汽車懸架及其液壓液力系統(tǒng)

1、汽車液壓與液力傳動(dòng)Vehicle hydraulic drive Technology教師：陳澤宇東北大學(xué)專業(yè)課Partnine汽車懸架架及其液液壓液力力系統(tǒng)Automobile suspensionand itshydraulicsystem 1主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理2油氣彈簧簧與液力力減振器器3344Contents汽車懸架架系統(tǒng)概概述主動(dòng)懸架架控制系系統(tǒng)第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)9.1懸架系統(tǒng)統(tǒng)概述汽車懸架架的發(fā)展展1933年美國(guó)國(guó)費(fèi)爾斯斯通公司司研制成成了空氣氣彈簧懸懸架。1580年載客客四輪馬馬車已經(jīng)經(jīng)使用可可以減震震的彈簧簧懸架。1900年第一個(gè)個(gè)汽車減減振器

2、出出現(xiàn)在奧奧茲莫比比爾轎車車上。1921年英國(guó)國(guó)利蘭汽汽車公司司生產(chǎn)第第1個(gè)使使用扭桿桿彈簧懸懸架的汽汽車。同年門(mén)羅羅公司研研制了雙雙向筒液液壓減振振器。9.1懸架系統(tǒng)統(tǒng)概述汽車懸架架的發(fā)展展1934年通用用汽車公公司采用用了前螺螺旋彈簧簧獨(dú)立懸懸架。1938年通用用在別克克汽車上上第一次次將螺旋旋彈簧應(yīng)應(yīng)用在后后懸架。大衛(wèi).別克(DavidBuick)威廉.杜蘭特(WilliamDurant)1950年福特特汽車公公司的麥麥弗遜制制成了麥弗遜式式獨(dú)立懸架架。第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)9.1懸架系統(tǒng)統(tǒng)概述汽車懸架架的發(fā)展展1984年林肯肯大陸轎轎車開(kāi)始始采用空空氣懸掛掛系統(tǒng)。19

3、56年英國(guó)國(guó)利蘭、法國(guó)雪雪鐵龍使使用液壓壓懸掛。1987年日本本田公司司推出采采用空氣氣彈簧的的主動(dòng)懸懸架第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)9.1懸架系統(tǒng)統(tǒng)概述汽車懸架架的作用用汽車懸架架是車架架或車身身與車轎轎之間的的傳力連連接裝置置緩和車輛輛受到來(lái)來(lái)自路面面的沖擊擊力；衰減由于于彈性系系統(tǒng)引起起的振動(dòng)動(dòng)；將輪胎所所受側(cè)向向力、縱縱向力傳傳遞至車車身；使車輪和和車身保保持幾何何關(guān)系。第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)9.1懸架系統(tǒng)統(tǒng)概述汽車懸架架的基本本結(jié)構(gòu)懸架一般般由彈性性元件、導(dǎo)向裝裝置、減減振器和和橫向穩(wěn)穩(wěn)定桿等等組成。彈性元件件緩緩和沖擊擊減振器衰衰減振動(dòng)動(dòng)橫向穩(wěn)定定桿防

4、防止車車身過(guò)度度橫向傾傾斜導(dǎo)向裝置置車車輪與與車身正正確的相相對(duì)位置置各部分功功能第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)傳傳遞側(cè)側(cè)向與縱縱向力圖9-1 懸架架系統(tǒng)基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)9.1懸架系統(tǒng)統(tǒng)概述汽車懸架架的分類類非獨(dú)立懸懸架按汽車導(dǎo)導(dǎo)向裝置置分類獨(dú)立懸架架車橋做成成斷開(kāi)的的，每側(cè)側(cè)車輪可可以單獨(dú)獨(dú)的通過(guò)過(guò)彈性元元件與車車架或車車身連接接。第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)9.1懸架系統(tǒng)統(tǒng)概述汽車懸架架的分類類按控制能能力分類類被動(dòng)懸架架 /從從動(dòng)懸懸架傳統(tǒng)懸架架系統(tǒng)使使用定剛剛度彈簧簧和定阻阻尼系數(shù)數(shù)減震器器，一旦旦參數(shù)選選定，在在行駛過(guò)過(guò)程中不不能進(jìn)行行調(diào)節(jié)。半從動(dòng)懸懸架通過(guò)操縱縱減

5、振器器節(jié)流口口開(kāi)閉來(lái)來(lái)手動(dòng)改改變阻尼尼半主動(dòng)懸懸架由ECU代替手手動(dòng)來(lái)改改變懸架架阻尼由ECU動(dòng)態(tài)地地調(diào)整彈彈簧剛度度和減震震器的阻阻尼。電控空氣氣懸架電控油氣氣懸架電控液壓壓懸架主動(dòng)懸架架電控懸架架第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)9.1懸架系統(tǒng)統(tǒng)概述主動(dòng)懸架架的功能能負(fù)載在規(guī)規(guī)定的范范圍內(nèi)如如何變化化，汽車車高度均均保持一一定提高車輛輛的操縱縱穩(wěn)定性性，控制制車身姿姿態(tài)車高調(diào)節(jié)節(jié)功能高速行駛駛時(shí)車身身高度降降低不平路面面行駛時(shí)時(shí)車身高高度升高高減震器阻阻尼力與與彈簧剛剛度控制制功能提高舒適適性第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)除了具備備被動(dòng)懸懸架的所所有功能能之外，主動(dòng)懸懸架還

6、額額外地具具備以下下功能：9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理主動(dòng)懸架架的組成成第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)主動(dòng)懸架架除了具具有普通通懸架的的基本組組成部分分之外，還包括括傳感器器、懸架架控制系系統(tǒng)ECU和執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)。傳感器車高傳感感器、車車速傳感感器、加加速度傳傳感器、轉(zhuǎn)向盤(pán)盤(pán)轉(zhuǎn)角傳傳感器、節(jié)氣門(mén)門(mén)位置傳傳感器等等執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)ECU可調(diào)阻尼尼力減震震器、可可調(diào)節(jié)彈彈簧高度度和彈性性大小的的彈性元元件圖9-2電控空空氣懸架架控制系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理利用傳感感器檢測(cè)測(cè)路面和和車身狀狀態(tài)，通通過(guò)電控控ECU來(lái)控制制懸架系系統(tǒng)的執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)，調(diào)整

7、整剛度、減減振器的的阻尼及車身高度度等參數(shù)，從而使使汽車具具有良好好的舒適適性和操操縱穩(wěn)定定性。第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身高度度控制車身姿態(tài)態(tài)控制路面感應(yīng)應(yīng)控制9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身高度度控制懸架ECU根根據(jù)傳感感器信息息，利用用空氣壓壓縮機(jī)形形成壓縮縮空氣，并將壓壓縮空氣氣送到空空氣懸架架。圖9-3 空氣氣懸架車車高控制制系統(tǒng)油油路圖（空氣式式）9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身高度度控制懸架ECU根根據(jù)傳感感器信息息，利用用空氣壓壓縮機(jī)形形成

8、壓縮縮空氣，并將壓壓縮空氣氣送到空空氣懸架架。圖9-3 空氣氣懸架車車高控制制系統(tǒng)油油路圖（空氣式式）9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身高度度控制懸架ECU根根據(jù)傳感感器信息息，通過(guò)過(guò)電機(jī)控控制液壓壓泵，切切換油路路實(shí)現(xiàn)各各輪舉升升油缸的的升降。圖9-4液壓式式車高控控制系統(tǒng)統(tǒng)油路圖圖（液壓式式）車高上升升9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身高度度控制懸架ECU根根據(jù)傳感感器信息息，通過(guò)過(guò)電機(jī)控控制液壓壓泵，切切換油路路實(shí)現(xiàn)各各輪舉升升油缸的的升降。圖9-4液壓式式車高控控制系

9、統(tǒng)統(tǒng)油路圖圖（液壓式式）車高下降降反轉(zhuǎn)9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身高度度控制無(wú)論是液液壓式還還是空氣氣式懸架架，ECU通通常是根根速度傳傳感器、高度傳傳感器和和點(diǎn)火開(kāi)開(kāi)關(guān)信號(hào)號(hào)來(lái)判斷斷并控制制車高變變化。圖9-5 液壓壓式車高高控制系系統(tǒng)流程程圖（液壓式式）9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身高度度控制通常車身身高度控控制所實(shí)實(shí)現(xiàn)的功功能具體體包括以以下4部部分：高速時(shí)為為減小風(fēng)風(fēng)阻降低低車高車身高度度大幅變變化時(shí)提提高車身身切斷點(diǎn)火火開(kāi)關(guān)后后降低車車高控制車身身的高度度

10、不受乘乘員和裝裝載質(zhì)量量變化的的影響9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)根據(jù)方向向盤(pán)轉(zhuǎn)角角傳感器器和車速速傳感器器信號(hào)，ECU把外側(cè)側(cè)懸架阻阻尼和剛剛度調(diào)節(jié)節(jié)到高層層次。車身姿態(tài)態(tài)控制轉(zhuǎn)向車身身側(cè)傾控控制圖9-6 車身身姿態(tài)控控制原理理圖9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)根據(jù)制動(dòng)動(dòng)燈開(kāi)關(guān)關(guān)與車速速傳感器器信號(hào)，ECU將前懸懸架阻尼尼和剛度度調(diào)節(jié)至至最高層層次。車身姿態(tài)態(tài)控制制動(dòng)點(diǎn)頭頭控制圖9-6 車身身姿態(tài)控控制原理理圖9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸

11、架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身姿態(tài)態(tài)控制根據(jù)車速速傳感器器和節(jié)氣氣門(mén)開(kāi)度度傳感器器信號(hào)，ECU將后懸架架阻尼和和剛度調(diào)調(diào)節(jié)到最最高層次次。起步車身身后仰控控制圖9-6車身姿姿態(tài)控制制原理圖圖9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理基本工作作原理第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)車身路面面感應(yīng)控控制當(dāng)車身高高度在短短時(shí)間劇劇烈變化化時(shí)，ECU將懸架阻阻尼和剛剛度調(diào)節(jié)節(jié)到中層層次。壞路響應(yīng)應(yīng)控制圖9-7 路面面感應(yīng)控控制原理理圖控制方式功能特點(diǎn)工 況懸架的剛度和阻尼普通模式運(yùn)動(dòng)模式低 中 高中 高車速路面感應(yīng)控制高速感應(yīng)車速大于110 kmh 前后車輪關(guān)聯(lián)感應(yīng)車速在30-80 kmh之間，且車高在

12、0.03 s內(nèi)突然變化 壞路感應(yīng)車速在40-100 kmh之間，且車高在0.5 s內(nèi)大幅變化 車速大于100 kmh，且車高在05 s內(nèi)多次大幅變化 9.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理綜合控制制策略第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)表9-1 主動(dòng)動(dòng)懸架綜綜合控制制策略表表19.2主動(dòng)懸架架的組成成與工作作原理綜合控制制策略第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)控制方式功能特點(diǎn)工 況懸架的剛度和阻尼/車身高度普通模式運(yùn)動(dòng)模式低 中 高中 高室身姿態(tài)控制側(cè)傾抑制急轉(zhuǎn)向點(diǎn)頭抑制車速大于60 kmh的制動(dòng)后座抑制車速小于20 kmh的急加速車身高度控制高速感應(yīng)車速大于90 kmhL HL M

13、連續(xù)壞路行駛車速在40-90 kmh之間，且車高持續(xù)0.5 s以上大幅變化L HL M車速大于90 kmh，且車高持續(xù)0.5 s以上大幅變化M / HL M表9-2 主動(dòng)動(dòng)懸架綜綜合控制制策略表表29.3油氣彈簧簧與液力力減震器器油氣彈簧簧第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)在汽車滿滿載和空空載的情情況下都都具有良良好的行行駛平順順性，且且體積小小、質(zhì)量量輕。但但對(duì)氣體體和油液液的密封封要求高高，維護(hù)護(hù)麻煩。圖9-8 油氣氣彈簧油氣彈簧簧具有變變剛度的的特性剛度增大大剛度降低低工作特性性：油壓升升高使氣氣室容積積減少，氮?dú)鈮簤毫ι吒撸河鸵航?jīng)經(jīng)阻尼閥閥流回工工作缸，氮?dú)鈮簤毫ο陆到涤蜌鈴椈?/p>

14、簧還起減減振器的的作用當(dāng)油液流流經(jīng)阻尼尼閥時(shí)，產(chǎn)生阻阻尼力9.3油氣彈簧簧與液力力減震器器液力減震震器第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)液力減振振器的基基本工作作原理是是利用油油液流動(dòng)動(dòng)產(chǎn)生的的阻力來(lái)來(lái)消耗沖沖擊振動(dòng)動(dòng)的能量量。阻尼力來(lái)來(lái)源孔隙與油油液間的的摩擦油液分子子間的內(nèi)內(nèi)摩擦壓縮伸張壓縮行程程減振器器阻尼力力應(yīng)較小小伸張行程程減振器器阻尼力力應(yīng)較大大圖9-9 液力力減振器器工作原原理9.3油氣彈簧簧與液力力減震器器雙作用筒筒式減震震器第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)圖9-10雙雙作用筒筒式減震震器結(jié)構(gòu)構(gòu)圖雙向作用用筒式減減振器有有三個(gè)同同心鋼筒筒:防防塵罩、儲(chǔ)油缸缸筒和工

15、工作缸筒筒。液壓控制制閥流通閥補(bǔ)償閥壓縮閥伸張閥為普通單單向閥，其彈簧簧很弱屬于卸載載閥，其其彈簧預(yù)預(yù)緊力較較大9.3油氣彈簧簧與液力力減震器器雙作用筒筒式減震震器第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)圖9-10雙雙作用筒筒式減震震器結(jié)構(gòu)構(gòu)圖雙向作用用筒式減減振器有有三個(gè)同同心鋼筒筒:防防塵罩、儲(chǔ)油缸缸筒和工工作缸筒筒。液壓控制制閥流通閥補(bǔ)償閥壓縮閥伸張閥為普通單單向閥，其彈簧簧很弱屬于卸載載閥，其其彈簧預(yù)預(yù)緊力較較大9.3油氣彈簧簧與液力力減震器器雙作用筒筒式減震震器第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)拉伸行程程圖9-10雙雙作用筒筒式減震震器結(jié)構(gòu)構(gòu)圖壓縮行程程9.3油氣彈簧簧與液力力

16、減震器器雙作用筒筒式減震震器第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)壓縮行程程圖9-11雙雙作用筒筒式減震震器壓縮縮行程流通閥打打開(kāi)壓縮閥打打開(kāi)大部分液液壓油沿沿流通閥閥進(jìn)入有有桿腔少部分液液壓油頂頂開(kāi)壓縮縮閥進(jìn)入入儲(chǔ)油缸缸筒9.3油氣彈簧簧與液力力減震器器雙作用筒筒式減震震器第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)伸張行程程圖9-11雙雙作用筒筒式減震震器伸張張行程壓縮行程程補(bǔ)償閥打打開(kāi)伸張閥打打開(kāi)有桿腔中中的液壓壓油沿伸伸張閥進(jìn)進(jìn)入無(wú)桿桿腔儲(chǔ)油缸筒筒中的液液壓油頂頂開(kāi)補(bǔ)償償閥被吸吸入無(wú)桿桿腔伸張閥彈彈簧的剛剛度和預(yù)預(yù)緊力比比壓縮閥閥的大使伸張行行程阻尼尼大于壓壓縮行程程阻尼流通閥打打開(kāi)壓縮

17、閥打打開(kāi)9.3油氣彈簧簧與液力力減震器器執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)通過(guò)電動(dòng)動(dòng)機(jī)作為為控制機(jī)機(jī)構(gòu)來(lái)操操縱旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)閥，實(shí)實(shí)現(xiàn)阻尼尼孔的開(kāi)開(kāi)閉，從從而控制制減振器器的阻尼尼變化。圖9-12減減振器執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)變阻尼控控制9.3油氣彈簧簧與液力力減震器器執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)通過(guò)電動(dòng)動(dòng)機(jī)作為為控制機(jī)機(jī)構(gòu)來(lái)操操縱旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)閥，實(shí)實(shí)現(xiàn)阻尼尼孔的開(kāi)開(kāi)閉，從從而控制制減振器器的阻尼尼變化。圖9-12減減振器執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)軟阻尼A,C油油孔開(kāi)通通中等阻尼尼B油孔開(kāi)開(kāi)通硬阻尼A,B,C油孔孔均關(guān)閉閉變阻尼控控制Vedio9.4主動(dòng)懸架架控制系系統(tǒng)主動(dòng)懸架架系統(tǒng)主動(dòng)式懸懸

18、架系統(tǒng)統(tǒng)主要有有3種類類型：一一種是由由電動(dòng)機(jī)機(jī)與電磁磁閥來(lái)驅(qū)驅(qū)動(dòng)的空空氣懸架架；一種種是有電電磁閥驅(qū)驅(qū)動(dòng)的油油氣彈簧簧懸架；另一種種是由電電液比例例閥驅(qū)動(dòng)動(dòng)的液壓壓懸架。第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)表9-3 部分分配備主主動(dòng)懸架架的車型型9.4主動(dòng)懸架架控制系系統(tǒng)第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)圖9-13主主動(dòng)式空空氣懸架架控制系系統(tǒng)空氣彈簧簧式主動(dòng)動(dòng)懸架系系統(tǒng)利用空氣氣壓縮機(jī)機(jī)形成壓壓縮空氣氣，并將將壓縮空空氣送到到空氣彈彈簧，利利用氣體體的壓縮縮與碰撞撞來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)彈簧作作用。9.4主動(dòng)懸架架控制系系統(tǒng)油氣彈簧簧式主動(dòng)動(dòng)懸架系系統(tǒng)1-油氣彈簧簧2-中間氣體體彈簧3-懸架剛度度調(diào)節(jié)器器4-電磁閥第9章 汽車車懸架及及其液壓壓液力系系統(tǒng)圖9-14雪雪鐵龍XM轎車車油氣懸懸架系統(tǒng)統(tǒng)系統(tǒng)以油油為介質(zhì)質(zhì)壓縮氣氣室中的的氮?dú)?，?shí)現(xiàn)彈彈簧特性性；以油油氣彈簧簧中的阻阻尼孔以以及管路路中的