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麦弗逊式悬挂过度到主动悬挂系统的过程

麦弗逊(Earle S. Macpherson, 1891-1960, Illinois)在美国通用参与设计雪佛兰小型车时,创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起,装在前轴上。由于构造简单,性能优越,占用空间小,操作性好等优点,麦弗逊式悬挂系统(MacPherson Strut Suspension system)仍然是目前流行的独立悬挂的一种,一般用于轿车的前轮。

从麦弗逊式悬挂到主动悬挂系统

从麦弗逊式悬挂到主动悬挂系统

                     麦弗逊(Earle S. Macpherson, 1891-1960, Illinois)                               麦弗逊式悬挂

从麦弗逊式悬挂到主动悬挂系统

基本结构:支柱式减震器,A字型托臂,横向稳定杆

把减震器和减震弹簧集成在一起,组成一个可以上下运动的滑柱;下托臂通常是A字型的设计,用于给车轮提供部分横向支撑力,以及承受全部的前后方向应力。整个车体的重量和汽车在运动时车轮承受的所有冲击就靠这两个部件承担。

缺点:悬挂刚度有限容易出现几何变形,稳定性较差(转弯侧倾,刹车点头现象)

改进麦弗逊式悬挂系统

宝马双球节减震支柱前悬挂(Double pivot strut type),将A字型托臂换成了一上一下两根连杆,两支点的变化也使得两根连杆在抑制车轮跳动的过程中互不干涉,将车轮各个定位参数的变化控制在了更小的范围内,从而提升了由此影响到的车身稳定性。

连杆支柱式独立悬挂,将麦弗逊悬挂的下A字型托臂换成了两根横向连杆以及一根纵向拉杆,这能让它具有与麦弗逊悬挂相近的操控性能,又有更高的连接刚度和相对较好的抗侧倾性能。

麦弗逊式悬挂系统成本低廉,中低档汽车配置中的仍然大量选用。为了解决麦弗逊式悬挂系统出现的问题与缺点,这些年,在悬挂系统上出现了主动悬挂系统的概念,发展成汽车领域的一个热点,值得关注。

主动悬挂系统(电控悬挂)

由计算机控制的一种新型悬挂系统,目前应用于豪华轿车、顶级跑车。

它根据汽车的运动状态和路面状态,适时地调节悬架的刚度和阻尼,使其处于最佳减振状态。它是在被动悬架(弹性元件、减振器、导向装置)中附加一个可控作用力的装置。可根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号,由电子控制单元(ECU)控制悬挂执行机构,使悬挂系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数得以改变,从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。

(1) 抗后坐:通过传感器检测油门踏板移动速度和位移。当车速低于20km/h且加速度大时(急起步加速),ECU通过执行器将弹簧刚度和减振器阻尼力调到高值,从而抵抗汽车起步时车身后坐。如果此时驾驶员选择了“常规值自动控制”状态,则弹簧刚度和减振器阻尼力由软调至硬;如果此时驾驶员选择了“高速行驶自动控制”状态,则刚度和阻尼力由中调至硬。

(2) 抗侧倾:由装于转向轴的光电式转向传感器检测转向盘的操作状况。在急转弯时,ECU通过执行器使弹簧刚度和减振器阻尼力转换到高(硬)值,以抵抗车身侧倾。

(3) 抗“点头”:在车速高于60 km/h时紧急制动,ECU通过执行器使弹簧刚度和减振器阻尼力调到高(硬)值,而不管驾驶员选择了何种控制状态,以抵抗车身前部的下俯。

(4) 高速感应:当车速大于110km/h时,系统将使弹簧刚度和减振器阻尼力调至中间值,从而提高高速行驶时操纵稳定性。既使驾驶员选择了“常规值自动控制”状态(刚度和阻尼处于低、软值),系统也将刚度和阻尼力调至中间值。

(5) 前、后关联控制:车速在30-80 km/h范围内时,若前轮车高传感器检测出路面有小凸起(例如前轮通过混凝土路面接缝等),则在后轮越过该凸起之前,系统将使弹簧刚度和减振器阻尼力调至低(软)值,从而提高汽车乘坐舒适性。此时既使驾驶员选择了高速行驶状态(刚度和阻尼力为中间值),系统仍将刚度和阻尼力调至低(软)值。为了不影响高速时的操纵稳定性,这种动作在车速为80km/h以下才发生。

(6) 坏路、俯仰、振动感应:车速在40-100km/h范围内,当前轮车高传感器检测出路面有较大凸起时(例如汽车通过损坏的铺砌路面等),系统将弹簧刚度和减振器阻尼力调至中间值,以抑制车体的前后颠簸、振动等大动作,从而提高汽车的乘坐舒适性和通过性.而不管驾驶员选择了何种控制状态。

车速高于100km/h时,系统将使刚度和阻尼力调至高(硬)值。

(7) 良好路面正常行驶:弹簧刚度和减振器阻尼力由驾驶员选择,“常规值自动控制”状态,刚度和阻尼力处于低(软)值;“高速行驶时自动控制”状态,则刚度和阻尼力为中间值。

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