汽车底盘新技术的发展及应用(3)

所谓主动式悬架系统，是控制环节中的执行元件能针对外力的作用，产生一个力来主动控制车身的移动和车轮受到的载荷(路面的作用力)。当汽车行驶在凹凸不

平的路面时，执行元件抑制了输入方向的力，使悬架产生抽动。因此，主动悬架能够有效地抑制车身的侧倾，并使高度一致。

由此可见，主动悬架的主要作用是：

(1)提高舒适性。主动悬架用计算机独立地控制每个车轮，能够在任何时候、在任何车轮上产生符合任何要求的悬架运动，它不像任何软弹簧汽车那样，遇到大凸起时有可以感觉到的回弹或颠簸。

(2)控制车身运动。从动悬架的汽车在制动时，作用在车身上的惯性力引起载荷前移，造成弹簧变形，引起车身前倾。汽车转弯时离心力的作用使弹簧受到一个力矩的作用，引起车身向外倾斜。而主动悬架的汽车在制动和纵摇时，能够产生与惯性力相对抗的力，减少了车身位置的变化。

(3)调节车身高度。主动悬架系统还有一个实用的好处，即其乘坐高度可以随时调节。汽车在高速公路上行使时，车身可以调节得低一些，通过坏路面时，车身可以调节得高一些。当指令汽车抬起损坏的车轮时，就可以更换轮胎。

3.1.2主动悬架系统的发展

最初提出悬架主动控制这一设想的是路特斯(Lotus)，这种系统的开发是在80年代初期，由液压主动控制抽动的洛特斯型系统完成了最初的路试，这种系统结构复杂，具有足够高的响应速度，执行元件发生作用时，液压缸中的活塞从两侧接受油压，一侧的油压上升，另一侧的油压降低，从而带动活塞抽动。在该系统中，各种信号通过传感器输入电脑，然后由电脑分析这些传来的信息，反馈给四个轮子，以便能瞬时产生足够的油压，保证在凹凸不平的路面上行使时悬架的伸缩。

采用洛特斯主动控制架专利的制造厂有许多，沃尔沃便是其中之一。它的主动悬架系统根本不用弹簧，而是采用传感器，计算机及液力促动器等装置构成的复杂系统，使车轮上下运动，以适应路面及车辆动力学的要求。

沃尔沃样车上，每个车轮都装有一只双向作用液力促动器，以取代弹簧，供给促动器动力，使其向上或向下运动，并由高速伺服阀控制运动的速度和方向：一只航空用液力泵给整个系统供给动力，储油器储存过剩的动力液，一台中央计算机控制液力促动器。而计算机则与传感器用导线相连，传感器测量每个轮子的垂直

运动及车身的侧向转动、纵向转动及水平面内的转动。在开始碰到凸起时，计算机指令液力系统抬起车轮，然后当通过凸起时，放下车轮。同样．转向载荷也是通过计算机将较高的压力分配到外侧的促动器上，来平衡车身的侧向转动。液压系统在千分之三秒内起作用，每分钟可作用约1500次。通过修改悬架的计算机程序，可以改变乘坐和操纵特性。

美国通用汽车公司也在客货两用车上采用了一种新型的主动悬架系统，命名为希尔洛(sierra)A／R400，它是由计算机软件、动作传感器、油液泵、阀门、伺服机构和四个液力作动器组成。A~ 400的主动悬架系统重达193kg，约为洛特斯(~ttus)悬架系统的2倍多。但这个系统在舒适性和操纵性方面达到了惊人的效果。传统的悬架系统的主要问题是在凹凸不平的路面上，弹簧和减震器不能使车轮与地面经常保持接触，从而导致牵引力的丧失。而A／R系统是用车轮传感器来处理这个问题，这些传感器能够每隔7Vs改变一次系统的压力。系统的传感器还能判断汽车的某一个或所有车轮是否与地面接触，然后调整系统的压力，以防止车身的下沉。A／R400自身也可进行调整，以保证舒适的公路运行并同时保持汽车的稳定姿势与行车高度。这种悬架系统由于成本和其他一些问题，目前还难以普及。

3.1.3主动悬架的应用前景

主动悬架系统可以控制车身的运动．使汽车在行驶过程中保持车身平稳、高度一致、无倾斜，并能实现负侧倾转弯，但这种悬架系统结构复杂、消耗能量大、成本高，当汽车轮胎载荷突然增加时，活塞容易卡住，驾驶人员虽然能感知这一变化，却很难控制车轮。所以，该系统在现阶段，作为高级轿车的研究具有很大意义。它对悬架装置的改进和新系统的研究、开发也有较大的推动作用。

另外，由于主动悬架系统中，计算机可以编制程序，修改行驶中汽车的复杂动力学性能。例如，急转弯时，来自水平转动及转向角传感器的输入信号，就能告诉计算机汽车在转弯时是否打滑，于是计算机调整每一个车轮的负载。迅速改变侧滑，使前轮胎进八不足转向状态，而易于控制。由于主动悬架系统的潜在优势，也促进了开发的竞争，或许近几年内该系统就会普及应用在高级轿车上。

3.2 四轮转向系统(4WS)

目前，世界上各汽车厂商都在积极开发4Ws车，主要出于两点考虑：一是可以提高车辆高速稳定性．尤其是在紧急换道行驶时；二是可以提高车辆在密集排放的停车场上进出的灵活性 但不管在哪种场合，都依靠高速时同相位转向来提高操纵稳定性．低速时采用逆相位转向提高操纵性。下面先对4WS和2WS的运动特性进行比较。

3.2.1 4WS的运动特性

(1)高速行驶时，传统结构的2WS车，在转弯开始仅转动前轮，由于从前轮开始转弯到后轮跟着开始转弯之间，有一个时间差，在这段微小的时间差里，因为后轮投有侧向力，会使车轮后部向外偏移。

对4WS车，因为和前轮同一方向(同方向或相位)转动后轮，所以在后轮也同时产生倒向力，于是车身的侧偏角就小，甚至可以为零。这样，汽车就能平滑地换道行驶，从而提高汽车操纵的稳定性。

(2)低速行驶时，汽车若在狭窄的停车场地停车，停车是否容易．主要取决于转弯半径的大小。2WS车只有前轮转向，而在4WS的场台，因为转动后轮的方向和前轮相反(逆相位)，所以它的转弯半径和2WS相比就小些 由此可知，4WS车的停车和U型转弯比较容易。

3.2.2 4WS车发展趋势

尽管4WS能提高车辆高速稳定性和在停车场上进出的灵活性，但仍有人对4WS表示异议，其理由主要是：

(1)现在的前轮转向已是比较完善的．可以充分地满足汽车行驶的需要，全四轮转向并不能使汽车转向性能有明显改善。

(2)4WS和2WS在性能上仅有极微小的差别．没有必要花这么多钱，把车子搞得这么复杂。

(3)如何去组合汽车的平移和转动这两种运动，使得汽车每一瞬时都处于最佳的转向行驶状态，这无论在理论上还是在实用性技术上，目前还投达到成熟的地步。

因此，很多人的看法是：尽管目前看来4WS装置的性能还算不错，但如果把同样多的研制费用于提高轮胎性能和改善悬架设计，很可能在操纵性能良好的2WS汽车上收到更好的效果。不过将来．通过有效的电脑控制和新兴的机械连接装置，4WS肯定会得到改进，并将具有更好的操纵性能，4WS的应用可能会变得与今天的动力转向和自动变速一样普通。

3.3 四轮驱动系统(4WD)

四轮驱动能够根据前后轴的转速，控制并分配其驱动力，使汽车具有防滑能力及良好的加速性和行驶稳定性，基于这些优点，四轮驱动已由7O年代以前主要用于“吉普车”发展到目前以轿车为中心迅速普及开来。

3.3.1 轮驱动的运动特征

现今轿车的驱动形式大致分为二轴驱动(2Wd)和四轴驱动(4Wd)两种．而前者又分为前轮驱动和后轮驱动 若研究的车辆在易滑路面起动时的运动状况，则可见紧急踩踏油门起步加速时，车轮产生空转。汽车在前轮驱动的情况下，由于前轮打滑，车辆失去方向稳定性。而在后轮驱动的场合，由于后轮打滑，投有后轮侧向力，车辆发生甩尾现象，缺乏行驶稳定性。而4Wd车的驱动扭矩分配在前后轮，故与2Wd相比，车轮难以打滑，可以 …… 此处隐藏：2928字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……