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空气悬架结构 

2.1 空气悬架结构简介 

2.1.1 空气悬 架系统的基本结构 

空气弹 簧悬架具有变刚度、刚度小、振动频率低、车身高度不变等优点。典型的 机械式空气悬架主要包括以下几个部分: 

(1)空气弹簧 

空气弹 簧是由橡胶囊所围成的一个密闭容器,在其中贮入压缩空气,利用空 气的可压缩性实现其弹簧的作用。这种弹 簧的刚度是可变的,因为作 用在弹簧上的载荷增加时,容器内 的定量气体气压升高,弹簧刚度增大。反之,当载荷减小时,弹簧内的气压下降,刚度减小,故空气 弹簧具有较理想的弹性特性。 

(2)导向机构 

导向机 构是承受汽车的纵向力、力矩及横向力。由于空 气悬架只能承受垂直载荷,所以需 要安装导向机构以承受横向力、纵向力 及力矩以使车桥(或者车轮)按一定 的轨迹相对车身或车架跳动。 

(3)减振装置 

减振装 置主要是用来消耗振动能量,衰减振动。空气作 为空气弹簧的工作介质,内摩擦极小,与板簧 相比空气弹簧本身只有少量阻尼,所以空 气悬架必须装有阻尼器,而且其 阻尼要相应增加以达到迅速衰减振动的目的。但如果 阻尼过大又会使反应迟钝并向车身传递过多的高频振动和冲击,所以减 振器阻尼的匹配是否合理将影响悬架的性能。 

(4)高度控制阀 

高度控 制阀是空气弹悬架系统的一个重要组成部分,其主要功能是:①随整车 载荷变化保持合理的悬架行程;②高速时降低车身高度,保持车身稳定性,减少空气阻力;⑨在起伏不平的路面上,可以提 高车身高度从而提高了汽车的通过性,空气弹 簧的优越性通过安装高度控制阀充分的显现出来。 

(5)其它附属装置 

空气弹 簧以压缩空气作为介质,所以必 须装有压气机以产生压缩空气,另外为 了进一步提高空气弹簧的性能大部分空气悬架还装有辅助气室。现如今,随着科技的迅速发展,很多高档的客车、轿车以 及商用车上已经成功的使用了电控空气悬架,这种悬 架使用高度传感器和电子控制单元来控制空气弹簧的充气和排气,从而更 加提高了空气悬架的控制精度和反应速度。但在功 能好的同时也有其缺点:这种汽 车悬架的结构更为复杂,而且成本非常高。 

所以在 国内应用的还不是很广泛,但是这 是汽车悬架发展的必然趋势 

2.1.2 空气弹簧的类型 

空气弹 簧的结构可以设计成很多类型,根据压 缩空气所用容器不同,可以将 空气弹簧分为囊式、膜式两种形式。 

(1)囊式空气弹簧 

囊式空 气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊、密闭在 容器中的压缩气体所组成。气囊的 内层用气密性好

的橡胶制成,而外层 则用耐油橡胶制成。根据橡 胶气囊曲数不同可将其分为单曲、双曲和 多曲的囊式空气弹簧。气囊各 段之间镶嵌有金属轮缘,用于承 受气体的内压张力。囊式空 气弹簧的有效面积变化率较大,刚度较大,振动频率也较高。所以对 于囊式空气弹簧来说,适当的 选择空气弹簧的有效面积变化率和辅助气室容积,可以有 效地降低振动频率。随着段数的增加,空气的 弹簧的刚度会变小。主要是 由于气囊的变形可由各个曲部平均分担,因而曲段数越多,空气弹 簧的有效直径变化率就会越小。 

(2)膜式空气弹簧 

膜式空 气弹簧的构造是在金属外筒与内筒或缸筒与活塞之间放置橡皮膜,通过膜 的变形实现整体伸缩。在外筒 的内壁与内筒的外壁上预先给出适当的倾斜或曲面,据此橡 皮膜伸缩时可沿该壁面发生变形,受压面 积随变形而变化。这就可 以获得在标准高度下很软,而在大 位移时变硬的特性,即合适 的非线性弹簧特性。膜式空 气弹簧在国内外大客车上的应用日益广泛。因膜式 空气弹簧有效直径变化较小,其刚度较低,自振频率较低.膜式空 气弹簧的底座同时也是活塞,该空气 弹簧的有效直径能通过改变活塞的外形从而得到改变。从而可 以得到所需的弹性特性。许多膜 式空气弹簧的底座还作为辅助气室以增加空气弹簧的总容积,改善空气弹簧的性能。这是提 高空气弹簧系统隔振效果的有效措施之一

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2.1.3 导向机构 

导向传 力机构是空气悬架的重要组成部件,要承受汽车的侧向力,纵向力及其力矩。因此要有一定的强度,布置的方式要合理。空气弹 簧悬架中空气弹簧主要承受垂直载荷。如果导 向机构布置的不合理则会给空气弹簧带来很大的负担,使其发生扭曲,摩擦等现象,恶化减震的效果,从而缩 短了空气弹簧的寿命。 

汽车空 气悬架导向机构主要有以下几点作用:①在车架 或车桥之间传递力矩。②是车桥 或车轮按一定轨迹相对车身或车架跳动。这是空 气悬架中导向机构的最重要的一个作用。 

2.1.4 高度控制阀 

高度控 制阀是空气悬架系统的重要组成部分,其作用 是保证车辆在任何静载荷下与路面保持一定的高度,而且空 气弹簧的优势也只有在采用了高度控制阀的情况下才能得到充分的体现。汽车空 气悬架的高度控制阀一般分为机械式和电磁式,按其组 成可分为带延时机构高度控制阀和不带延时机构高度控制阀-由于目 前在国内空气悬架多采用机械式高度阀,因而在 此针对带延时机构和不带延时机构的两种机械式高度阔进行简单介绍。延时机 构由缓冲弹簧和油压减振器组成。其作用是:在车辆 运行时的正常振动中,保证空 气弹簧的高度虽有变化但不起进、排气作用,而当静 载荷变化或以极低频率振动时,保证空气弹簧进行充、排气,以使在 汽车正常的振动中高度阀的进、排气阀 不会频繁地打开,从而减 少压缩空气的浪费。在使用 不带延时机构的高度阀时,车辆在 运行过程中高度阀的进、排气阁不断地关闭,空气消耗量大,为此一 般在空气通道上设置一节流孔,或在排 气通道外加一长橡胶软管,以便限制空气流量,避免空 气中的水分和灰尘堵塞小孔。 

2.2 空气悬 架系统的工作原理 

在理想状态下,装有空 气弹簧悬架的汽车通过压缩空气的压力能够随载荷和道路条件变化进行自动调节,不论满 载还是空载整车高度几乎不会发生变化。可以大 大提高乘坐的舒适性。空气悬架的工作原理:空气压 缩机供给储气筒压缩空气,储气筒 上装有压力保护阀,当储气 筒的压力超出设定压力时,压力保 护阀会自动打开把过载压力卸掉。当车辆 在平直路面上行驶时,高度阀 的充气阀门和排气阀门均关闭,空气弹 簧气囊内即不充气也不放气,车架高度保持不变。当车辆 行驶在不平路面或转弯时,车轮产 生跳动或转弯离心力都会使车架产生倾斜,连接在 车架上的高度控制阀的控制杆就会转过一定的角度,当车辆载荷增加时,空气弹簧被压缩,车架整体下移,高度控 制阀控制杆向上旋转,使控制 阀的充气阀门打开,压缩空 气经高度控制阀向气囊内充气,在气压的作用下,车架回升,高度控 制阀的控制杆随之向下旋转,使控制 阀的充气阀门的开度逐渐变小直至关闭,此时车 架恢复到设定高度,即空气 弹簧气囊回升到原来的高度;当车辆载荷下降时,空气弹 簧气囊在其腔内压缩空气的作用下伸长,车架整体上移,高度控 制阀控制杆向下旋转,使控制 阀的放气阀门打开,压缩空 气经高度控制阀向外界排出,车架下降,高度控 制阀控制杆随之向上旋转,使控制 阀的放气阀门的开度逐渐变小直至关闭,此时车 架逐渐恢复到设定高度

 

在国外,空气悬 架系统在重型货车上的超过80%,在高速客车和豪华上已100%采用,部分轿 车也安装了这个系统。

一辆高品质的SUV既要拥 有轿车的舒适性,又要兼 顾越野车的通过性能,空气悬挂系 

空气悬架

统是实 现这目标的最佳选择。空气悬 挂主要由控制电脑、吸气孔、排气孔、气动前 后减震器和空气分配器等组成。控制车身的姿态:调节车身的稳定系统。其中,前两项 功能是相互联系的,例如:吸气孔 吸气让胎压的扁平比上升,底盘会有上升作用,但是一般不会升太多。当车身要高速行驶时,排气孔 排气轮胎的扁平比下降,底盘会 有一种下压力但是不会降太多。

空气悬架俗称:(中央充放气系统),就是:车辆在行进过程中,放掉一部分胎压例如:我是3.0的胎压,放掉一部分气,轮胎的扁平比下降,底盘也就有下压力,最多下降:1-3CM不会降太多。当车辆越野时,吸气孔吸气例如:我2.0的胎压变成4.5的胎压,底盘随 着轮胎的扁平比上升,底盘也会上升,但是不会升太多,最多3-4CM

空气悬 架从十九世纪中期诞生以来,经历了 一个世纪的发展,经历了“气动弹簧

空气悬架

气囊复合式悬架半主动空气悬架中央充放气悬架(即ECAS电控空气悬架系统)等多种变化型式。到二十 世纪五十年代才被应用在载重车、大客车、小轿车及铁道上。目前国 外高级大客车几乎全部使用空气悬架,重型载 货车使用空气悬架的比例已达80%以上,空气悬 架在轻型汽车上的应用量也在迅速上升。部分轿 车也逐渐安装使用空气悬架,如美国的、德国的Benz300SEBenz600等。在一些特种车辆(如对防 震要求较高的仪表车、救护车、特种军 用车及要求的集装箱运输车等)上,空气悬 架的使用几乎为唯一选择。而我国 仍处于起步阶段,空气悬 架系统只应用在一些豪华客车和少部分重型货车和挂车上。 空气悬架在1991年海湾战争中,由于科威特全是沙漠,而且是 细沙和软沙总成。美军的 悍马车配备中央充放气系统,也就是空气悬架;把胎压 降低轮胎和地面的摩擦力升高这样在沙漠中可以防止轮胎打滑的情况,在雪地 路面时降低胎压也和沙漠一样轮胎的摩擦力会增强。这就是 液压悬架的弊端,空气悬 架和液压悬架个有优势。空气悬 架能降低胎压防滑,液压悬架能上高速,能跑山 路过河等两个是各有优势的。

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