越野车油气悬架设计分析

戚磊 李鹏飞 郝健 陕西汽车集团股份有限公司

传统的悬架结构主要是借助弹簧元件和减震器维持车身的稳定性，但是，受到阻尼力、振动速度等参数的影响，无法有效隔离高频干扰问题，为了提升设计方案整体应用效果，就要对悬架控制技术和方案予以优化。

一、越野车油气悬架的结构

油气悬架主要是将气体作为主要弹性元件，有效连接气体和活塞之间的引入油液，维持中间介质应用的合理性。其基础的工作缸主要包括气室和阻尼阀，若是按照结构模式进行划分，分为单气室、两级压力式等。

1）单气室，主要分为油气分隔式和油气混合式。其中，油气分隔式能在伸张过程中降低气压，从而减少刚度参数，但是，这种模式容易出现活塞和缸体端部碰撞的问题。此时，利用装伸张形成止回阀就能有效避免闭塞问题的蔓延。

2）两级压力式，主要是利用并列的气室完成对应操作，其中一个气室要维持充气压力和单气室油气弹簧压力一致。另一个气室则充满高压气体。在低负载环境中，主气室完成工作任务，对应的副气室处于不工作状态，只有在荷载达到一定参数后，才会利用两个气室共同调节悬架的刚度[1]。

二、越野车油气悬架工作原理

（一）被动控制原理

在悬架系统被动控制模式中，常规化的比例阀控制电流分为3个基础级别。能利用驾驶人员或者是计算机系统传感器信号进行自动选择模式的称为阻尼级别，是整个级别模式中维持悬架性能最优级别。其应用过程中，针对路况情况不佳、起动制动不到位等问题，能合理调控比例阀，将阻尼调节数值控制在最优模式内，借助油气弹簧就能完成气室吸收振动能量的处理，保证安全性和应用效果。

（二）半自动控制原理

在越野车尤其悬架体系中，半自动控制模式较为常见，主要是借助计算机配置的传感器完成速度参数、位移参数以及加速度信号参数的采集汇总，从而结合最优控制律进行阻尼数值的计算分析，从而获取输出控制信号，并将其应用在比例阀中，维持比例阀节流孔面积，实现半自动控制[2]。

（三）车身高度的调控原理

目前，较为常见的控制方式主要分为人工处理和自动化处理。

人工处理模式，驾驶员要结合越野车的实际载重以及对应的车身高度利用触摸屏的接通或者是断开实现高度调节阀的实时性控制处理，并且维持应用的规范性。若是1高速开关阀处于接通模式，而并联的2高速开关阀处于断电模式，则车身实现提高处理；若是2高速开关阀处于接通模式，而并联的1高速开关阀处于断电模式，则车身实现降低处理。

图1 越野车单租控制回路示意图（1、2表示高速开关阀）

自动处理模式，驾驶员只需要借助电子触摸屏进行对应车身高度的设置，就能利用计算机配置的传感器结合实际情况测定实际高度，从而按照规律有序调控高速开关阀，维持车身的高度始终在标准数据范围内。

（四）油气悬架平衡原理

为了维持越野车油气悬架处理效果，要整合平衡方案，维持分组局部平衡处理水平，确保同侧轴油气弹簧和油气室连接的稳定性。在平衡模式中，因为油室本身就是利用对应的处理元件完成连接处理，因此，相连的两个基础油气弹簧荷载参数能保持一致。在一个油气弹簧荷载量增大后，另一个油气弹簧的荷载量也会随之变化，而此时的总荷载量维持不变，结石借助这种“此消彼长”的模式完成平衡处理，从而 提升各个轴结构载荷分配的实时有效性，也能尽量减少单个油气弹簧过载问题产生的安全隐患[3]。

三、越野车油气悬架的设计内容

为了保证越野车油气悬架设计的规范性和合理性，要从细节出发，确保对应设计内容和设计要点都能得到落实，强化综合处理效果。在保证油气弹簧分析选择工作有序开展的基础上，利用合理性的手段实现油气悬架平衡控制，并有效调控车身高度、维持油气悬架导向机构设置和液压系统布置等工作，最大程度上提升越野车油气悬架设计的规范性。

（一）优选油气弹簧的基础形式

油气弹簧结构中，单气室结构较为简单，且对应的工作可靠性高，但是因为加工要求不高因此伸张过程中的刚度参数较低，且行程较大，这就会增加撞缸的概率。而两级压力式能有效结合荷载参数的变化情况进行两级刚度的处理和调控，不仅能满足性能应用的标准，还能维持越野车空载状态和满载状态的自然振动频率，为综合结构处理提供保障，但是造价较高。综上所述，在选择油气弹簧形式的过程中，要结合应用效率、经济成本等多元因素完成选择工作[4]。

（二）油气悬架平衡方案设计要点

在明确油气悬架平衡应用原理的基础上，要将均衡分布载荷数值作为根本，有效提升平衡体系设计的时效性。在弹簧处于油气弹簧应用状态时，结构得到了简化，传统的平衡杆结构被油缸和气缸之间的平衡管路所取代，能有效维持油气弹簧的支点承载效果，提升均匀性和应用效果。与此同时，平衡系统要具备维持油气弹簧支点承载力均匀分布的能力，从而利用同侧油气弹簧联通或者是分组油气弹簧连通进行控制，匹配不同的连接模式，从而维持刚度特性的合理性。

（三）车身高度调整设计方案要点

在越野车运行过程中，要保证汽车高度能合理性调控，改善汽车运行的稳定性，并维持气体容积的定值结构，有效在最优荷载参数范围内实现振动频率的应用优化。最关键的是，借助车身高度调控方案也能改善汽车行驶的平顺性。系统在气柱高度出现变化后就会造成系统振动频率出现相应的变化，为了维持汽车行驶的稳定性，就要在气压调控过程中利用其它的调控单元维持调节平衡，从而避免气柱高度出现性能偏差，因此，要利用对应处理措施维持系统刚度和偏频问题。

第一，在齿轮泵位置配备对应的自动卸装装置。

第二，在柱塞泵结构位置设置自动卸载装置[6]。

第三，利用变量柱塞泵完成控制处理，保证应用平衡。

第四，针对不可调柱塞泵配备溢流阀，有效选取分析和比较对比模式，维持综合应用的水平。

四、结束语

总而言之，为了满足设计要求，要整合具体设计内容，建立健全完整的设计应用方案，确保在明确对应系统应用运行原理的同时，结合运行要求和目标落实对应的设计方案，并且匹配控制结构的合理性，维持综合应用效率，建构完整的尤其弹簧运动控制体系，满足平衡负载的标准。