
空气弹簧具有较理想的弹性特性,其振动频率不随簧载质量的变化而变化,并且有良好的可控制性,可进一步提高大客车的舒适性,因此得到了广泛的应用。
1、空气悬架的特性1.1空气悬架的优点a)单位质量的储能量高,它是评价弹性元件好坏的一个重要指标。
空气弹簧单位质量的储能量与缸体的工作压力和气体在标准状态下的密度有关。
在6.OMPal作压力下的氮气,其质量能可达3.3X105Nm/g。
而钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧的质量能分别为76-115Nm/kg、178-280Nm/kg、254-38ONm/kg、508-1O16Nm/kg。
由此可见,气体是弹性元件最合适的工作介质b)具有变刚度特性,因而整个悬架系统可以得到较低的固有振动频率。
试验表明,空气悬架的固有频率为1.25-1.7Hz,而板簧悬架为2.O-2.7Hz,所以空气悬架可大大改善乘坐舒适性。
C)其刚度是由气体容积和压力决定的。
对于同一规格的气囊,当改变内部压力时,可以得到不同的承载能力。
因而同一种空气弹簧可适应多种刚度或载荷的要求,因此经济性较好d)能较好地缓和来自路面的振动,而减振器又能迅速抑制振动。
试验表明:当车速为40km/h时,装有空气是架的汽车车身的振幅比钢板弹簧悬架降低近50%,而当车速增至80km/h时,振幅可降低近46%。
e)具有高吸振及低噪声性能。
空气弹簧以空气为介质,与板簧相比,内摩擦极小,因此工作时空气是架几乎没有噪声,这对于高级大客车来说是特别有利的。
f)可显著减小车身在转向时的侧倾角。
汽车空气悬架系统全面介绍汽车空气悬挂系统是一种能够根据路况调整车身高度的悬挂系统。
它使用空气弹簧代替了传统的钢制弹簧,通过对气体压力进行调节来实现对车身高度的调整。
汽车空气悬挂系统具有许多优点,如提供更好的行驶舒适性、降低车身高度、改善车辆操控性能等。
下面将全面介绍汽车空气悬挂系统。
1.空气弹簧:空气弹簧是空气悬挂系统的核心部件。
它由强化橡胶和纤维增强材料制成,具有良好的弹性和耐久性。
空气弹簧可以通过充气和泄气来调整汽车的行驶高度,充气可以提高车身高度,泄气可以降低车身高度。
2.空气缓冲器:空气缓冲器是用来减缓车身在行驶过程中的震动和颠簸的。
它通常与空气弹簧配合使用,通过调节气体压力来实现对悬挂系统的阻尼调节。
3.气压控制系统:气压控制系统负责对空气悬挂系统进行气体的充放,以实现对车身高度的调整。
它通常包括气泵、压力传感器、电子控制单元等组件,通过传感器感知车身高度的变化,并通过电子控制单元对气泵进行控制,以实现对空气弹簧气压的调节。
4.高度感应系统:高度感应系统用于感知车身与地面的距离,以便实时调整车身高度。
它通常采用传感器安装在车轮或车身上,通过测量与地面的距离来确定车身高度的变化。
优点:1.提供更好的行驶舒适性:汽车空气悬挂系统可以根据不同路面的情况来调节车身高度,从而减少对车身的冲击力,提供更好的行驶舒适性。
2.改善车辆操控性能:通过调整车身高度,汽车空气悬挂系统可以改变车辆的重心位置,提供更好的操控性能。
在高速行驶时,可以降低车身高度,减小风阻,提高行驶稳定性。
3.降低车身高度:汽车空气悬挂系统可以将车身降低到更接近地面,减小车辆的风阻,提高车辆的操控性能和加速性能。
4.适应不同的路况:汽车空气悬挂系统可以根据不同的路况自动调整车身高度,适应不同的行驶环境。
在通过减速带或不平路面时,可以提高车身高度,避免底盘的碰撞和损坏。
5.减少燃油消耗:汽车空气悬挂系统可以根据行驶情况自动调整车身高度,减小车辆与地面之间的空气阻力,从而减少燃油消耗。
空⽓悬挂系统基本介绍及⼯作原理空⽓悬挂系统空⽓悬架系统(AIRMATIC)是流⾏于当今发达国家汽车⾏业的先进产品。
在发达国家,100%的中型以上客车都⽤了空⽓悬架系统,40%以上的卡车、挂车和牵引车⽤了空⽓悬架系统。
其最⼤的优点是:不仅可以提⾼乘员的乘坐舒适性,⽽且可以对道路起到重要的保护作⽤。
基本信息中⽂名称空⽓悬挂系统外⽂名称The air suspension system结构空⽓弹簧特点车⾝⾼度控制系统⽬录1基本介绍2主要结构3⼯作原理4主要特点5市场种类展开1基本介绍2主要结构3⼯作原理4主要特点5市场种类5.1优缺点1基本介绍空⽓悬挂空⽓悬架系统(AIRMATIC)是流⾏于当今发达国家汽车⾏业的先进产品。
在发达国家,100%的中型以上客车都⽤了空⽓悬架系统,40%以上的卡车、挂车和牵引车⽤了空⽓悬架系统。
其最⼤的优点是:不仅可以提⾼乘员的乘坐舒适性,⽽且可以对道路起到保护作⽤。
2主要结构1、空⽓悬架系统包括空⽓弹簧、减振器、导向机构和车⾝⾼度控制系统。
2、空⽓悬架系统⼀般采⽤囊式空⽓弹簧。
3、减振器主要⽤来衰减车⾝的振动。
4、导向机构由纵向推⼒杆和横向推⼒杆等组成,⽤来传递车⾝和车桥之间的纵向⼒、侧向⼒及驱动、制动时产⽣的⼒矩。
5、车⾝⾼度控制系统分为机械式控制系统和电控控制系统。
3⼯作原理利⽤空⽓弹簧内密闭⽓体受压缩后的刚性递增性,也就是随着空⽓弹簧不断被压缩,其刚度逐渐增加,同时,其内部⽓体随空⽓弹簧被压缩或拉长⽽压⼊或排出,导致空⽓悬架系统具有接近理想的动态弹性特性。
4主要特点1、当客车乘员的数量和货车的载重量变化及汽车处在各种运动状态时,可实现车⾝⾼度的⾃动调节。
2、空⽓弹簧具有相对恒定的低⾃然振动频率,可以提⾼汽车⾏驶的平顺性。
3、改善路⾯不平度激励向车⾝的传递,减少不良振动造成汽车零部件的早期损坏。
4、对道路的磨损量可以减少50%,道路粗糙状态可以改善15%。
5、通过空⽓弹簧内⽓体的连通原理,可以⽅便地实现多桥轴荷和制动⼒的平衡。
汽车的空气悬架系统结构原理剖析
汽车的空气悬架系统结构原理剖析
空气悬架系统(AIRMATIC)是汽车行业广泛应用的先进产品.在汽车市场,几乎绝大部分中型以上客车都使用了空气悬架系统,近半数的卡车、挂车和牵引车用了空气悬粲系统,多数的高级轿车也在使用空气悬架系统.其最大的优点是不仅可以提高乘员的乘坐舒适性,而且可以对道路起到保护作用.良好的减振性能不仅能给乘客提供优异的乘坐舒适性,也是确保车辆稳定性的前提.本文对汽车的空气悬榘系统结构进行了分析.
作者:周二忠作者单位:中原油田采油三厂特车大队,河南,濮阳,252434 刊名:魅力中国英文刊名: CHARMING CHINA 年,卷(期): 2010 ""(14) 分类号: U463.33 关键词:空气悬架系统空气泵单元传感器自适应减振系统。
空⽓悬架空⽓悬架系统空⽓悬架诞⽣于19 世纪中期,早期⽤于机械设备隔振。
20世纪30年代初,美国凡世通轮胎公司研制出了柱式空⽓弹簧悬架系统——AIREDE 空⽓弹簧,⾸次把空⽓弹簧应⽤于汽车⼯业。
1947 年,美国⾸先在普⽿曼汽车上使⽤空⽓悬架,欧洲及⽇本等国家和地区也相继对汽车空⽓悬架作了应⽤研究。
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(机械控制式空⽓悬架系统)→主动全空⽓悬架(ECAS 电控空⽓悬架系统) ”的型式变化。
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) 。
使⽤空⽓悬架具有以下优点: (1) 乘坐更舒适安全; (2) 改善车辆的⾏驶平顺性; (3) 延长轮胎和制动⽚的使⽤寿命; (4) 负载变化时车⾝⾼度不变; (5) 减少保养维修成本; (6) 延长车辆的使⽤寿命并提升旧车价值。
新型的ECAS电控空⽓悬架系统凭借精确的电脑控制因⽽具有更多优点:(1)减少了空⽓消耗,与常规空⽓悬挂相⽐,ECAS可节省25%的空⽓消耗。
(2)可通过电脑调节,使车辆保持不同的⾼度。
(3)整套系统结构简单、安装⽅便。
(4)增加了许多辅助功能,例如 :升降功能,“跪式”服务(kneeling功能)等,⽅便乘客上下车。
(5)可以使⽤电脑检测软件对系统进⾏检测以及故障排除。
因为空⽓悬架的这些优点特别适合城市公交车的使⽤要求,所以⽬前北京公交的新型车辆有很多采⽤了空⽓悬架系统。
其中BK6120N型低地板车辆最早使⽤了ECAS系统,该系统带有Kneeling功能,设臵有正常⾼度Ⅰ和特殊⾼度Ⅱ,特殊⾼度Ⅱ只适合在特殊路况下使⽤,车辆不可长时间在此⾼度运⾏,否则容易损坏零部件及影响⾏车舒适性。
在后来快速公交JNP6180G型车辆上也使⽤了同样的ECAS系统,以此来满⾜快速公交乘坐的舒适性和可靠性。
八种典型客车空气悬架汇总浅析
独立悬架
对于现在主流的大型客车只有前桥才有独立悬架,而且弹性元件都是空气弹簧,最大轴荷一般为7吨。
就导向机构的型式而言,只有双横臂式悬架一种,而且都是不等长的双叉臂,下横臂较长,而且横臂的铰接点跨距很大,以抵抗较大的纵向力。
如果非要对客车用的双横臂悬架分分的话还真能分出三种不同的结构来:
带球副的(BALL JOINT)虚拟主销式双横臂悬架
这样的双横臂悬架与轿车上用的双横臂悬架一样,上下横臂分别通过两个球副(BALL JOINT)与转向节相连,可以完成车轮转向和悬架跳动两个自由度的运动,没有实体的主销结构,上下球副的连线即为虚拟的主销。
而空气弹簧一般支撑在上横臂上。
这样的结构优点在于结构紧凑,重量轻;而缺点是球头所能承受的力量有限,容易损坏,而且球头的制造成本较高。
VOLVO的双横臂前悬架使用这样的结构。
VOLVO 9800 带球头副的双横臂独立前悬架
KING PIN实体主销式双横臂悬架
有了实体的主销,车轮的转向自由度就可以由主销来完成,而悬架跳动的自由度由另外两个联接在上下横臂上的转轴来完成。
因此成本降低,承载能力提高,但是连接主销和上下摆臂的这个家伙体积很大,很笨重,会使得非簧载质量增加,所以不利于操控稳定性和平顺性的提升。
目前大多数双横臂悬架都是采用这样的结构。
空气弹簧除了安装在上摆臂上,还可以安装在连接主销和上下摆臂的这个家伙上。
KING PIN实体主销式双横臂悬架转向自由度与悬架跳动自由度完全分开
这个也是KING PIN实体主销式双横臂悬架但是其气簧支架过于粗壮,非簧载质量之大可想而知错位十字轴式(TEE JOINT)虚拟主销式双横臂悬架这个名字听上去有点怪,其本质就是用一个错位的十字节(称为TEE JOINT)代替球头副,其他结构都与带球副的双横臂悬架相同,而TEE JOINT可以在它的两个相互垂直轴上有两个相互垂直旋转自由度,以完成悬架的跳动与车轮的转向。
这样的TEE JOINT可承载的重量比球头副强很多,而且成本比球副的要低。
VOITH双横臂悬架使用这样的结构。
VOITH 福伊特的TEE JOINT虚拟主销式双横臂悬架性能优于前二种双横臂悬架
非独立悬架
客车用的非独立悬架很多,结构变化也很自由,但总结起来无非就是四连杆空气悬架、五连杆空气悬架、板簧悬架和气簧与板簧组合式悬架。
五连杆空气悬架
一般由四个等长且平行的纵向导向杆和一个横向推力杆组成,当然纵向导向杆也有不等长不平行的(原因不清楚,貌似为了避免车桥的转动)。
五连杆悬架一般只用在前悬架上,理论力学上讲五连杆悬架属于超静定结构,悬架自身的干涉量较大,因此导向杆的橡胶衬套挠度也会很大,而且轮胎的磨损也会比较快。
另外,如果一侧的空气弹簧意外爆掉,由于横向推力杆的作用车桥会很推向一侧,后果或许很为危险。
目前在客车前悬架中使用的很广泛。
一种典型的五连杆非独立悬架(用于前桥)
四连杆空气悬架
由两个斜向布置的推力杆和两个纵向布置的导向杆组成,其中斜向布置的推力杆要同事承担纵向力和横向力,有个车型直接把这两个斜向布置的推力杆做成一体式的,也就是俗称的“V推”。
这种结构在前后非独立悬架中均有使用。
而且一般这四个导向杆的侧向投影都是同向、平行且等长的,原因也不清楚,可能也是为了避免车桥的转动。
一种典型的四连杆非独立悬架(用于后桥,VOLVO B12M)
一种典型的四连杆非独立悬架(用于前桥)
一般空气悬架的客车前悬架左右各一个空气弹簧,共用一个高度调节装置(有侧跪或角跪功能的ECAS系统则是每个空气弹簧使用一个高度调节装置),而后悬架(驱动桥)一般都有四个空气弹簧,每侧两个,中间使用均衡梁(俗称扁担梁)架在车桥上,每侧的两个空气弹簧共用一个高度调节阀。
四连杆非独立前悬架(两个推力杆被做成了一个V型推力杆)
四连杆非独立后悬架(紧凑型均衡梁,空气弹簧位于车架纵梁下侧,上斜置推力杆未安装)
五连杆非独立前悬架(纵向导向杆直接作用横向稳定杆)
四连杆非独立后悬架
一种五连杆非独立前悬架,带转向减振器
板簧悬架
在欧洲客车上已经弃用,而在国被各种车型广泛使用的悬架,最大的优点就是成本低,但舒适性很差,这里不再废话。
不过少片簧的悬架相比要好很多。
钢板弹簧非独立悬架用于后桥
钢板弹簧非独立悬架用于前桥
门式驱动桥
门式驱动桥不算是一种悬架,而算是一种车桥——下沉式驱动桥,一般与四连杆空气悬架匹配,而且是双级减速的。
一般用于低地板公交车,并匹配后横置发动机、或者后偏置发动机使用。
结构复杂,成本很高,目前国的车桥生产商没有能力生产这种车桥。
ZF和VOITH 在国OEM生产,但是关键部件仍依赖进口。
ZF采埃孚门式驱动桥(四连杆悬架)
一种用于客车支撑桥的四连杆非独立悬架。