沃尔沃B10L客车前独立悬架

国外技术　２００８年　第１期客车技术与研究　沃尔沃Ｂ　１　０　Ｌ客车前独立悬架　钱晓东，蔡金良　编译　（扬州亚星客车股份有限公司，江苏扬州　２２５１００）　

摘　要：沃尔沃最近开始了超低地板城市客车的批量生产。笔者在本文中概述在新车型上采用前独立　悬架的原因、对整车性能的影响以及该悬架设计与开发的一些不同寻常的方面。　关键词：沃尔沃ＢＩＯＬ；超低地板城市客车；前独立悬架；设计与开发　

中图分类号：Ｕ　４６３．３３　１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６－３３３１（２００８）０１－００５７—０５　沃尔沃Ｂ１０Ｌ超低地板城市客车是以满足日益增　长的乘客方便性的公共交通工具，适合于年幼的、　年老的、残疾的或有部分活动能力的人。对这些人　来说，进入带有两级或三级踏步的传统城市客车是　特别的困难。　设计Ｂ１０Ｌ的主要目的提供一个低的、单级踏步人口　及无台阶低地板的承载区，有着良好的行驶平顺性，并　满足沃尔沃的安全、质量、可靠性及耐久性标准。　１城市客车　得益于规模经济，从历史上讲，客车来源于相同大　小及总质量的货车。虽然今天在相当大的程度上仍采用　改进过的货车总成件，但现代客车是采用更高比例的专　有部件制造的专用车辆，来满足特殊的驾乘要求。　工字粱前桥是从货车到专有车辆演变过程中保存　下来的一个部件，虽然梁本身可能是特殊的，但桥的　其它部件可能来自于货车。　２独立悬架　对于小型汽车，］＿字梁前桥早已被独立悬架所代　替，其优点包括由低的非簧载质量及车轮的独立运动　而获得的好的行驶平顺性，以及南于较好地控制车轮　运动而获得的好的操纵稳定性。　这些优点不仅与驾驶员及乘客的舒适性相关，而　且这种结构的更大优点是用在轿车上降低动力传动总　成高度及改善空气动力学。　将工字梁前桥安装在普通客车的高地板下面是相　当简单的。当结合采用长行程空气悬架系统时，可以　提供满意的性能。　安装工字梁前桥（见图１），Ｂ１０Ｌ的地板高度可　达３２５　ｍｍ，但为了保证底盘离地间隙而限制了悬架　行程（损害了行驶平顺性）。这种差的装配也限制了　通道宽度。　

３　１一ＢＩＯＭ客车具有有限行程的空气弹簧；２一ＢＩＯＭ客车　带有２００　ｍｍ宽的Ｚ形凸轮式制动器的轮毂；３－侧倾中心　

图１　工字梁桥线框图　

参考文献：　【１】暴奉贤．经济预测与决策［Ｍ］．厦ｆ１：暨南大学出版社，　２００２．１．　［２】周三多．管理学原理［Ｍ】．北京：机械工业出版社，２０００．１．　

［３］刘冀生．企业战略管理［Ｍ］．北京：中央广播电视大学音　像出版社，２００２．１．　［４］郑称德．运用管理［Ｍ］．南京：南京大学出版社，２００３．１１．　［５］吴可杰．统计学原理［Ｍ］．南京：南京大学出版社，２００４．４．　

修改日期：２００７—０５—２５　５７　

维普资讯 http://www.cqvip.com 客车技术与研究２００８年　第１期　由于固有的低的侧倾中心及高的空气悬架，行　驶平顺性可能因侧倾时高的空气弹簧的横向运动　而被进一步削弱。为了提高悬架的侧倾刚度来确　保满意的操纵稳定性，需要安装一根横向稳定　杆，但产生了另外的装配问题。　为了消除这些影响，Ｂ１０Ｌ客车采用前独立悬架　（见图２）。　图２　Ｂ１０Ｌ客车的前独立悬架布置　３悬架类型　为Ｂ１０Ｌ城市客车考虑了三种主要的独立悬架：　１）双横臂独立悬架已被许多欧洲制造商采用，　主要用于高级旅游客车。虽然雷诺ＰＲ１００是当前的　个例子，但这种悬架较少应用于城市客车。　２）ＺＦ的麦弗逊式独立悬架已被用于Ｂ１０Ｌ客车　的一些近年来的竞争对手（赛特拉、丹尼斯等）。　它的特点是前面两个空气囊，后面带有常规减震器　的花键滑柱。当转向时，花键滑柱使得空气囊作为　个总成一起旋转。　３）纵臂式独立悬架用于尼奥普兰低地板城市客　车。这种结构也用于斯堪尼亚早期的低入口客车。　概念设计证实所有这些悬架型式满足大多数装配　要求。对每种悬架测试评估如下：　英国Ｌｅｙｌａｎｄ　Ｔｉｔａｎ经验表明，双横臂独立悬架能　５８　国外技术　够提供高水准的行驶平顺性、操纵性、可靠性及耐久　性。虽然前桥不能满足超低地板安装标准，但这种结　构的可靠性很高。　ｚＦ的麦弗逊式独立悬架很昂贵，它能够提供满　意的车轮安装空间，但不能满足最低地板高度要　求。设计的一个关键要素（花键导向滑柱）导致了　耐久性差。刺耳的小幅度振动噪声可能是由花键抱　死造成的，但也可能由于所选的弹簧及减振器质量　不好。用于德国城市客车的这种悬架的评估也说明　了其行驶平顺性差。随着前转向车轮上下跳动而变　化的主销内倾角及主销偏距可能造成转向沉重，在　刹车时容易抖动。　装有纵臂式独立悬架的有竞争力车型可提供令人　满意的行驶平顺性，但操控性不好。装有双横臂及麦　弗逊式独立悬架的车型，其车轮载荷直接传递到空气　弹簧，形成具有固有的侧倾刚度的系统（由于在纵臂　式悬架上的弹簧位置不同，降低了该刚度）。纵臂式　独立悬架由相近的推力杆控制，限制了制动能力并给　耐久性带来风险。该悬架的举升趋势给操纵稳定性带　来风险。　采用双横臂独立悬架风险最小，估计成本也是最　低的，因而Ｂ１０Ｌ客车采用该悬架。　

４详图设计　从装配开始，悬架占用的最小空间是由车轮的运　动包络线决定的。换句话说，由悬架及转向运动所需　空间决定的。基于负荷、车速、制动总成及磨损经验　评估来选择车轮及轮胎的规格。城市客车还需考虑轮　胎扁平率。对Ｂ１０Ｌ客车而言，小直径的６０系列轮胎　将减少轮拱高度，然而，由于大的截面及宽轮辋将危　及转向及双横臂的几何运动，也限制了过道宽度及增　加了撞击路面石头的危险，因此，新车型将采用７０系　列轮胎。　车轮的转向运动是由机动性要求决定的，至少　在正常的行驶高度位置，不受悬架型式的影响。独　立悬架响应冲击及横向摇摆时的车轮运动是与工字　梁桥一样的，但是在悬架行程相同时，独立悬架要　求的空间更大。　决定采用不等长的双横臂常规独立悬架用于新　车型。对重型车而言，所谓“常规”不是用主销将　转向节安装在支撑梁上，由于组件尺寸要求一个相　

维普资讯 http://www.cqvip.com 国外技术　２００８年　第１期客车技术与研究　对大的支撑梁角度（在垂直方向）和／或一个较大的　车轮偏移，这些因素首先会造成转向重，其次会加　大在制动时抖动的倾向。支撑梁的合理布置使得可　以采用标准部件并满足几何形状要求，将成本及失　败风险减到最小。　作用在这种悬架支撑梁上的高的制动力矩须由悬　架轴套来调节。　这种悬架铰接头是由特殊的、粘接的金属艨胶轴套　组成（见图３），其锥形截面及高的径向刚度能提供高　的转动精度，并保持好的几何形状控制。这种布置是耐　用的，并将噪声、振动很好地隔离。对铰接头必要的轴　向预加载荷是通过将两个横臂夹紧而完成的。　

图３　悬架锥形轴套剖视冈　优化悬架几何形状使得轮距及车轮角度在冲击、　横向摇摆及回弹运动响应时变化最小。在安装了气压　盘式制动器的最小的空问内，采用很短的臂杆，需要　个相对复杂的支撑梁锻件满足这个要求。一个腰形　的孔要非常靠近锻件的末端，可以夹紧横臂给轴套预　加载荷，所选择的夹紧螺栓位置可以优化孔的形状及　位置。　城市客车长期在繁忙运输环境下工作须有低的转　向力及高的机动性。其最高设计车速为１００　ｋｍ／ｈ。　Ｂ１０Ｌ客车也需提供好的转向路感及直线行驶稳定　性。　循环球式动力转向器是与用于ＦＨ货车上的转向　器同一种类型。Ｂ１０Ｌ采用可变速比齿轮来达到理想　的特性。　普通客车转向系统是将直拉杆布置在车辆的一　侧，直接控制一个转向节臂并通过安装在车桥后面的　横拉杆间接控制另一侧转向节臂。然而，由于　Ｂ１０Ｌ客车的低地板及采用的悬架系统而不能采用这　种结构。转向系统须安装在车桥的前面（见图４），　双继电器转向系统的运用可以消除转向产生的冲击并　得到理想的转向特性。　图４　独立悬架转向布置线框罔　对于重型车辆，如城市客车，所谓的“安全操纵特　性”是指基本咿眭转向并带有逐步增加的不足转向。由　于有关大型客车操纵特眭的数据少，一般与轿车的操纵　特性作比较。如图５所示的稳态操纵特性证实了Ｂ１０Ｌ客　车具有上述定义的“安全操纵特性”，在满载与空载之　间差别不大。虽然瞬态试验表明，在转向轮输入和横向　摆动率或横向加速度之间相位滞后是轿车的两倍，但实　际上对该种车型的主观反应是很好的。　（汽车）不足转向　，　满载　／　＼　空载　－－　警嘲　晶　辨崩　一　右转锁止　左转锁止　（汽车）过多转向　５—４—３—２一ｌ　ｏ　ｌ　２　３　４　５　侧向加速度　图５　Ｂ１ＯＬ客车的操纵特性　柔性悬架能提供较大的运动行程而获得好的行驶平　顺性。实际上簧载质量的同有频率可保持尽可能低，这　个悬架的目标振动频率为１　Ｈｚ。有趣的是，通常不同的　悬架刚度用在前、后悬架，以减少纵向摇动。虽然Ｂ１０Ｌ　客车的名义前、后满载振动频率是相同的，但由于车型　的重心低及轴距长，纵向摆动已不是问题。　

５．９——　

维普资讯 http://www.cqvip.com 客车技术与研究２００８年　第１期　这辆客车的簧载质量完全由新的、紧凑的、高压　膜式空气弹簧支撑着，通过采用倒锥形、空心活塞来　获得目标振动频率。在正常行驶高度下它提供了适当　的弹簧刚度，随着冲击载荷增加，它逐渐增强。在气　囊总成里面的常规橡胶限位挡块进一步增加了冲击承　载力（见图６）。　

图６　空气弹簧刮视图　具有小直径、倒锥形活塞及在很高工作压力下　的空气弹簧面临着使用寿命的挑战。膜片是由普通　的纤维及橡胶挤压而成，然而它们有四层结构来获　得足够高的爆发强度，这与气囊获得尽可能多的弹　性要求来减少附加损失（弹簧刚度增加）及当膜片　翻转紧紧压在活塞上时减少应力相冲突。　紧凑的安装也要求活塞带有非常强的底板，以确　保不需要额外的气囊安装底板。　普通客车行驶高度是通过调整气囊里空气量来保　持的，正常由按此工作原则的气阀来控制。然而，现　代城市客车需要配备由附加的电子阀、传感器、开关　等多种屈曲及高度控制等功能的控制阀。许多不同管　路及电线布置会造成很多问题。　Ｂ１０Ｌ客车配备了电子控制高度调节系统（见图　７）。其基本系统由高度传感器、车身高度调节电控　阀及电控单元组成，安装在客车上，采用单一的管路　和电路控制。然后电控单元通过终端程序提供屈曲式　及车身提升功能。　电控单元也能很好地控制悬架运动。例如，通过　速度响应特性在某些情况下打断或延迟悬架调整。然　而由于频繁的屈曲功能及许多其它气动装置，如乘客　门操纵机构，所以城市客车需要较多的压缩空气量，　这已通过加大压缩机容量来保证，并至少确保车身高　度调节阀能及时调整空气弹簧的高度。　悬架须具有减振作用来控制车身及车桥的运动。　Ｂ１０Ｌ客车采用了常规的双向液压筒式减震器。　６０