未来载重车辆悬挂装置新技术研究

苗政　姚毅 郝俊楠

【摘要】本文从悬挂装置对载重车辆的重要性入手，介绍了当今载重车辆悬挂装置现状，分析了其优缺点，引出当今车辆悬挂装置新技术，并分析了未来载重车辆采用悬挂装置新技术的可行性。

【关键词】悬挂装置；现状；电控

一、悬挂装置的功用及重要性

（一）悬挂装置的功用

悬挂装置的功用是将车轮所受的各种力和力矩传递给车架和车身，并能吸收、缓和路面传来的振动和冲击，减少驾驶室内噪声，增加驾驶员的舒适性，以及保持车辆良好的稳定性和行駛平顺性。另外，悬挂系统能配合车辆的运动产生适当的反应，当车辆在不同路况作加速、制动、转向等运动时，能提供足够的安全性，保证操纵不失控。悬挂系统除使车轮与地面完全贴合外，还保证了车轮正确的定位，从而使车辆操纵性能得以完全发挥。

（二）悬挂装置对载重车辆的重要性

载重车辆是重要的运输车辆，对地方的经济建设起着不可替代的作用，尽可能降低驾驶员的疲劳程度，保证驾驶员具有最大的体力，保证物资、车辆的完整无损。因此，行驶平顺性和舒适性就成了衡量载重车辆的重要指标。而行驶平顺性和舒适性又与悬挂装置的特性息息相关。因此世界各国的载重车辆均采用了比较优秀的悬挂装置。

二、当今载重车辆悬挂装置现状及优缺点分析

现在世界各国的载重车辆大都采用传统的悬挂装置。传统的悬挂装置是由弹簧、减振器、导向机构等组成，由于这种悬挂是由外力驱动而起作用的，所以也称为从动悬挂装置。从动悬挂装置分为两种型式：

（一）非独立悬挂

这种悬挂以刚性梁横贯车体下方，其结构简单、工作可靠，但舒适性差、结构不紧凑，在现代载重车辆中已很少使用。

（二）独立悬挂

这种悬挂中，车轮是以独立的连杆机构来控制，可以单独随路况变化运动而不影响整个车身，增加引行驶的平顺性、安全性。因此，独立式悬挂被广泛应用在现代载重车辆上。但是独立悬挂也存在着保养维修不便，车轮外倾角与轮距变化较大，轮胎磨损较严重等缺点。一般行驶时需要柔软一点的悬挂以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的悬挂以求稳定性，两者之间有矛盾。一成不变的悬挂装置无法满足这种矛盾的需求，只能采取折中的方式去解决。

三、电控空气悬挂系统

随着电子技术革命的迅猛发展，计算机控制也渗入到了悬挂装置的设计中，产生了所谓的电控悬挂装置。比较常见的是电控空气悬挂系统。它采用一种以力抑力的方式来抑制路面对车身的冲击力及车身的倾斜力，具有控制车身运动的功能。当车辆制动或拐弯时的惯性引起弹簧变形时，电控悬挂会产生一个与惯力相对抗的力，减少车身位置的变化。

（一）电控空气悬挂系统的组成

1.空气弹簧

在空气悬挂中，空气弹簧替代了传统悬挂中的螺旋弹簧。空气弹簧中有一个橡胶和塑料合成的空腔，夹在弹簧下部的活塞上。端盖固定在皮腔顶部，空气弹簧阀也固定在端盖内。空气弹簧通过充气或放气来保证不变的离地高度。空气弹簧安装在下摆臂和车架横梁之间。空气弹簧下端用夹子连在下摆臂上，上端安在横梁上的弹簧座上。

2.空气弹簧阀

空气弹簧阀安在空气弹簧顶部。这个阀是电磁滑阀，通常是关闭的。当气阀线圈通电时，活塞运动将空气弹簧的空气通道打开。这时，空气弹簧进气或放气。

3.空气压缩机

空气压缩机中的单活塞在曲轴和连杆的作用下在气缸内上下运动。电枢的转动带动活塞上下运动。压缩机输入端连接电源可使电枢转动。装有硅胶的干燥器可除去系统内空气中的水分，安装在压缩机上。当一个或多个空气弹簧需要进气以维持离地高度时，空气压缩机工作。当需要从空气弹簧中放气时，空气弹簧阀必须同时通电，压缩机关闭。

4.压缩机继电器

压缩机继电器通电时，可通过与压缩机输入端相连的继电器触点提供电源，继电器断点时，触点打开压缩机电路。

5.控制模块

控制模块是控制压缩机、通气阀和空气弹簧阀的微处理机，用以控制空气弹簧内的空气量，保持一定的离地高度。当系统出现故障时，控制模块打开指示灯，提醒驾驶员。控制模块还具备故障诊断能力。

6.开关

开关可打开控制模块电路的电源。当空气悬挂工作或其它系统工作时，必须关闭开关。

7.高度传感器

在空气悬挂系统中，在下摆臂与车架横梁之间安装有两个高度传感器。每个高度传感器上端有一个磁性滑阀。当车辆标准高度发生变化时，滑阀在传感器下壳内上下运动。传感器下壳内有两个电控开关，开关通过电线束与控制模块相连。当离地高度正常时，开关关闭，控制模块接收到正常信号。如果磁性滑阀上移，超高开关打开，控制模块收到信号后会打开相应的空气弹簧阀和通气阀，空气弹簧放气，改正超高离地间隙。磁性滑阀的下移使超高开关关闭，欠高开关打开。控制模块收到信号后，使压缩机继电器通电，开动压缩机，打开相应的空气弹簧阀，空气弹簧充气，改正欠高的离地间隙。

8.报警灯

当控制模块察觉到系统有故障时，控制模块会打开报警灯，告诉驾驶员出现问题。

（二）电控空气悬挂系统的工作

当高度传感器给控制模块传递一个抬高车辆的命令，其他输入命令可接受时，控制模块使压缩机线圈接地，压缩机开动，同时打开相应的空气弹簧阀给空气弹簧充气；如果高度传感器将车辆下降信号传给控制器，其他输入命令可接受时，控制模块打开通气阀和相应的空气弹簧阀。这时，空气弹簧放气，直到达到标准车高为止。高度传感器发出标准车高信号，使控制模块关闭放气阀和空气弹簧阀。

（三）电控空气悬挂系统的特点

较低的固有频率提高了车辆的行车平稳性；车身高度可调使得车辆的地板高度随载荷变化，基本保持不变；空气弹簧寿命长，质量小、噪声低；延长车胎和刹车片的使用寿命；延长了整车的使用寿命；充分吸收对路面的破坏性振动；驾驶员不易疲劳，增加了行车安全性；维修工作量减少，载货量增大。

四、未来载重车辆采用悬挂装置新技术的可行性分析

为了提高载重车辆零部件的维修性、通用性，缩短车型研发时间，采用家用轿车厂生产的底盘零部件已成为大势所趋。因此采用家用轿车的新技术在设计、生产上会越来越成熟。未来载重车辆采用电控空气悬挂系统是可行的，这也是未来载重车辆悬挂装置的发展趋势。

参考文献：

[1]唐·诺里斯.悬架系统及转向系统[M].吉林：吉林科学技术出版社.1998。