主动悬架系统
主动悬架是⽤⼀个有⾃⾝能源的⼒发⽣器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。根据作动器响应带宽的不同,主动悬架⼜分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架,也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。
全主动悬架系统所采⽤的作动器具有较宽的响应频带,以便对车轮的⾼频共振也加以控制。作动器多采⽤电液或液⽓伺服系统,控制带宽⼀般应⾄少覆盖0~15Hz,有的作动器响应带宽甚⾄⾼达100Hz。结构⽰意图见上图。从减少能量消耗的⾓度考虑,也可保留⼀个与作动器并联的传统弹簧,以⽤来⽀持车⾝静载。
主动悬架的⼀个重要特点就是,它要求作动器所产⽣的⼒能够很好地跟踪任何⼒控制信号。因此,它为控制律的选择提供了⼀个⼴泛的设计空间,即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。近⼆⼗年来,有⼤量关于主动悬架的研究论⽂及专题回顾⽂献发表。研究结果表明,主动悬架能够在不同路⾯情况及⾏驶条件下显著地提⾼车辆性能。
主动悬架的研制⼯作起始于⼋⼗年代。Lotus 制造了第⼀辆装有主动悬架的样车。其系统的响应可达30Hz,它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车⾝姿态控制提⾼约35%。还有⼀些主动悬架实施的例⼦,
如Lotus Turbo Esprit、Damlar Benz的试验样机系统、BMW 和Ford等。然⽽,由于这些主动悬架系统具有的⾼成本、⾼能耗、增加的重量及复杂程度,使主动悬架仅限于样车及⼀些赛车等有限的应⽤上。
结构上,有限带宽主动悬架通常由作动器与⼀个普通弹簧串联后,再与⼀个被动阻尼器并联构成,见上图。这种系统在低频时(⼀般⼩于5或6赫兹)采⽤主动控制,⽽⾼于这个频率时,控制阀不再响应,系统特性相当于传统的被动悬架,⽽被动悬架在⾼频时的效果也⽐较好。
由于有限带宽主动悬架作动器仅需在⼀窄带频率范围内⼯作,所以它降低了系统的成本及复杂程度,⽐全主动悬架便宜得多。尽管如此,它的主动控制仍然覆盖了主要的车⾝振动,包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围,改善了车⾝共振频率附近的⾏驶性能,提⾼了对车⾝姿态的控制,性能可达到与全主动系统很接近的程度。
就实⽤性及商业竞争⼒⽽⾔,有限带宽主动悬架的应⽤前景较好。专家普遍认为采⽤⽓液控制慢主动系统在商⽤领域最有发展前途,但若想在今后⼏年内有重⼤的发展,还得要求在电液阀技术⽅⾯有⼤的突破来降低成本。已有⼀些装有该类悬架的车辆投⼊市场,如Nissan Infiniti Q45和Toyato Celica等。两个有限带宽主动悬架系统实施⽅案见下图。奥迪起诉蔚来侵权
实际中限制了主动悬架在商⽤领域发展的因素,按其重要程度可排列为:造价;能量消耗;增加的重汽车违章记录
小鹏汽车 网约车量;安全性和可靠性。另外,⼀些功能稍差但造价低得多的可控⼦系统将继续得到⼯业界的关注。这些⼦系统有连续可变阻尼器、侧倾控制和车⾼控制系统。其实,如果这三个⼦系统能够被运⽤并且结合得⽐较好的话,它们能够共同完成⼀个有限频带宽度系统所能提供的⼤部分功能,但造价和能量消耗却可能低很多。
三菱汽车suv4WD和AWD
近年来,SUV、⽪卡、⼩型⾯包车以及旅⾏车都在不断的研究适于湿滑路⾯⾏驶的传动系统,也取得了很⼤的成效。这些措施包括四轮驱动、全轮驱动以及牵引控制系统,这些林林种种的措施⼜有些什么不同呢?
4WD(四轮驱动)通过低⽐率的传动装置来帮助汽车克服在泥泞和雪地上的打滑,就如同在越野(off-road)、多岩⽯地形以及起伏的⼩⼭丘上驾驶⼀般。这些汽车必须在停下或者低速⾏驶的时候进⾏低⽐率传动的换档,并且换档是通过⼀根排挡杆或者按钮来进⾏的。
⽽ AWD 已经变得和 4WD ⼏乎⼀样了,唯⼀的区别就在于 AWD ⽐ 4WD 少了低⽐率的传动装置,不过 AWD 仍然提供在湿滑路⾯、恶劣天⽓以及轻微越野路⾯的牵引能⼒。但实际情况是,对⼀辆车的越野能⼒起决定性作⽤的是车辆的离地⾼度⽽⾮AWD 能⼒。所有的 AWD 系统是全时四轮驱动的,这也就意味着你不⽤进⾏ 2 轮驱动或者全轮驱动模式的转换。
牵引控制系统对于 4WD 和 AWD 来说是⼀个折中的选择,他的价格较另外⼆者都便宜,通常都⽤在两轮驱动的汽车上,⽬的是保证驱动轮可以获得最⼤的牵引⼒。如果系统检测到其中的⼀个驱动轮发⽣打滑,它会⾃动地对那个车轮施加⼀些制动⼒,甚⾄减⼩引擎的动⼒。这样车⼦会⽴刻停⽌滑动接着以更⼤的动⼒输送给驱动轮。在多数情况下,它可以给汽车提供⾜够的牵引⼒,但如果是两个驱动轮都打滑,那牵引控制系统也⽆能为⼒了。
哪套系统适合你取决于你的车⼦在何种路路况下⾏驶以及你能够花费多少钱。在⾬地和轻微的雪地上⾏驶,牵引控制系统和AWD 都能很好的⼯作,AWD 对于⼤多数雪地等级公路、森林、沙漠或者泥泞道路都能应付⾃如,当然这不包括乱⽯嶙峋、很深的沙地以及陡峭的斜坡。如果对⼈迹罕⾄的路⾯感兴趣或者喜欢挑战严峻的道路,那最好还是选择 AWD。
4WD 和 AWD 的种类
不同的系统有很多的赞成和反对意见,⽽事实上⼈们很容易混淆了他们的区别,⽽⼚商往往给他们的
系统⼀个特别的叫法,这样做是为了突出他们的车⼦具备某种特别的能⼒。其实,所有的系统可以分为以下⼏种。
永久四轮驱动或全轮驱动:具备这套全时系统的SUV、⽪卡、⼩型⾯包车以及旅⾏车,他们不断的调整提供给四轮的动⼒输出。
为了获得最⼤的牵引⼒,中央差速器通常是锁死的,然后平均的分配动⼒给四个轮⼦,在某些系统中这是⾃动的,⽽在其他的系统中必须通过驾驶员⼿动的锁死。在⼤多数系统都是采⽤可变中央差速器,他可以把动⼒分配给最需要的驱动轮上。宝马的X5和奔驰的M系列都采⽤四轮牵引控制系统,他们都可以取得类似的效果:减⼩车轮的空转以及把最⼤的牵引⼒提供给车轮。
⾃动四轮驱动或全轮驱动:⼤部分的SUV都采⽤这种模式,采⽤这套系统的车⼦通常都运⾏在两轮驱动的模式下(或者前轮或者后轮,这取决于车型),⽽四轮驱动或全轮驱动模式则由系统⾃⾏判断。变成全轮驱动后,系统⾃动的分配牵引⼒给四个车轮,并且根据前后车轴的需要改变前后牵引⼒的⽐例,在⼤多
数情况下,这是通过侦测到打滑的车轮做出判断的。⽽更加⾼级的车型是通过安装了软件的⾏车电脑来进⾏四轮驱动的转换的,并且是在车轮开始打滑就⽴刻动作。⾃动四轮驱动或全轮驱动系统较永久四轮驱动或全轮驱动的优势在于它不必使整个动⼒传动系统不停的处于⼯作状态。
可选择四轮驱动系统:在少数SUV中采⽤,这种类型的系统允许驾驶员在⼏种模式中选择,包括以上介绍的两种模式、两轮驱动模式以及分时四轮驱动模式。
分时四轮驱动:⼀般在SUV和⽪卡中采⽤,这种类型需要驾驶员⼿动选择两轮驱动和四轮驱动模式,转换通过⼀根操纵杆或者按钮来进⾏。⽬前这种系统都允许你在驾驶中进⾏模式转换。不过四轮驱动模式不适合在⼲路上使⽤,否则会有翻车的危险。
后轮随动转向
雪铁龙车采⽤的四轮独⽴悬挂及后轮随动转向技术两项领先世界的专利技术,除能够有效衰减路⾯不平产⽣的震动,保证优秀的驾驶稳定性能外,也使车辆在转弯时能够根据当前车速决定车辆的过度转向或不⾜转向,这也是⼤家普遍觉得雪铁龙产品在转弯时抓地性好、不易侧倾或甩尾的主要原因。
现代汽车转向系统的发展趋势
改⾰开放以来,我国汽车⼯业发展迅猛。作为汽车关键部件之⼀的转向系统也得到了相应的发展,基本已形成了专业化、系列化⽣产的局⾯。有资料显⽰,国外有很多国家的转向器⼚,都已发展成⼤规模⽣产的专业⼚,年产超过百万台,垄断了转向器的⽣产,并且销售点遍布了全世界。
1 现代汽车转向装置的设计趋势
1.1 适应汽车⾼速⾏驶的需要
从操纵轻便性、稳定性及安全⾏驶的⾓度,汽车制造⼴泛使⽤更先进的⼯艺⽅法,使⽤变速⽐转向器、⾼刚性转向器。“变速⽐和⾼刚性”是⽬前世界上⽣产的转向器结构的⽅向。
1.2 充分考虑安全性、轻便性
随着汽车车速的提⾼,驾驶员和乘客的安全⾮常重要,⽬前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置,如防碰撞安全转向柱、安全带、安全⽓囊等,并逐步推⼴。从⼈类⼯程学的⾓度考虑操纵的轻便性,已逐步采⽤可调整的转向管柱和动⼒转向系统。
1.3 低成本、低油耗、⼤批量专业化⽣产÷
随着国际经济形势的恶化,⽯油危机造成经济衰退,汽车⽣产愈来愈重视经济性,因此,要设计低成本、低油耗的汽车和低成本、合理化⽣产线,尽量实现⼤批量专业化⽣产。对零部件⽣产,特别是转向器的⽣产,更表现突出。
1.4 汽车转向器装置的电脑化
汽车的转向器装置,必定是以电脑化为唯⼀的发展途径。
2 现代汽车转向装置的发展趋势
2.1 现代汽车转向装置的使⽤动态
随着汽车⼯业的迅速发展,转向装置的结构也有很⼤变化。汽车转向器的结构很多,从⽬前使⽤的普遍程度来看,主要的转向器类型有4种:有蜗杆肖式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(RP型)。这四种转向器型式,已经被⼴泛使⽤在汽车上。
据了解,在世界范围内,汽车循环球式转向器占45%左右,齿条齿轮式转向器占40%左右,蜗杆滚轮式转向器占10%左右,其它型式的转向器占5%。循环球式转向器⼀直在稳步发展。在西欧⼩客车中,齿条齿轮式转向器有很⼤的发展。⽇本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的⽐重越来越⼤,⽇本装备不同类型发动机的各类型汽车,采⽤不同类型转向器,在公共汽车中使⽤的循环球式转向器,
已由60年代的62.5%,发展到现今的100%了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。⼤、⼩型货车⼤都采⽤循环球式转向器,但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车⽤循环球式转向器占65%,齿条齿轮式占 35%。
综合上述对有关转向器品种的使⽤分析,得出以下结论:
.循环球式转向器和齿轮齿条式转向器,已成为当今世界汽车上主要的两种转向器;⽽蜗轮#0;蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器,正在逐步被淘汰或保留较⼩的地位。
.在⼩客车上发展转向器的观点各异,美国和⽇本重点发展循环球式转向器,⽐率都已达到或超过90%;西欧则重点发展齿轮齿条式转向器,⽐率超过50%,法国已⾼达95%。
.由于齿轮齿条式转向器的种种优点,在⼩型车上的应⽤(包括⼩客车、⼩型货车或客货两⽤车)得到突飞猛进的发展;⽽⼤型车辆则以循环球式转向器为主要结构。
2.2 循环球式转向器特点
.循环球式转向器的特点是:效率⾼,操纵轻便,有⼀条平滑的操纵⼒特性曲线。
.布置⽅便。特别适合⼤、中型车辆和动⼒转向系统配合使⽤;易于传递驾驶员操纵信号;逆效率⾼、回位好,与液压助⼒装置的动作配合得好。哈弗m4报价
.可以实现变速⽐的特性,满⾜了操纵轻便性的要求。中间位置转向⼒⼩、且经常使⽤,要求转向灵敏,因此希望中间位置附近速⽐⼩,以提⾼灵敏性。⼤⾓度转向位置转向阻⼒⼤,但使⽤次数少,因此希望⼤⾓度位置速⽐⼤⼀些,以减⼩转向⼒。由于循环球式转向器可实现变速⽐,应⽤正⽇益⼴泛。
.通过⼤量钢球的滚动接触来传递转向⼒,具有较⼤的强度和较好的耐磨性。并且该转向器可以被设计成具有等强度结构,这也是它应⽤⼴泛的原因之⼀。
.变速⽐结构具有较⾼的刚度,特别适宜⾼速车辆车速的提⾼。⾼速车辆需要在⾼速时有较好的转向稳定性,必须保证转向器具有较⾼的刚度。
.间隙可调。齿条齿扇副磨损后可以重新调整间隙,使之具有合适的转向器传动间隙,从⽽提⾼转向器寿命,也是这种转向器的优点之⼀。
我国的转向器⽣产,除早期投产的解放牌汽车⽤蜗杆#0;滚轮式转向器,东风汽车⽤蜗杆肖式转向器之外,其它⼤部分车型都采⽤循环球式结构,并都具有⼀定的⽣产经验。⽬前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器,并已在第⼆代换型车上普遍采⽤了循环球式转向器。由此看出,我国的转向器也在向⼤量⽣产循环球式转向器发展。
2.3 转向器⽣产专业化
循环球式转向器在国外实现了专业化⽣产,同时以专业⼚为主、⼤⼒进⾏试验和研究,⼤⼤提⾼了产品的产量和质量。在⽇本“精⼯”(NSK)公司的循环球式转向器就以成本低、质量好、产量⼤,逐步占领⽇本市场,并向全世界销售它的产品。德国ZF 公司也作为⼀个⼤型转向器专业⼚著称于世。它从1948年开始⽣产ZF型转向器,年产各种转向器200多万台。还有⼀些⽐较⼤的转向器⽣产⼚,如美国德尔福公司SAGINAW分部;英国BURM#0;AN公司都是⽐较有名的专业⼚家,都有很⼤的产量和销售⾯。专业化⽣产已成为⼀种趋势,只有⾛这条道路,才能使产品质量⾼、产量⼤、成本低,在市场上有竞争⼒。
2.4动⼒转向是发展⽅向
动⼒转向系统的应⽤⽇益⼴泛,不仅在重型汽车上必须装备,在⾼级轿车上应⽤的也较多,在中型汽车上的应⽤也逐渐推⼴。主要是从减轻驾驶员疲劳,提⾼操纵轻便性和稳定性出发。虽然带来成本较⾼和结构复杂等问题,但由于优点明显,还是得到很快的发展。
动⼒转向有3种形式:整体式、半分置式及联阀式动⼒转向结构。⽬前3种形式各有特点,发展较快,整体式多⽤于前桥负荷3~8t汽车,联阀式多⽤于前桥负荷5#0;18t汽车,半分置式多⽤于前桥负荷6t以上到超重型汽车。
从发展趋势上看,国外整体式转向器发展较快,⽽整体式转向器中转阀结构是⽬前发展的⽅向。
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