越野車油氣懸架設(shè)計分析

戚磊 李鵬飛 郝健 陜西汽車集團股份有限公司

傳統(tǒng)的懸架結(jié)構(gòu)主要是借助彈簧元件和減震器維持車身的穩(wěn)定性，但是，受到阻尼力、振動速度等參數(shù)的影響，無法有效隔離高頻干擾問題，為了提升設(shè)計方案整體應(yīng)用效果，就要對懸架控制技術(shù)和方案予以優(yōu)化。

一、越野車油氣懸架的結(jié)構(gòu)

油氣懸架主要是將氣體作為主要彈性元件，有效連接氣體和活塞之間的引入油液，維持中間介質(zhì)應(yīng)用的合理性。其基礎(chǔ)的工作缸主要包括氣室和阻尼閥，若是按照結(jié)構(gòu)模式進行劃分，分為單氣室、兩級壓力式等。

1）單氣室，主要分為油氣分隔式和油氣混合式。其中，油氣分隔式能在伸張過程中降低氣壓，從而減少剛度參數(shù)，但是，這種模式容易出現(xiàn)活塞和缸體端部碰撞的問題。此時，利用裝伸張形成止回閥就能有效避免閉塞問題的蔓延。

2）兩級壓力式，主要是利用并列的氣室完成對應(yīng)操作，其中一個氣室要維持充氣壓力和單氣室油氣彈簧壓力一致。另一個氣室則充滿高壓氣體。在低負載環(huán)境中，主氣室完成工作任務(wù)，對應(yīng)的副氣室處于不工作狀態(tài)，只有在荷載達到一定參數(shù)后，才會利用兩個氣室共同調(diào)節(jié)懸架的剛度[1]。

二、越野車油氣懸架工作原理

（一）被動控制原理

在懸架系統(tǒng)被動控制模式中，常規(guī)化的比例閥控制電流分為3個基礎(chǔ)級別。能利用駕駛?cè)藛T或者是計算機系統(tǒng)傳感器信號進行自動選擇模式的稱為阻尼級別，是整個級別模式中維持懸架性能最優(yōu)級別。其應(yīng)用過程中，針對路況情況不佳、起動制動不到位等問題，能合理調(diào)控比例閥，將阻尼調(diào)節(jié)數(shù)值控制在最優(yōu)模式內(nèi)，借助油氣彈簧就能完成氣室吸收振動能量的處理，保證安全性和應(yīng)用效果。

（二）半自動控制原理

在越野車尤其懸架體系中，半自動控制模式較為常見，主要是借助計算機配置的傳感器完成速度參數(shù)、位移參數(shù)以及加速度信號參數(shù)的采集匯總，從而結(jié)合最優(yōu)控制律進行阻尼數(shù)值的計算分析，從而獲取輸出控制信號，并將其應(yīng)用在比例閥中，維持比例閥節(jié)流孔面積，實現(xiàn)半自動控制[2]。

（三）車身高度的調(diào)控原理

目前，較為常見的控制方式主要分為人工處理和自動化處理。

人工處理模式，駕駛員要結(jié)合越野車的實際載重以及對應(yīng)的車身高度利用觸摸屏的接通或者是斷開實現(xiàn)高度調(diào)節(jié)閥的實時性控制處理，并且維持應(yīng)用的規(guī)范性。若是1高速開關(guān)閥處于接通模式，而并聯(lián)的2高速開關(guān)閥處于斷電模式，則車身實現(xiàn)提高處理；若是2高速開關(guān)閥處于接通模式，而并聯(lián)的1高速開關(guān)閥處于斷電模式，則車身實現(xiàn)降低處理。

圖1 越野車單租控制回路示意圖（1、2表示高速開關(guān)閥）

自動處理模式，駕駛員只需要借助電子觸摸屏進行對應(yīng)車身高度的設(shè)置，就能利用計算機配置的傳感器結(jié)合實際情況測定實際高度，從而按照規(guī)律有序調(diào)控高速開關(guān)閥，維持車身的高度始終在標(biāo)準數(shù)據(jù)范圍內(nèi)。

（四）油氣懸架平衡原理

為了維持越野車油氣懸架處理效果，要整合平衡方案，維持分組局部平衡處理水平，確保同側(cè)軸油氣彈簧和油氣室連接的穩(wěn)定性。在平衡模式中，因為油室本身就是利用對應(yīng)的處理元件完成連接處理，因此，相連的兩個基礎(chǔ)油氣彈簧荷載參數(shù)能保持一致。在一個油氣彈簧荷載量增大后，另一個油氣彈簧的荷載量也會隨之變化，而此時的總荷載量維持不變，結(jié)石借助這種“此消彼長”的模式完成平衡處理，從而 提升各個軸結(jié)構(gòu)載荷分配的實時有效性，也能盡量減少單個油氣彈簧過載問題產(chǎn)生的安全隱患[3]。

三、越野車油氣懸架的設(shè)計內(nèi)容

為了保證越野車油氣懸架設(shè)計的規(guī)范性和合理性，要從細節(jié)出發(fā)，確保對應(yīng)設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計要點都能得到落實，強化綜合處理效果。在保證油氣彈簧分析選擇工作有序開展的基礎(chǔ)上，利用合理性的手段實現(xiàn)油氣懸架平衡控制，并有效調(diào)控車身高度、維持油氣懸架導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)置和液壓系統(tǒng)布置等工作，最大程度上提升越野車油氣懸架設(shè)計的規(guī)范性。

（一）優(yōu)選油氣彈簧的基礎(chǔ)形式

油氣彈簧結(jié)構(gòu)中，單氣室結(jié)構(gòu)較為簡單，且對應(yīng)的工作可靠性高，但是因為加工要求不高因此伸張過程中的剛度參數(shù)較低，且行程較大，這就會增加撞缸的概率。而兩級壓力式能有效結(jié)合荷載參數(shù)的變化情況進行兩級剛度的處理和調(diào)控，不僅能滿足性能應(yīng)用的標(biāo)準，還能維持越野車空載狀態(tài)和滿載狀態(tài)的自然振動頻率，為綜合結(jié)構(gòu)處理提供保障，但是造價較高。綜上所述，在選擇油氣彈簧形式的過程中，要結(jié)合應(yīng)用效率、經(jīng)濟成本等多元因素完成選擇工作[4]。

（二）油氣懸架平衡方案設(shè)計要點

在明確油氣懸架平衡應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上，要將均衡分布載荷數(shù)值作為根本，有效提升平衡體系設(shè)計的時效性。在彈簧處于油氣彈簧應(yīng)用狀態(tài)時，結(jié)構(gòu)得到了簡化，傳統(tǒng)的平衡桿結(jié)構(gòu)被油缸和氣缸之間的平衡管路所取代，能有效維持油氣彈簧的支點承載效果，提升均勻性和應(yīng)用效果。與此同時，平衡系統(tǒng)要具備維持油氣彈簧支點承載力均勻分布的能力，從而利用同側(cè)油氣彈簧聯(lián)通或者是分組油氣彈簧連通進行控制，匹配不同的連接模式，從而維持剛度特性的合理性。

（三）車身高度調(diào)整設(shè)計方案要點

在越野車運行過程中，要保證汽車高度能合理性調(diào)控，改善汽車運行的穩(wěn)定性，并維持氣體容積的定值結(jié)構(gòu)，有效在最優(yōu)荷載參數(shù)范圍內(nèi)實現(xiàn)振動頻率的應(yīng)用優(yōu)化。最關(guān)鍵的是，借助車身高度調(diào)控方案也能改善汽車行駛的平順性。系統(tǒng)在氣柱高度出現(xiàn)變化后就會造成系統(tǒng)振動頻率出現(xiàn)相應(yīng)的變化，為了維持汽車行駛的穩(wěn)定性，就要在氣壓調(diào)控過程中利用其它的調(diào)控單元維持調(diào)節(jié)平衡，從而避免氣柱高度出現(xiàn)性能偏差，因此，要利用對應(yīng)處理措施維持系統(tǒng)剛度和偏頻問題。

第一，在齒輪泵位置配備對應(yīng)的自動卸裝裝置。

第二，在柱塞泵結(jié)構(gòu)位置設(shè)置自動卸載裝置[6]。

第三，利用變量柱塞泵完成控制處理，保證應(yīng)用平衡。

第四，針對不可調(diào)柱塞泵配備溢流閥，有效選取分析和比較對比模式，維持綜合應(yīng)用的水平。

四、結(jié)束語

總而言之，為了滿足設(shè)計要求，要整合具體設(shè)計內(nèi)容，建立健全完整的設(shè)計應(yīng)用方案，確保在明確對應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用運行原理的同時，結(jié)合運行要求和目標(biāo)落實對應(yīng)的設(shè)計方案，并且匹配控制結(jié)構(gòu)的合理性，維持綜合應(yīng)用效率，建構(gòu)完整的尤其彈簧運動控制體系，滿足平衡負載的標(biāo)準。