未來(lái)載重車(chē)輛懸掛裝置新技術(shù)研究

苗政　姚毅 郝俊楠

【摘要】本文從懸掛裝置對(duì)載重車(chē)輛的重要性入手，介紹了當(dāng)今載重車(chē)輛懸掛裝置現(xiàn)狀，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，引出當(dāng)今車(chē)輛懸掛裝置新技術(shù)，并分析了未來(lái)載重車(chē)輛采用懸掛裝置新技術(shù)的可行性。

【關(guān)鍵詞】懸掛裝置；現(xiàn)狀；電控

一、懸掛裝置的功用及重要性

（一）懸掛裝置的功用

懸掛裝置的功用是將車(chē)輪所受的各種力和力矩傳遞給車(chē)架和車(chē)身，并能吸收、緩和路面?zhèn)鱽?lái)的振動(dòng)和沖擊，減少駕駛室內(nèi)噪聲，增加駕駛員的舒適性，以及保持車(chē)輛良好的穩(wěn)定性和行駛平順性。另外，懸掛系統(tǒng)能配合車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，當(dāng)車(chē)輛在不同路況作加速、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)時(shí)，能提供足夠的安全性，保證操縱不失控。懸掛系統(tǒng)除使車(chē)輪與地面完全貼合外，還保證了車(chē)輪正確的定位，從而使車(chē)輛操縱性能得以完全發(fā)揮。

（二）懸掛裝置對(duì)載重車(chē)輛的重要性

載重車(chē)輛是重要的運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)地方的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著不可替代的作用，盡可能降低駕駛員的疲勞程度，保證駕駛員具有最大的體力，保證物資、車(chē)輛的完整無(wú)損。因此，行駛平順性和舒適性就成了衡量載重車(chē)輛的重要指標(biāo)。而行駛平順性和舒適性又與懸掛裝置的特性息息相關(guān)。因此世界各國(guó)的載重車(chē)輛均采用了比較優(yōu)秀的懸掛裝置。

二、當(dāng)今載重車(chē)輛懸掛裝置現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)分析

現(xiàn)在世界各國(guó)的載重車(chē)輛大都采用傳統(tǒng)的懸掛裝置。傳統(tǒng)的懸掛裝置是由彈簧、減振器、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成，由于這種懸掛是由外力驅(qū)動(dòng)而起作用的，所以也稱為從動(dòng)懸掛裝置。從動(dòng)懸掛裝置分為兩種型式：

（一）非獨(dú)立懸掛

這種懸掛以剛性梁橫貫車(chē)體下方，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，但舒適性差、結(jié)構(gòu)不緊湊，在現(xiàn)代載重車(chē)輛中已很少使用。

（二）獨(dú)立懸掛

這種懸掛中，車(chē)輪是以獨(dú)立的連桿機(jī)構(gòu)來(lái)控制，可以單獨(dú)隨路況變化運(yùn)動(dòng)而不影響整個(gè)車(chē)身，增加引行駛的平順性、安全性。因此，獨(dú)立式懸掛被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代載重車(chē)輛上。但是獨(dú)立懸掛也存在著保養(yǎng)維修不便，車(chē)輪外傾角與輪距變化較大，輪胎磨損較嚴(yán)重等缺點(diǎn)。一般行駛時(shí)需要柔軟一點(diǎn)的懸掛以求舒適感，當(dāng)急轉(zhuǎn)彎及制動(dòng)時(shí)又需要硬一點(diǎn)的懸掛以求穩(wěn)定性，兩者之間有矛盾。一成不變的懸掛裝置無(wú)法滿足這種矛盾的需求，只能采取折中的方式去解決。

三、電控空氣懸掛系統(tǒng)

隨著電子技術(shù)革命的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制也滲入到了懸掛裝置的設(shè)計(jì)中，產(chǎn)生了所謂的電控懸掛裝置。比較常見(jiàn)的是電控空氣懸掛系統(tǒng)。它采用一種以力抑力的方式來(lái)抑制路面對(duì)車(chē)身的沖擊力及車(chē)身的傾斜力，具有控制車(chē)身運(yùn)動(dòng)的功能。當(dāng)車(chē)輛制動(dòng)或拐彎時(shí)的慣性引起彈簧變形時(shí)，電控懸掛會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與慣力相對(duì)抗的力，減少車(chē)身位置的變化。

（一）電控空氣懸掛系統(tǒng)的組成

1.空氣彈簧

在空氣懸掛中，空氣彈簧替代了傳統(tǒng)懸掛中的螺旋彈簧?？諝鈴椈芍杏幸粋€(gè)橡膠和塑料合成的空腔，夾在彈簧下部的活塞上。端蓋固定在皮腔頂部，空氣彈簧閥也固定在端蓋內(nèi)。空氣彈簧通過(guò)充氣或放氣來(lái)保證不變的離地高度。空氣彈簧安裝在下擺臂和車(chē)架橫梁之間。空氣彈簧下端用夾子連在下擺臂上，上端安在橫梁上的彈簧座上。

2.空氣彈簧閥

空氣彈簧閥安在空氣彈簧頂部。這個(gè)閥是電磁滑閥，通常是關(guān)閉的。當(dāng)氣閥線圈通電時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)將空氣彈簧的空氣通道打開(kāi)。這時(shí)，空氣彈簧進(jìn)氣或放氣。

3.空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)中的單活塞在曲軸和連桿的作用下在氣缸內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)。壓縮機(jī)輸入端連接電源可使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。裝有硅膠的干燥器可除去系統(tǒng)內(nèi)空氣中的水分，安裝在壓縮機(jī)上。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)空氣彈簧需要進(jìn)氣以維持離地高度時(shí)，空氣壓縮機(jī)工作。當(dāng)需要從空氣彈簧中放氣時(shí)，空氣彈簧閥必須同時(shí)通電，壓縮機(jī)關(guān)閉。

4.壓縮機(jī)繼電器

壓縮機(jī)繼電器通電時(shí)，可通過(guò)與壓縮機(jī)輸入端相連的繼電器觸點(diǎn)提供電源，繼電器斷點(diǎn)時(shí)，觸點(diǎn)打開(kāi)壓縮機(jī)電路。

5.控制模塊

控制模塊是控制壓縮機(jī)、通氣閥和空氣彈簧閥的微處理機(jī)，用以控制空氣彈簧內(nèi)的空氣量，保持一定的離地高度。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，控制模塊打開(kāi)指示燈，提醒駕駛員。控制模塊還具備故障診斷能力。

6.開(kāi)關(guān)

開(kāi)關(guān)可打開(kāi)控制模塊電路的電源。當(dāng)空氣懸掛工作或其它系統(tǒng)工作時(shí)，必須關(guān)閉開(kāi)關(guān)。

7.高度傳感器

在空氣懸掛系統(tǒng)中，在下擺臂與車(chē)架橫梁之間安裝有兩個(gè)高度傳感器。每個(gè)高度傳感器上端有一個(gè)磁性滑閥。當(dāng)車(chē)輛標(biāo)準(zhǔn)高度發(fā)生變化時(shí)，滑閥在傳感器下殼內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。傳感器下殼內(nèi)有兩個(gè)電控開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)通過(guò)電線束與控制模塊相連。當(dāng)離地高度正常時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉，控制模塊接收到正常信號(hào)。如果磁性滑閥上移，超高開(kāi)關(guān)打開(kāi)，控制模塊收到信號(hào)后會(huì)打開(kāi)相應(yīng)的空氣彈簧閥和通氣閥，空氣彈簧放氣，改正超高離地間隙。磁性滑閥的下移使超高開(kāi)關(guān)關(guān)閉，欠高開(kāi)關(guān)打開(kāi)。控制模塊收到信號(hào)后，使壓縮機(jī)繼電器通電，開(kāi)動(dòng)壓縮機(jī)，打開(kāi)相應(yīng)的空氣彈簧閥，空氣彈簧充氣，改正欠高的離地間隙。

8.報(bào)警燈

當(dāng)控制模塊察覺(jué)到系統(tǒng)有故障時(shí)，控制模塊會(huì)打開(kāi)報(bào)警燈，告訴駕駛員出現(xiàn)問(wèn)題。

（二）電控空氣懸掛系統(tǒng)的工作

當(dāng)高度傳感器給控制模塊傳遞一個(gè)抬高車(chē)輛的命令，其他輸入命令可接受時(shí)，控制模塊使壓縮機(jī)線圈接地，壓縮機(jī)開(kāi)動(dòng)，同時(shí)打開(kāi)相應(yīng)的空氣彈簧閥給空氣彈簧充氣；如果高度傳感器將車(chē)輛下降信號(hào)傳給控制器，其他輸入命令可接受時(shí)，控制模塊打開(kāi)通氣閥和相應(yīng)的空氣彈簧閥。這時(shí)，空氣彈簧放氣，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)車(chē)高為止。高度傳感器發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)車(chē)高信號(hào)，使控制模塊關(guān)閉放氣閥和空氣彈簧閥。

（三）電控空氣懸掛系統(tǒng)的特點(diǎn)

較低的固有頻率提高了車(chē)輛的行車(chē)平穩(wěn)性；車(chē)身高度可調(diào)使得車(chē)輛的地板高度隨載荷變化，基本保持不變；空氣彈簧壽命長(zhǎng)，質(zhì)量小、噪聲低；延長(zhǎng)車(chē)胎和剎車(chē)片的使用壽命；延長(zhǎng)了整車(chē)的使用壽命；充分吸收對(duì)路面的破壞性振動(dòng)；駕駛員不易疲勞，增加了行車(chē)安全性；維修工作量減少，載貨量增大。

四、未來(lái)載重車(chē)輛采用懸掛裝置新技術(shù)的可行性分析

為了提高載重車(chē)輛零部件的維修性、通用性，縮短車(chē)型研發(fā)時(shí)間，采用家用轎車(chē)廠生產(chǎn)的底盤(pán)零部件已成為大勢(shì)所趨。因此采用家用轎車(chē)的新技術(shù)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)上會(huì)越來(lái)越成熟。未來(lái)載重車(chē)輛采用電控空氣懸掛系統(tǒng)是可行的，這也是未來(lái)載重車(chē)輛懸掛裝置的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐·諾里斯.懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)[M].吉林：吉林科學(xué)技術(shù)出版社.1998。