重卡提升橋控制系統對比及應用

王小飛，楊軍安，許昭，申國偉

（1.陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200；2.新疆眾合股份有限公司 鋁箔公司，新疆烏魯木齊 830013）

重卡提升橋控制系統對比及應用

王小飛1，楊軍安2，許昭1，申國偉1

（1.陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200；2.新疆眾合股份有限公司 鋁箔公司，新疆烏魯木齊 830013）

提升橋的使用，可減輕車輛的自重，降低油耗，減少輪胎的磨損，能為用戶帶來良好的經濟效益。由于通過氣囊將提升橋提升，氣囊具有良好的非線性彈性特性，用于車輛懸架裝置中可以明顯改善車輛的操縱穩定性和行駛平順性，同時可以減輕重載車輛對路面的破壞，在重卡上得到廣泛的應用。本文對提升橋懸架結構形式進行簡述，對比分析了目前幾種提升橋控制系統各自優缺點。

重卡；氣囊；提升橋；高度閥

CLC NO.:U461Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)03-122-04

引言

隨著國家治理超載超限力度的加大，一種既能多拉快跑又能滿足軸荷法規的輕量化多軸重卡適合市場的需求。6×2車型以其較高運輸效率和良好的經濟和社會效益能夠滿足目前國內重型車輛用戶的這一需求。

在汽車空載和部分承載時，可以進行單軸和多軸提升，以便減少輪胎的磨損，消除錯誤導向，減少其它軸上輪胎的摩擦并降低油耗，能為用戶帶來

良好的經濟利益。當車輛通過冰、雪或泥水等較滑路面時，通過把提升橋上的載荷短時間降低，從而把更多的載荷分配給驅動軸來提高驅動輪附著力。在其它車軸過載的情況下，提升車橋會自動回位。

1、提升橋懸架結構形式

為了使提升橋實現提升功能,后懸架一般采用擺臂式平衡懸架和空氣懸架。擺臂式平衡懸架相對于推桿式平衡懸架來說,取消后橋的整體梁，成本較低。空氣懸架通過氣囊將提升橋提升，空氣懸架提高行駛平順性、減少車輛振動，使用壽命長，且重量輕，在高端重卡上廣泛使用。

如圖1所示,為提升橋結構示意圖，它由提升氣囊、提升臂、導向機構和相應的空氣控制系統及承載空氣彈簧等組成。當多軸車或掛車采用空氣懸架時，在空載或部分承載工況下，能夠進行單軸或多軸提升，這有利于減少提升軸和未提升橋上的輪胎的磨損，同時增加驅動橋的附著力。當未提升橋過載的條件下，被提升的車軸能自動回位并參與承載。提升機構安裝在車架的兩側，需要提升車軸時，就向提升氣囊充氣，承載氣囊放氣，使提升氣囊內壓力升高，并對提升臂的左端施壓，在提升臂繞中問支點轉動的同時，其右端向上升并頂起車軸，于是軸上車輪離開路面一段距離。

提升橋控制方式分為機械控制式和電子控制式(ECAS)兩種。機械控制式空氣懸架價格低、技術成熟，目前機械控制式空氣懸架在國內應用最為廣泛。電子控制式空氣懸架，不僅提高了操作的舒適性和反應的靈敏度，而且可以附加很多輔助功能，但由于成本過高，僅在高端重上匹配使用。

2、空氣懸架機械控制系統高度閥種類的應用

空氣懸架系統工作方式大致如下，當汽車載荷增加時，車架與車橋(軸)之間的距離縮短，然后通過控制連桿機構的作用，打開充氣閥，壓縮空氣注入空氣彈簧的氣囊使之壓力增加，同時使車架升高，直至充氣閥關閉為止，此時車架又恢復到載荷增加前的高度。汽車卸載時，車架與車橋(軸)之間的距離增大，此時通過控制連桿機構的作用，打開放氣閥，使氣囊內的氣體排入大氣，壓力減小，直至車架又恢復到卸載前的位置為止。因此，裝有空氣彈簧懸架的汽車的高度控制閥根據不同載荷相應調節氣囊的壓力，快速升降車身，適應各種裝載狀態的要求，使車輛總能保持恒定的高度。加上提升氣囊后，通過控制升降閥，可以實現對中后提升軸的提升和下降。

高度閥的作用是調節氣囊的內部壓力，并使氣囊壓力保持在一定的范圍，來平衡外部載荷。空氣懸架機械控制系統高度閥可分為以下幾種，如圖2所示，普通高度閥a、可提升高度閥b等。由于成本、技術、法規等因素，歐洲基本上是全氣囊為主，北美多以復合懸架為主，下面簡單介紹幾種控制類型；

選擇高度閥數量、種類和布置形式時，要使各車輪上的載荷分配符合整車設計所要求的平衡原則，當采用全空氣懸架時，須符合三點確定一個平面的原則，不能出現過定位的情況。如四點定位除了調平困難外，一般會造成載荷分配不均。當采用前軸板簧，中后橋空氣懸架時，高度閥布置在車架左右兩側或橋的中間位置。以上兩種高度閥是全空氣懸架機械控制系統中應用，根據客戶需求、運輸用途以不同工況，選擇相應的機械控制系統。由于成本控制、技術等因素，全空氣懸架多用于高檔的客車和重卡領域。目前，普通重卡懸架大多采用前軸板簧懸架，中后橋采用空氣懸架的形式，一般情況下，中后橋的空氣懸架分為全氣囊空氣懸架和復合式空氣懸架兩種。帶提升橋功能的中后橋空氣懸架多以復合式為主，下面著重介紹帶幾種提升橋功能的中后橋空氣懸架控制系統的應用。

3、幾種提升橋控制系統的應用

3.1 帶電磁閥—普通高度閥控制系統

如圖3所示，該系統由高度閥、兩位三通閥等組成，儲氣筒出來的氣分為兩路，一氣路經過兩位三通電磁閥（常開型）通向提升氣囊，另一氣路，經過高度閥及兩位三通電磁閥（常閉型）通向承載氣囊。當切斷電磁閥電源時，氣路經過兩位三通電磁閥（常開型）給提升氣囊供氣，通往承載氣囊的氣路由于有兩位三通電磁閥（常閉型）作用，氣路被切斷，提升橋被提升；當接通電磁閥電源時，通往提升氣囊的氣路由于有兩位三通電磁閥（常閉型）作用，氣路被切斷，承載氣囊的氣路接通，提升橋著地。這樣，根據載荷的變化，落地的提升橋與驅動橋通過高度閥來調節承載氣囊的的充放氣量。該系統需要在駕駛安裝電源開關 ，控制提升橋的狀態。

3.2 帶電磁閥提升橋控制系統

如圖4所示，該系統控制相對簡單,采用兩位五通閥和繼動閥對提升橋氣管路進行控制兩位五通電磁閥具有“自鎖”功能，不會由于突然斷電而改變工作狀態。通過控制兩位五通閥來調節提升氣囊和承載氣囊充放氣狀態。其中控制兩位五通電磁閥的手動開關安裝在駕駛室里，手動開關的類型選為“點動”按鈕，這樣可以保護電磁閥線圈不容易損壞，提高其穩定性。其中繼動閥用來加快氣囊充放氣的速度。該系統所用零件少，成本低，性能穩定。缺點是提升橋需要手動控制，且沒有高度閥，提升橋著地時不能隨載荷的不同而調節承載氣囊的充放氣量。

3.3 帶ILAS-E閥的提升橋控制系統

如圖5所示，該系統由高度閥、繼動閥、壓力開關以及ILAS-E閥等組成，根據空載、部分載荷以及滿載等三大不同工況情況，自動控制提升橋。在空載或部分載荷工況下，車輛在前行、向后退時，提升橋會提升，停車時提升橋降落；在滿載工況下，車輛在前行或停車時，提升橋降落，后退時提升橋提升。同時，該系統可以與ASR配合使用。該系統可以根據載荷自動控制提升橋，減少輪胎磨損，并具有過載保護功能，缺點是比前面所講系統成本較

高。

3.4 電子式提升橋控制系統

采用電子控制式空氣懸架(ECAS)，具有許多優點。除了可以調節車身高度、舉升或下跪之外，還可以控制車身姿態，其中控制側傾角是一項重要功能。當汽車轉彎或傾斜，在側向受到一定量的側向加速度或側向力之后，由傳感器將信號傳給電控系統，立即將單高度控制閥的三通接頭隔離，使左、右氣簧的氣路不連通，從而增大這個懸架的側傾角剛度。

4、結語

目前，重卡市場競爭日趨嚴重，結合國內市場現狀，開發一種性能更好、成本更低、節能環保以及安全舒適的產品，是每一個從事重卡領域人員的追求目標。本文對幾種提升橋空氣懸架控制系統進行了對比闡述，綜合分析其優缺點，方便進一步研究提升橋控制系統。根據客戶需求，為開發適應市場需求的提升橋懸架控制系統提供參考。

[1] 劉惟信．汽車設計[M[．北京：清華大學出版社，2001.7.

[2] 許昭.車輛主動懸架最優控制及懸架試驗臺研究[D]．湖南大學碩士學位論文，2007.4.

[3] 朱興華.多行駛工況下客車ECAS控制策略研究[D]．江蘇大學碩士學位論文，2010.6.

[4] ILAS-E閥的應用．翰德公司.

Application and Comparison for Lifting Axle Control System
of the Heavy Duty Truck

Wang Xiao fei1, Yang Jun an2，Xu Zhao1，Shen Guo wei1
（1.Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd，Shaanxi Xi'an 710200；2.Xin Jiang Join Wold Co., Ltd，Xinjiang Urumchi 830013）

Using the lifting axle can lessen vehicle weight, reduce fuel consumption, decrease the rear and tear of the tires, and bring good economic benefit for the user. The lifting axle is lifted via the air bag . It can obviously improve vehicle handling stability and ride optimization when using on the suspension device of vehicle .Meanwhile ,it reduces the damage for overloading conditions. The suspension structure with Lifting axle, the advantages and shortcommings of the control system of the current several Lifting axle systems are summarized in this paper.

Heavy duty truck; Air bag; Lifting axle; Height valve.

U461

A

1671-7988(2014)03-122-04

王小飛，助理工程師，主要從事車輛制動系統、空氣懸架控制系統設計與研究。