汽车悬架及其液压液力系统

《汽车液压与液力传动》VehiclehydraulicdriveTechnology教师：陈泽宇东北大学专业课—Partnine

—汽车悬架及其液压液力系统Automobilesuspensionanditshydraulicsystem

1主动悬架的组成与工作原理2油气弹簧与液力减振器3344—Contents—汽车悬架系统概述主动悬架控制系统第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的发展1933年美国费尔斯通公司研制成了空气弹簧悬架。

1580年载客四轮马车已经使用可以减震的弹簧悬架。

1900年第一个汽车减振器出现在奥兹莫比尔轿车上。1921年英国利兰汽车公司生产第1个使用扭杆弹簧悬架的汽车。同年门罗公司研制了双向筒液压减振器。9.1悬架系统概述汽车悬架的发展1934年通用汽车公司采用了前螺旋弹簧独立悬架。1938年通用在别克汽车上第一次将螺旋弹簧应用在后悬架。大卫.别克(DavidBuick)威廉.杜兰特(WilliamDurant)1950年福特汽车公司的麦弗逊制成了麦弗逊式独立悬架。第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的发展

1984年林肯大陆轿车开始采用空气悬挂系统。1956年英国利兰、法国雪铁龙使用液压悬挂。1987年日本田公司推出采用空气弹簧的主动悬架第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的作用汽车悬架是车架或车身与车轿之间的传力连接装置缓和车辆受到来自路面的冲击力；衰减由于弹性系统引起的振动；将轮胎所受侧向力、纵向力传递至车身；使车轮和车身保持几何关系。第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的基本结构悬架一般由弹性元件、导向装置、减振器和横向稳定杆等组成。弹性元件——缓和冲击减振器——衰减振动横向稳定杆——防止车身过度横向倾斜导向装置——车轮与车身正确的相对位置各部分功能第9章汽车悬架及其液压液力系统——传递侧向与纵向力图9-1悬架系统基本结构9.1悬架系统概述汽车悬架的分类非独立悬架按汽车导向装置分类独立悬架车桥做成断开的，每侧车轮可以单独的通过弹性元件与车架或车身连接。第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬架系统概述汽车悬架的分类按控制能力分类被动悬架/从动悬架传统悬架系统使用定刚度弹簧和定阻尼系数减震器，一旦参数选定，在行驶过程中不能进行调节。半从动悬架通过操纵减振器节流口开闭来手动改变阻尼半主动悬架由ECU代替手动来改变悬架阻尼由ECU动态地调整弹簧刚度和减震器的阻尼。电控空气悬架电控油气悬架电控液压悬架主动悬架电控悬架第9章汽车悬架及其液压液力系统9.1悬悬架架系统统概述主动悬悬架的的功能能负载在在规定定的范范围内内如何何变化化，汽汽车高高度均均保持持一定定提高车车辆的的操纵纵稳定定性，，控制制车身身姿态态车高调调节功功能高速行行驶时时车身身高度度降低低不平路路面行行驶时时车身身高度度升高高减震器器阻尼尼力与与弹簧簧刚度度控制制功能能提高舒舒适性性第9章汽汽车悬悬架及及其液液压液液力系系统除了具具备被被动悬悬架的的所有有功能能之外外，主主动悬悬架还还额外外地具具备以以下功功能：：9.2主主动动悬架架的组组成与与工作作原理理主动悬悬架的的组成成第9章汽汽车悬悬架及及其液液压液液力系系统主动悬悬架除除了具具有普普通悬悬架的的基本本组成成部分分之外外，还还包括括传感感器、、悬架架控制制系统统ECU和和执行行机构构。传感器器车高传传感器器、车车速传传感器器、加加速度度传感感器、、转向向盘转转角传传感器器、节节气门门位置置传感感器等等执行机机构ECU可调阻阻尼力力减震震器、、可调调节弹弹簧高高度和和弹性性大小小的弹弹性元元件图9-2电电控空空气悬悬架控控制系系统结结构9.2主主动动悬架架的组组成与与工作作原理理基本工工作原原理利用传传感器器检测测路面面和车车身状状态，，通过过电控控ECU来来控制制悬架架系统统的执执行机机构，，调整整刚度、、减振振器的的阻尼尼及车身高高度等参数数，从从而使使汽车车具有有良好好的舒舒适性性和操操纵稳稳定性性。第9章汽汽车悬悬架及及其液液压液液力系系统车身高高度控控制车身姿姿态控控制路面感感应控控制9.2主主动动悬架架的组组成与与工作作原理理基本工工作原原理第9章汽汽车悬悬架及及其液液压液液力系系统车身高高度控控制悬架ECU根根据传传感器器信息息，利利用空空气压压缩机机形成成压缩缩空气气，并并将压压缩空空气送送到空空气悬悬架。。图9-3空空气气悬架架车高高控制制系统统油路路图（空气气式））9.2主主动动悬架架的组组成与与工作作原理理基本工工作原原理第9章汽汽车悬悬架及及其液液压液液力系系统车身高高度控控制悬架ECU根根据传传感器器信息息，利利用空空气压压缩机机形成成压缩缩空气气，并并将压压缩空空气送送到空空气悬悬架。。图9-3空空气气悬架架车高高控制制系统统油路路图（空气气式））9.2主主动动悬架架的组组成与与工作作原理理基本工工作原原理第9章汽汽车悬悬架及及其液液压液液力系系统车身高高度控控制悬架ECU根根据传传感器器信息息，通通过电电机控控制液液压泵泵，切切换油油路实实现各各轮举举升油油缸的的升降降。图9-4液液压式式车高高控制制系统统油路路图（液压压式））车高上上升9.2主主动动悬架架的组组成与与工作作原理理基本工工作原原理第9章汽汽车悬悬架及及其液液压液液力系系统车身高高度控控制悬架ECU根根据传传感器器信息息，通通过电电机控控制液液压泵泵，切切换油油路实实现各各轮举举升油油缸的的升降降。图9-4液液压式式车高高控制制系统统油路路图（液压压式））车高下下降反转9.2主主动动悬架架的组组成与与工作作原理理基本工工作原原理第9章汽汽车悬悬架及及其液液压液液力系系统车身高度控控制无论是液压压式还是空空气式悬架架，ECU通常是是根速度传传感器、高高度传感器器和点火开开关信号来来判断并控控制车高变变化。图9-5液液压式车车高控制系系统流程图图（液压式））9.2主主动悬架架的组成与与工作原理理基本工作原原理第9章汽车悬悬架及其液液压液力系系统车身高度控控制通常车身高高度控制所所实现的功功能具体包包括以下4部分：高速时为减减小风阻降降低车高车身高度大大幅变化时时提高车身身切断点火开开关后降低低车高控制车身的的高度不受受乘员和装装载质量变变化的影响响9.2主主动悬架架的组成与与工作原理理基本工作原原理第9章汽车悬悬架及其液液压液力系系统根据方向盘盘转角传感感器和车速速传感器信信号，ECU把外侧侧悬架阻尼尼和刚度调调节到高层层次。车身姿态控控制转向车身侧侧倾控制图9-6车车身姿态态控制原理理图9.2主主动悬架架的组成与与工作原理理基本工作原原理第9章汽车悬悬架及其液液压液力系系统根据制动灯灯开关与车车速传感器器信号，ECU将前前悬架阻尼尼和刚度调调节至最高高层次。车身姿态控控制制动点头控控制图9-6车车身姿态态控制原理理图9.2主主动悬架架的组成与与工作原理理基本工作原原理第9章汽车悬悬架及其液液压液力系系统车身姿态控控制根据车速传传感器和节节气门开度度传感器信信号，ECU将后后悬架阻尼尼和刚度调调节到最高高层次。起步车身后后仰控制图9-6车车身姿态控控制原理图图9.2主主动悬架架的组成与与工作原理理基本工作原原理第9章汽车悬悬架及其液液压液力系系统车身路面感感应控制当车身高度度在短时间间剧烈变化化时，ECU将悬悬架阻尼和和刚度调节节到中层次次。坏路响应控控制图9-7路路面感应应控制原理理图控制方式功能特点工况悬架的刚度和阻尼普通模式运动模式低中高中高车速路面感应控制高速感应车速大于110km／h

→

→前后车轮关联感应车速在30-80km／h之间，且车高在0.03s内突然变化←坏路感应车速在40-100km／h之间，且车高在0.5s内大幅变化

车速大于100km／h，且车高在0．5s内多次大幅变化→→9.2主主动悬架架的组成与与工作原理理综合控制策策略第9章汽车悬悬架及其液液压液力系系统表9-1主主动悬架架综合控制制策略表19.2主主动悬架架的组成与与工作原理理综合控制策策略第9章汽车悬悬架及其液液压液力系系统控制方式功能特点工况悬架的刚度和阻尼/车身高度普通模式运动模式低中高中高室身姿态控制侧倾抑制急转向→→点头抑制车速大于60km／h的制动→→后座抑制车速小于20km／h的急加速→→车身高度控制高速感应车速大于90km／hL

←HL

←M连续坏路行驶车速在40-90km／h之间，且车高持续0.5s以上大幅变化L→HL→M车速大于90km／h，且车高持续0.5s以上大幅变化M/HL←M表9-2主主动悬架架综合控制制策略表29.3油油气弹簧簧与液力减减震器油气弹簧第9章汽车悬悬架及其液液压液力系系统在汽车满载载和空载的的情况下都都具有良好好的行驶平平顺性，且且体积小、、质量轻。。但对气体体和油液的的密封要求求高，维护护麻烦。图9-8油油气弹簧簧油气弹簧具具有变刚度度的特性刚度增大刚度降低工作特性：油压升高高使气室容容积减少，，氮气压力力升高：油液经阻阻尼阀流回回工作缸，，氮气压力力下降油气弹簧还还起减振器器的作用当油液流经经阻尼阀时时，产生阻阻尼力9.3油油气弹簧簧与液力减减震器液力力减减震震器器第9章汽汽车车悬悬架架及及其其液液压压液液力力系系统统液力力减减振振器器的的基基本本工工作作原原理理是是利利用用油油液液流流动动产产生生的的阻阻力力来来消消耗耗冲冲击击振振动动的的能能量量。。阻尼尼力力来来源源孔隙隙与与油油液液间间的的摩摩擦擦油液液分分子子间间的的内内摩摩擦擦压缩伸张压缩缩行行程程减减振振器器阻阻尼尼力力应应较较小小伸张张行行程程减减振振器器阻阻尼尼力力应应较较大大图9-9液液力力减减振振器器工工作作原原理理9.3油油气气弹弹簧簧与与液液力力减减震震器器双作作用用筒筒式式减减震震器器第9章汽汽车车悬悬架架及及其其液液压压液液力力系系统统图9-10双双作作用用筒筒式式减减震震器器结结构构图图双向向作作用用筒筒式式减减振振器器有有三三个个同同心心钢钢筒筒:防防尘尘罩罩、、储储油油缸缸筒筒和和工工作作缸缸筒筒。。液压压控控制制阀阀流通通阀阀补偿偿阀阀压缩缩阀阀伸张张阀阀为普普通通单单向向阀阀，，其其弹弹簧簧很很弱弱属于于卸卸载载阀阀，，其其弹弹簧簧预预紧紧力力较较大大9.3油油气气弹弹簧簧与与液液力力减减震震器器双作作用用筒筒式式减减震震器器第9章汽汽车车悬悬架架及及其其液液压压液液力力系系统统图9-10双双作作用用筒筒式式减减震震器器结结构构图图双向向作作用用筒筒式式减减振振器器有有三三个个同同心心钢钢筒筒:防防尘尘罩罩、、储储油油缸缸筒筒和和工工作作缸缸筒筒。。液压压控控制制阀阀流通通阀阀补偿偿阀阀压缩缩阀阀伸张张阀阀为普普通通单单向向阀阀，，其其弹弹簧簧很很弱弱属于于卸卸载载阀阀，，其其弹弹簧簧预预紧紧力力较较大大9.3油油气气弹弹簧簧与与液液力力减减震震器器双作作用用筒筒式式减减震震器器第9章汽汽车车悬悬架架及及其其液液压压液液力力系系统统拉伸伸行行程程图9-10双双作作用用筒筒式式减减震震器器结结构构图图压缩缩行行程程9.3油油气气弹弹簧簧与与液液力力减减震震器器双作作用用筒筒式式减减震震器器第9章汽汽车车悬悬架架及及其其液液压压液液力力系系统统压缩缩行行程程图9-11双双作作用用筒筒式式减减震震器器压压缩缩行行程程流通通阀阀打打开开压缩缩阀阀打打开开大部部分分液液压压油油沿沿流流通通阀阀进进入入有有杆杆腔腔少部部分分液液压压油油顶顶开开压压缩缩阀阀进进入入储储油油缸缸筒筒9.3油油气气弹弹簧簧与与液液力力减减震震器器双作作用用筒筒式式减减震震器器第9章汽汽车车悬悬架架及及其其液液压压液液力力系系统统伸张张行行程程图9-11双双作作用用筒筒式式减减震震器器伸伸张张行行程程压缩缩行行程程补偿偿阀阀打打开开伸张张阀阀打打开开有杆杆腔腔中中的的液液压压油油沿沿伸伸张张阀阀进进入入无无杆杆腔腔储油油缸缸筒筒中中的的液液压压油油顶顶开开补补偿偿阀阀被被吸吸入入无无杆杆腔腔伸张张阀阀弹弹簧簧的的刚刚度度和和预预紧紧力力比比压压缩缩阀阀的的大大使伸伸张张行行程程阻阻尼尼大大于于压压缩缩行行程程阻阻尼尼流通通阀阀打打开开压缩缩阀阀打打开开9.3油油气气弹弹簧簧与与液液力力减减震震器器执行行机机构构第9章汽汽车车悬悬架架及及其其液液压压液液力力系系统统通过过电电动动机机作作为为控控制制机机构构来来操操纵纵旋旋转转阀阀，，实实现现阻阻尼尼孔孔的的开开闭闭，，从从而而控控制制减减振振器器的的阻阻尼尼变变化化。。图9-12减减振振器器执执行行机机构构变阻阻尼尼控控制制9.3油油气气弹弹簧簧与与液液力力减减震震器器执行行机机构构第9章汽汽车车悬悬架架及及其其液液压压液液力力系系统统通过过电电动动机机作作为为控控制制机机构构来来操操纵纵旋旋转转阀阀，，实实现现阻阻尼尼孔孔的的开开闭闭，，从从而而控控制制减减振振器器的的阻阻尼尼变变化化。。图9-12减减振振器器执执行行机机构构软阻阻尼尼———A,C油油孔孔开开通通中等等阻阻尼尼———B油油孔孔开开通通硬阻阻尼尼———A,B,C油油孔孔均均关关闭闭变阻阻尼尼控控制制Vedio9.4主主动动悬悬架架控控制制系系统统主动悬架系统统主动式悬架系系统主要有3种类型：一一种是由电动动机与电磁阀阀来驱动的空空气悬架；一一种是有电磁磁阀驱动的油油气弹簧悬架架；另一种是是由电液比例例阀驱动的液液压悬架。第9章汽车悬架架及其液压液液力系统表9-3部部分配备主动动悬架的车型型9.4主主动悬架控制制系统第9章汽车悬架架及其液压液液力系统图9-13主主动式空气气悬架控制系系统空气弹簧式主主动悬架系统统利用空气压缩缩机形成压缩缩空气，并将将