可调节悬架系统技术综述

◎刘洋

可调节悬架系统技术综述

◎刘洋

传统的被动悬架具有固定的悬架刚度和阻尼系数，设计的出发点是在满足汽车平顺性和操纵稳定性之间进行折衷。被动悬架在设计和工艺上得到不断改善，实现了低成本、高可靠性的目标，但无法彻底解决平顺性和操纵稳定性之间的矛盾。20世纪50年代产生了主动悬架的概念，这种悬架在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼。它能够根据悬架质量的加速度，主动地控制汽车的振动，能同时满足平顺性要求和操纵稳定性要求。自20世纪70年代以来，随着电液控制、计算机技术的发展，传感器、微处理器以及电、液控制元件制造技术的提高以及成本的降低，出现了能够根据汽车行驶的路面、工况和载荷等情况来控制自身工作状态，使汽车的平顺性和操纵稳定性达到最佳的可调节悬架系统。

可调节悬架系统国内外发展概况

随着国内汽车工业的发展以及研发技术的不断提高，对于可调节悬架系统的研究也逐渐增多。厦门金龙、丹东黄海等客车厂家生产的大型铰接BRT城市客车均采用了一种新配置——电子控制空气悬架（ECAS系统），其通过自动调节可时车辆保持不同的高度，并对两个高度进行编程记忆，同时通过参数设置，可以减少空气的消耗。同时，国内的许多高校也开始了对可调节悬架系统的研究，但是研究方向多集中于可调节悬架系统控制方法的研究。

伴随着汽车工业技术的发展，以及消费者对汽车操纵稳定性以及舒适性要求的不断提高，中国及全球对可调节悬架系统的研究得到越来越多的重视，呈稳定上升的趋势，显示了全球在可调节悬架系统的快速发展以及当前大环境下愈来愈激烈的市场竞争。在2000～2005年，专利申请量呈现出明显的上升趋势，在2006～2010年期间，此领域的专利申请量较前几年明显增加，从2011年开始，专利申请量呈现出下降趋势，但是并不是代表此领域已经进入发展的末期，而是由于可调节悬架系统的结构已经趋于成熟和稳定，专利申请和研究的热点转向控制系统的研究以及核心零部件的研究。然而，相较于本领域在全球的发展状况而言，我国在此领域的研究还尚处于起步阶段，专利申请量在全球专利申请量中只占很少的比重，还有很大的发展空间。

除了汽车工业发达的欧、美、日等经济技术发达的国家或地区对此领域的投入了极大的精力进行研究之外，我们不难看出亚洲国家，如中、韩等国也对此领域加大了研发精力。

可调节悬架系统关键技术解析

空气式可调节悬架系统是以空气弹簧为弹性元件，利用气体的可压缩性实现其弹性作用的，压缩气体的气压能够随载荷和道路条件变化而进行自动调节，不论是满载还是空载，整车的高度不会变化，可大大提高乘坐的舒适性。目前国外在高级大客车上几乎全部使用了空气悬架，重型载货车使用空气悬架的比例也已达到80%以上。空气可调节悬架系统在组成上，主要由控制电脑、空气泵、储压罐、气动前后减震器和空气分配器等部件，主要用途就是控制车身的水平运动，调节车身的水平运动，调节车身的水平高度以及调节减震器的软硬程度。通常来讲，装备空气式可调节悬架的车型前轮和后轮的附近都会设有离地距离传感器，按离地距离传感器的输出信号，行车电脑会判断出车身高度变化，再控制空气压缩机和排气阀门，使弹簧自动压缩或伸长，从而降低或升高底盘离地间隙，以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过性。

以韩国万都株式会社的空气式悬架系统为例，韩国万都株式会社是韩国现代汽车的一级配套商，同时也是美国通用、福特以及克莱斯勒三大整车厂的供货企业，主要生产汽车悬挂系统以及底盘各模块。其主要技术方案如下：ECU根据汽车运行时的工况以及压力传感器130检测到的压力，控制单向阀192和194的开启和关闭，调节减振器100运行时的阻尼力，从而保证汽车行驶过程中的操纵稳定性和舒适性均衡。

液压式可调节悬架主要是根据悬架的质量和加速度等，利用液压部件主动地控制汽车的振动。

以罗伯特·博世有限公司的液压式可调节悬架系统为例，其主要技术方案如下：减振器（2、3、4、5）具有至少一个用于对压力级的硬度进行调节的第一阀和至少一个用于对拉力级的硬度进行调节的第二阀，其中在所述减震器的通过所述特定的机动车车身运动产生的压力负荷之前切换所述第一阀用于改变尤其提高所述压力级的硬度并且在随后进行的压力加荷的过程中额外地切换所述第二阀用于改变尤其提高所述拉力级的硬度，或者其中在所述减震器的通过所述特定的机动车车身运动产生的拉力负荷之前切换所述第二阀用于改变尤其提高所述拉力级的硬度并且在随后进行的拉力加荷的过程中切换所述第一阀用于改变尤其是提高所述压力级的硬度。

通过调节四个减振器相关阀开启的程度，可以调节减振器的阻尼特性，从而可以显著改变车辆在启动时的后蹲、制动时的点头以及汽车转弯时车身的侧倾。

经过多年的发展，可调节悬架系统领域一直随着消费者对汽车操纵稳定性以及舒适性要求的不断提高而不断发展和进步。目前来说，尽管空气式可调节悬架、液压式可调节悬架系统以及电磁式可调节悬架系统占据了可调节悬架领域的绝大多数，但是，人类的进步是永无止境的，汽车研发人员总是在不断地对现有的技术进行改进，以满足人们不断提高的需求，比如通过调节悬架系统中衬套的刚度来改善汽车的动力学性能，以及通过磁流变液悬架同时满足操纵稳定性和舒适性的要求。

（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心）