軟硬兩相宜 淺析主動(dòng)式空氣懸架
懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車(chē)上是重要的總成之一,懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否,直接對(duì)汽車(chē)行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。而我們知道汽車(chē)的操控性與舒適性是考量汽車(chē)性能的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),而兩者很難兼顧:柔軟的懸架因?yàn)檫^(guò)濾了大量來(lái)自路面的沖擊,能夠增強(qiáng)乘坐舒適性,但操控性就要大打折扣;較硬的懸架使車(chē)輛操控性能提高,卻會(huì)導(dǎo)致乘坐舒適性的下降。所以我們可以看到一般運(yùn)動(dòng)型汽車(chē),它的懸架一般調(diào)教的比較硬,而舒適型的則反之。面對(duì)魚(yú)與熊掌不可兼得,“貪婪”的人類(lèi)并不妥協(xié),科技的發(fā)展解決了這個(gè)“軟硬”問(wèn)題。如果能夠人為改變懸架的阻尼,讓駕駛者可以根據(jù)自己的喜好設(shè)定懸架的特性,這對(duì)駕駛者來(lái)說(shuō)無(wú)疑是個(gè)不小的誘惑。空氣懸架完成了這個(gè)任務(wù),F(xiàn)在像奔馳E系列,雷克薩斯的LX570等高級(jí)轎車(chē)以及途銳、路虎-攬勝V8等suv都把空氣懸架為標(biāo)準(zhǔn)配置。接下我們就來(lái)了解一下空氣懸架的廬山真面目吧!
Airmatic主動(dòng)空氣懸架系統(tǒng)為奔馳新S系車(chē)型的標(biāo)準(zhǔn)配備
一、作用與結(jié)構(gòu)
我們還是首先來(lái)看看懸架的作用如何實(shí)現(xiàn)的吧!汽車(chē)車(chē)架如果直接安裝于車(chē)橋或車(chē)輪上,由于道路不平,地面的沖擊使人會(huì)感到十分不舒服,這是因?yàn)闆](méi)有懸架裝置的原因。汽車(chē)懸架是車(chē)架與車(chē)軸或車(chē)輪之間的彈性聯(lián)結(jié)裝置的統(tǒng)稱(chēng)。它的作用是彈性地連接車(chē)橋和車(chē)架,緩和行駛中車(chē)輛受到的沖擊力。保證貨物完好和人員舒適;衰減由于彈性系統(tǒng)引進(jìn)的振動(dòng),使汽車(chē)行駛中保持穩(wěn)定的姿勢(shì),改善操縱穩(wěn)定性;同時(shí)懸架系統(tǒng)承擔(dān)著傳遞各種力到車(chē)身上,以保證汽車(chē)行駛平順;當(dāng)車(chē)輪相對(duì)車(chē)架跳動(dòng)時(shí),特別在轉(zhuǎn)向時(shí),車(chē)輪運(yùn)動(dòng)軌跡要符合一定的要求,因此懸架還起使車(chē)輪按一定軌跡相對(duì)車(chē)身跳動(dòng)的導(dǎo)向作用。從上面的描述中,我們可以總結(jié)懸架的作用主要有兩方面,一是乘坐時(shí)的舒適性,二是駕駛時(shí)的操控性。
配備了空氣彈簧的懸架系統(tǒng)
我們可以看到上面配置了空氣彈簧的懸架系統(tǒng)其實(shí)跟傳統(tǒng)的懸架總體結(jié)構(gòu)相差不是很大。主動(dòng)式空氣懸架與傳動(dòng)的被動(dòng)式懸架的主要區(qū)別在于他們使用的彈性元件,以及對(duì)彈性元件的軟硬大小的控制方式。主動(dòng)式空氣懸架可根據(jù)具體情況控制空氣彈簧的充氣量,從而控制軟硬。傳統(tǒng)被動(dòng)式的懸架則只能逆來(lái)順受。一般來(lái)講,懸架由彈性元件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、減振器和橫向穩(wěn)定桿組成。彈性元件用來(lái)承受并傳遞垂直的載荷,即承受車(chē)身的重量,緩和由于路面不平引起的對(duì)車(chē)身的沖擊。減振器用來(lái)衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng),減振器的類(lèi)型有筒式減振器,阻力可調(diào)式新式減振器,充氣式減振器。上圖的減震器使用的是阻尼可調(diào)式的減震器。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來(lái)傳遞車(chē)輪與車(chē)身間的力和力矩,同時(shí)保持車(chē)輪按一定運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)車(chē)身跳動(dòng),通常所謂的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由控制擺臂式桿件組成。種類(lèi)有單桿式或多連桿式的。有些轎車(chē)和客車(chē)上,為防止車(chē)身在轉(zhuǎn)向等情況下發(fā)生過(guò)大的橫向傾斜,在懸架系統(tǒng)中加設(shè)橫向穩(wěn)定桿,目的是提高橫向剛度,使汽車(chē)具有不足轉(zhuǎn)向特性,改善汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。由此可見(jiàn)懸架系統(tǒng)并不只是減震那么簡(jiǎn)單。
二、主要部件及工作原理
空氣懸架全家福
。、氣體彈簧
如上圖所示的4個(gè)黑色的圓圓的東西就是氣體彈簧,氣體彈簧是以空氣做彈性介質(zhì),即在一個(gè)密閉的容器內(nèi)裝入壓縮空氣(氣壓為0.5~1MPa),利用氣體的可壓縮性實(shí)現(xiàn)彈簧的作用。這種彈性元件叫空氣彈簧?諝鈴椈稍谵I車(chē)上有采用尤其在主動(dòng)懸架中被采用。這種彈簧隨著載荷的增加,容器內(nèi)壓縮空氣壓力升高,使其彈簧剛度也隨之增加,載荷減少,彈簧壓力也隨空氣壓力減少而下降,因而這種彈簧有其理想的彈性特性。
2.氣泵
既然以空氣為介質(zhì),就必然要求有氣源。上圖的氣泵就是為氣囊提供壓縮空氣的。氣泵的開(kāi)與閉由電子控制模塊,即汽車(chē)電腦來(lái)控制。當(dāng)然,氣泵與氣囊是有管道連接的,中間不乏各種各樣的閥。
3.電子控制模塊
電子控制模塊主要包括兩大部分:一部分是測(cè)量各種信號(hào)的傳感器,主要是車(chē)身高度傳感器;另一部分是接受傳感器傳過(guò)來(lái)的信號(hào),進(jìn)行運(yùn)算處理的汽車(chē)電腦。汽車(chē)電腦能根據(jù)傳感器傳來(lái)的信號(hào)以及駕駛員選擇的模式,發(fā)出信號(hào)來(lái)控制氣泵的工作,從而能夠空氣氣囊的充氣量,進(jìn)而能控制車(chē)身的高度及阻尼的大小。
三、車(chē)型應(yīng)用
奔馳新S系A(chǔ)irmatic主動(dòng)空氣懸架系統(tǒng)
Airmatic懸架系統(tǒng)作為奔馳新S系車(chē)型的標(biāo)準(zhǔn)配備,它共擁有四種工作模式:第一模式是柔軟舒適的設(shè)定,用于普通路面的行駛。這個(gè)時(shí)候,懸架系統(tǒng)是行車(chē)電腦自動(dòng)控制的,通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)的幫助,電腦自動(dòng)調(diào)節(jié)懸架的阻尼,以保證車(chē)輛在不同路面情況下,始終具備最佳的舒適性和操控性。第二模式和第三模式減振器分別采取硬壓縮、軟回彈和軟壓縮、硬回彈兩種方式,這兩種方式適合兩種特殊路況,第二模式適合高速路況,在高速下保證了車(chē)輛的穩(wěn)定性,第三模式是偏重于路面復(fù)雜的慢速行駛狀況,在顛簸路面能夠過(guò)緩和顛簸。系統(tǒng)可以根據(jù)不同的道路情形在一、二、三模式間自動(dòng)調(diào)整彈簧的軟硬度,駕駛員也可以根據(jù)自己的駕駛習(xí)慣手動(dòng)固定某一種模式。第四種模式是純粹忽略了舒適性的極端運(yùn)動(dòng)模式,這種模式需要駕駛員通過(guò)控制菜單進(jìn)行選擇,這時(shí)駕駛奔馳新S系轎車(chē)與駕駛一輛跑車(chē)相差無(wú)幾。
主動(dòng)空氣懸架不僅在舒適性方面具有獨(dú)特魅力,在安全性上,由于有電子系統(tǒng)的介入,主動(dòng)懸架的極限控制能力要優(yōu)于普通懸架:在高速過(guò)彎時(shí),行車(chē)電腦控制外側(cè)車(chē)輪的空氣彈簧和減振器自動(dòng)變硬,以減小車(chē)身的側(cè)傾;在緊急制動(dòng)時(shí),電子模塊也會(huì)對(duì)前輪的彈簧和減振器剛度進(jìn)行加強(qiáng)以減小車(chē)身的慣性前傾。奔馳Airmatic空氣懸架還將傳統(tǒng)的底盤(pán)升降技術(shù)融入其中:車(chē)子高速行駛時(shí),車(chē)身高度會(huì)自動(dòng)降低,從而提高貼地性能,以確保良好的高速行駛穩(wěn)定性;而當(dāng)汽車(chē)需要慢速通過(guò)顛簸路面時(shí),底盤(pán)能夠自動(dòng)升高,以提高通過(guò)性能。
總結(jié):通過(guò)汽車(chē)電腦和駕駛員模式的選擇來(lái)控制空氣彈簧氣囊的充氣量,進(jìn)而能控制車(chē)身的高度及阻尼的大小。主動(dòng)式空氣懸架真可謂是能軟能硬,能上能下。
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