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(橡膠氣胎,橡膠空氣彈簧,橡膠氣囊)空氣彈簧懸架歷史
發布者:宏鑫橡膠 發布時間:2010/12/3 閱讀:8799

空氣彈簧懸架歷史

在汽車上采用空氣彈簧懸架在我國還是一件比較新的事物,但卻不是一種新概念。

30年代初,美國法爾斯通輪胎和橡膠公司第一次真正把空氣彈簧用于汽車工業。哈維•法爾斯通在其好友亨利•一世和托馬斯阿瓦•愛迪生的技術支持下,研制出了空氣柱形式的空氣彈簧懸架系統。于是在1934年就誕生

了AIREDE空氣彈簧。

1938年,通用汽車公司對在其客車上安裝空氣彈簧懸架系統發生興趣。他們與法爾斯通公司合作,于1944年進行了首輪試驗。試驗報告結果清楚地揭示了空氣懸架系統的內在優越性。經過幾年產品研制開發的大量工作之后,終于在1953年開始生產裝有空氣懸架的客車,這是商用汽車采用空氣彈簧的開始。

50年代中葉,固特異輪胎和橡膠公司研制出了一種滾動凸輪式空氣彈簧,凸輪在活塞的型面上滾動,從而控制空氣彈簧的負載變形關系曲線。

由于有這些研究成果和技術發展,今天北美洲公路上行駛的幾乎所有客車、絕大多數8級載貨車和架車都采用了空氣懸架系統。當然,空氣懸架控制系統的巨大進步也為空氣懸架彈簧的應用起了不小推動作用。

隨后不久,空氣懸架很快在歐洲發展并盛行起來。但歐洲發展商用汽車空氣懸架所走的道路與北美有些不一樣。北美所走的路是福特-法爾斯通-愛迪生公司發展的延續。這些鋼板彈簧懸架和空氣懸架的專業廠家是作為汽車廠家的配套供貨商。而在歐洲卻是汽車廠家自己發展滿足其特殊需要的懸架系統。只由一些零件廠家供應配套零件如空氣彈簧和氣動閥等。直到今天,歐洲一些汽車生產廠家都有他們自己的空氣懸架設計,而只向一些零部件供應商外購零件。這種不同的發展道路使歐洲的空氣懸架設計只適用于某些具體車型,并采用了一些復雜技術,因而使其成本較高。而北美發展的空氣懸架系統通用性較強、應用較簡單、成本較低。事實上,在過去的10年中,歐洲的不少汽車制造廠家如、依維柯、福萊納、梅賽德斯等都發現美國設計的空氣懸架系統較為簡單,更適合用于他們在北美生產和使用的汽車。

51年前,美國紐威•安柯洛克國際公司(Neway Anchorlok lnternational)成立時即作為一家架車懸架系統的生產廠家,為公路和非公路行駛的重型機車設計和制造鋼板彈簧懸架系統。由于紐威在重型車輛市場上取得了成功,后來就向高速公路車輛懸架系統方向發展。35年前,紐威向市場上投放了世界上第一種實際應用的空氣懸架系統。從此以后,紐威開發出一系列空氣懸架產品,應用于世界各地的客車、載貨車和架車。紐威提供的空氣懸架產品約占北美和歐洲用于客車、載貨車和架車市場的70%。中國是最新的前沿陣地,正在把鋼板彈簧更換為空氣懸架彈簧。空氣懸架發展的歷史經驗告訴我們,引入空氣懸架的國家一般是首先將其用于客車,隨后就向載貨車和架車方向發展,中國也會有這樣的發展過程。

空氣懸架系統簡述

懸架是連接車身和車輪之間一切傳力裝置的總稱,主要由彈簧(如鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧、扭桿等)、減振器和導向機構三部分組成。當汽車在不同路面上行駛時,由于懸架系統實現了車身和車輪之間的彈性支承,有效地降低了車身與車輪的振動,從而改善了汽車行駛的平順性和操縱穩定性。

采用空氣懸架是提高整車技術水平的關鍵技術之一,采用空氣懸架,汽車的乘坐舒適性、使用性能可以得到很大的提高,從而汽車的其它技術水平也可以相應提高。國家在制定十五計劃時明確強調要提高我國汽車制造水平,空氣懸架必將得到廣泛的應用和發展。隨著我國加入WTO,中國汽車工業必將經受巨大的挑戰和機遇,空氣懸架汽車可以和外國同類汽車抗衡,增加國產汽車競爭力。隨著汽車工業的發展,空氣懸架必將顯示出它強大的生命力。

空氣懸架系統一般由空氣彈簧、減振器、導向結構,高度控制閥、空氣彈簧輔助裝置(如空氣壓縮機、單項閥、氣路、貯氣筒等)組成。如圖所示,空氣彈簧懸架系統主要由空氣彈簧、空氣彈簧懸架的減振阻尼器和高度控制閥系統三部分組成。其工作原理為:車體1和轉向器2之間的空氣彈簧4通過節流空5與附加空氣室3溝通。用導管將附加空氣室和高度控制閥8連接,高度控制閥固定在車體上,并通過杠桿6和拉桿7與轉向架連接,空氣經主風缸(貯氣筒)引至高度控制閥。

假定空氣彈簧上的載荷增加,這時,車體將下降,并且高度控制閥的杠桿在拉桿的作用下按順時針方向轉動,因此與主風缸(貯氣筒)連接的高度控制閥的進氣閥被打開。這時,空氣因壓力差而開始流入附加空氣室和空氣彈簧,一直到車體升高到原來位置為止。于是杠桿恢復到原來的水平位置,并且高度控制閥的進氣閥被關閉。

假定空氣彈簧上的載荷減少,這時車體將上升,而高度控制閥的杠桿按逆時針方向轉動。通往大氣的高度控制閥的排氣閥被打開,空氣從空氣彈簧和附加空氣室排出,一直到車體下降到原來的位置,并且排氣閥被關閉。

所以,在高度控制閥的作用下,空氣彈簧的高度可以保持不變。如果閥中再設置一個油壓減振器和一個緩沖彈簧,起時間滯后作用,則可以使高度控制閥對動載荷沒有反應,只在靜載荷變化時才起作用,這樣,可以避免車輛在運行時空氣的損耗。

電子控制主動式空氣懸架系統

汽車行駛的平順性和操縱穩定性是衡量懸架性能好壞的主要指標,但二者性能要求又相互排斥。平順性一般通過車身或車身某各部位的加速度響應來評價,操縱穩定性可借助車輪動載來度量。例如:降低彈簧剛度,可使車身加速度減小,平順性變好,但同時會導致車體位移增加,對操縱穩定性產生不良影響;另一方面,增加彈簧剛度會提高操縱穩定性,但也將導致汽車對路面不平度很敏感,是平順性降低。因此,理想的懸架應在不同的使用條件下具有不同的彈簧剛度和減振器阻尼,既能滿足平順性要求又能夠滿足操縱穩定性要求。被動懸架因具有固定的懸架剛度和阻尼系數,在結構設計上只能在滿足平順性和操縱穩定性之間進行矛盾折衷,無法達到懸架控制的理想目標。

為了克服傳統的被動懸架系統對其性能改善的限制,在汽車中采用了電子控制懸架系統,該系統可以根據不同路面條件,不同的簧載質量,不同的行駛速度等來控制懸架系統的剛度,調節減振器阻尼力的的大小,甚至可以調整車身高度,從而使車輛的平順性和操縱穩定性在各種行駛條件下達到最佳組合。

電子控制懸架系統主要有班主動懸架和主動懸架兩種。半主動懸架是指懸架元件中的彈簧剛度和減振器阻尼系數之一可以根據需要進行調節。為減少執行元件所需的功率,主要采用調節減振器阻尼系數法,只需提供調節控制閥、控制器和反饋調節器所消耗的功率即可。主動懸架是一種具有做功能力的懸架,通常包括產生力和轉矩的主動作動器(液壓缸、氣缸、伺服電機、電磁鐵等)、測量元件(加速度、位移和力傳感器等)和反饋控制器等。主動懸架系統需要一個動力源(液壓泵或空氣壓縮機等)為懸架系統提供連續的動力輸入。當汽車載荷、行駛速度、路面狀況等行駛條件發生變化后,主動懸架系統能自動調整懸架剛度(整車調整和單輪調整),從而能同時滿足汽車行駛平順性和操縱穩定性等各方面的要求。

主動式懸架其設計的基本工作原理就是指在汽車行駛過程中,根據實際需要,使懸架的基本參數如剛度、阻尼隨時調節,從而達到最佳的行駛平順性和操縱穩定性。例如:在好路面上正常行駛時,希望軟一點,在壞路面或起步制動時,希望硬一點;低速時軟一點,以滿足乘坐的舒適性,高速時則希望硬一點,以提高操縱穩定性,同時可以根據路面狀況隨時對車身高度進行控制。比如:當汽車行駛在良好路面上高速行駛時,可使整車高度下降,使空氣阻力系數達到最小,降低,增加行駛穩定性,而在較差路面上行駛時,可讓車體高度上升,以改善行駛性能,如提高越野汽車的通過性等。使車身高度不隨乘員人數和裝載質量的變化而變化。

主動懸架系統能根據車身高度、車速、轉向角度及速率、制動等信號,由電子控制單元(ECU)接收這些信號,發出相應的指令控制懸架執行機構,從而改變懸架系統的剛度、減振器的阻尼力及車身高度等參數,從而使汽車具有良好的乘坐舒適性、操縱穩定性和越野情況下的汽車通過性。

電子控制主動式空氣懸架系統,主要有空氣壓縮機、干燥器、空氣電磁閥、車身高度傳感器、帶有減振器的空氣彈簧、懸架控制執行器、懸架控制選擇開關以及ECU等組成。空氣壓縮機由直流電機驅動產生壓縮空氣,壓縮空氣經干燥器干燥后,有空氣管道經空氣電磁閥送至空氣彈簧的主氣室。如圖所示:當車身需要降低時,ECU控制電磁閥使空氣彈簧主氣室中壓縮空氣排到大氣中去,空氣彈簧壓縮,車身降低;當車身需要升高時,ECU控制空氣電磁閥使壓縮空氣進入空氣彈簧的主氣室,使空氣彈簧伸長,車身升高。

在空氣彈簧的主、輔氣室之間有一連通閥,空氣彈簧的上部裝有懸架控制執行器。ECU根據各傳感器輸出信號,控制懸架執行器,一方面使空氣懸架主、輔氣室之間的連通閥發生改變,使主、輔氣室之間的氣體流量發生變化,因此改變懸架的彈簧剛度;另一方面,執行器驅動減振器的阻尼調節桿,改變減振器的阻尼力。在主動使空氣懸架系統中車身高度、彈簧剛度可以同時得到控制,具體數值由ECU根據當時的運行條件和駕駛員選定的控制方式決定。以車身控制高度來說:通過車身高度傳感器,將車身高度的變化轉變為電信號,并輸入電子控制單元(ECU)。ECU接收左右前輪和左后輪三個車身傳感器發出的車高信號,經過處理后對執行器發出指令,對車身高度進行調整,之所以只裝三個,其原因是三點確定一個平面,如多于三個,則會出現調整干涉現象。


     橡膠空氣彈簧又稱空氣彈簧、氣胎、氣囊、皮老虎等,誕生于 19 世紀中期,早期用于機械設備減振。由于其眾多的優點,因而在現代公路和軌道交通車輛以及工業機械等領域獲得了廣泛的應用。
橡膠空氣彈簧使用壓縮空氣(水)為介質,是利用其內部壓縮空氣的反力作為彈性恢復力的一種彈性元件。是具有彈簧作用的非金屬彈簧。
它擁有許多優越金屬彈簧的特點:
◆橡膠空氣彈簧,橡膠氣囊,橡膠氣胎, 的剛度隨載荷而變,使彈簧裝置具有理想的特性;
◆橡膠空氣彈簧,橡膠氣囊,橡膠氣胎,具有非線性特性,可將其特性曲線設計成理想形狀并能同時承受軸向和徑向載荷,也能傳遞扭矩;
◆橡膠空氣彈簧,橡膠氣囊,橡膠氣胎,通過調整內壓力,可以得到不同的承載能力,因此適應多種載荷的需求;
◆橡膠空氣彈簧,橡膠氣囊,橡膠氣胎,的重量輕,使用壽命長;
◆橡膠空氣彈簧,橡膠氣囊,橡膠氣胎,的高頻隔振和隔音性能好。橡膠空氣彈簧所需安裝空間小,更換方便。
 
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