可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)技術(shù)綜述

◎劉洋

可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)技術(shù)綜述

◎劉洋

傳統(tǒng)的被動懸架具有固定的懸架剛度和阻尼系數(shù)，設(shè)計的出發(fā)點是在滿足汽車平順性和操縱穩(wěn)定性之間進(jìn)行折衷。被動懸架在設(shè)計和工藝上得到不斷改善，實現(xiàn)了低成本、高可靠性的目標(biāo)，但無法徹底解決平順性和操縱穩(wěn)定性之間的矛盾。20世紀(jì)50年代產(chǎn)生了主動懸架的概念，這種懸架在不同的使用條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼。它能夠根據(jù)懸架質(zhì)量的加速度，主動地控制汽車的振動，能同時滿足平順性要求和操縱穩(wěn)定性要求。自20世紀(jì)70年代以來，隨著電液控制、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳感器、微處理器以及電、液控制元件制造技術(shù)的提高以及成本的降低，出現(xiàn)了能夠根據(jù)汽車行駛的路面、工況和載荷等情況來控制自身工作狀態(tài)，使汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性達(dá)到最佳的可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)。

可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展概況

隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展以及研發(fā)技術(shù)的不斷提高，對于可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的研究也逐漸增多。廈門金龍、丹東黃海等客車廠家生產(chǎn)的大型鉸接BRT城市客車均采用了一種新配置——電子控制空氣懸架（ECAS系統(tǒng)），其通過自動調(diào)節(jié)可時車輛保持不同的高度，并對兩個高度進(jìn)行編程記憶，同時通過參數(shù)設(shè)置，可以減少空氣的消耗。同時，國內(nèi)的許多高校也開始了對可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的研究，但是研究方向多集中于可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)控制方法的研究。

伴隨著汽車工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，以及消費者對汽車操縱穩(wěn)定性以及舒適性要求的不斷提高，中國及全球?qū)烧{(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的研究得到越來越多的重視，呈穩(wěn)定上升的趨勢，顯示了全球在可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的快速發(fā)展以及當(dāng)前大環(huán)境下愈來愈激烈的市場競爭。在2000～2005年，專利申請量呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，在2006～2010年期間，此領(lǐng)域的專利申請量較前幾年明顯增加，從2011年開始，專利申請量呈現(xiàn)出下降趨勢，但是并不是代表此領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入發(fā)展的末期，而是由于可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)趨于成熟和穩(wěn)定，專利申請和研究的熱點轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的研究以及核心零部件的研究。然而，相較于本領(lǐng)域在全球的發(fā)展?fàn)顩r而言，我國在此領(lǐng)域的研究還尚處于起步階段，專利申請量在全球?qū)＠暾埩恐兄徽己苌俚谋戎兀€有很大的發(fā)展空間。

除了汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的歐、美、日等經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)的國家或地區(qū)對此領(lǐng)域的投入了極大的精力進(jìn)行研究之外，我們不難看出亞洲國家，如中、韓等國也對此領(lǐng)域加大了研發(fā)精力。

可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)解析

空氣式可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)是以空氣彈簧為彈性元件，利用氣體的可壓縮性實現(xiàn)其彈性作用的，壓縮氣體的氣壓能夠隨載荷和道路條件變化而進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，不論是滿載還是空載，整車的高度不會變化，可大大提高乘坐的舒適性。目前國外在高級大客車上幾乎全部使用了空氣懸架，重型載貨車使用空氣懸架的比例也已達(dá)到80%以上。空氣可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)在組成上，主要由控制電腦、空氣泵、儲壓罐、氣動前后減震器和空氣分配器等部件，主要用途就是控制車身的水平運動，調(diào)節(jié)車身的水平運動，調(diào)節(jié)車身的水平高度以及調(diào)節(jié)減震器的軟硬程度。通常來講，裝備空氣式可調(diào)節(jié)懸架的車型前輪和后輪的附近都會設(shè)有離地距離傳感器，按離地距離傳感器的輸出信號，行車電腦會判斷出車身高度變化，再控制空氣壓縮機(jī)和排氣閥門，使彈簧自動壓縮或伸長，從而降低或升高底盤離地間隙，以增加高速車身穩(wěn)定性或復(fù)雜路況的通過性。

以韓國萬都株式會社的空氣式懸架系統(tǒng)為例，韓國萬都株式會社是韓國現(xiàn)代汽車的一級配套商，同時也是美國通用、福特以及克萊斯勒三大整車廠的供貨企業(yè)，主要生產(chǎn)汽車懸掛系統(tǒng)以及底盤各模塊。其主要技術(shù)方案如下：ECU根據(jù)汽車運行時的工況以及壓力傳感器130檢測到的壓力，控制單向閥192和194的開啟和關(guān)閉，調(diào)節(jié)減振器100運行時的阻尼力，從而保證汽車行駛過程中的操縱穩(wěn)定性和舒適性均衡。

液壓式可調(diào)節(jié)懸架主要是根據(jù)懸架的質(zhì)量和加速度等，利用液壓部件主動地控制汽車的振動。

以羅伯特·博世有限公司的液壓式可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)為例，其主要技術(shù)方案如下：減振器（2、3、4、5）具有至少一個用于對壓力級的硬度進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一閥和至少一個用于對拉力級的硬度進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二閥，其中在所述減震器的通過所述特定的機(jī)動車車身運動產(chǎn)生的壓力負(fù)荷之前切換所述第一閥用于改變尤其提高所述壓力級的硬度并且在隨后進(jìn)行的壓力加荷的過程中額外地切換所述第二閥用于改變尤其提高所述拉力級的硬度，或者其中在所述減震器的通過所述特定的機(jī)動車車身運動產(chǎn)生的拉力負(fù)荷之前切換所述第二閥用于改變尤其提高所述拉力級的硬度并且在隨后進(jìn)行的拉力加荷的過程中切換所述第一閥用于改變尤其是提高所述壓力級的硬度。

通過調(diào)節(jié)四個減振器相關(guān)閥開啟的程度，可以調(diào)節(jié)減振器的阻尼特性，從而可以顯著改變車輛在啟動時的后蹲、制動時的點頭以及汽車轉(zhuǎn)彎時車身的側(cè)傾。

經(jīng)過多年的發(fā)展，可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)領(lǐng)域一直隨著消費者對汽車操縱穩(wěn)定性以及舒適性要求的不斷提高而不斷發(fā)展和進(jìn)步。目前來說，盡管空氣式可調(diào)節(jié)懸架、液壓式可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)以及電磁式可調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)占據(jù)了可調(diào)節(jié)懸架領(lǐng)域的絕大多數(shù)，但是，人類的進(jìn)步是永無止境的，汽車研發(fā)人員總是在不斷地對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以滿足人們不斷提高的需求，比如通過調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)中襯套的剛度來改善汽車的動力學(xué)性能，以及通過磁流變液懸架同時滿足操縱穩(wěn)定性和舒適性的要求。

（作者單位：國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心）