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第三章汽车底盘新技术目录3.1悬架系统新技术3.2转向系统新技术3.3制动系统新技术3.5轮胎新技术3.1悬架系统新技术3.1.1空气悬架空气悬架主要由空气弹簧、导向传力机构、减振阻尼装置、横向稳定器、高度阀、压气机、储能器及管路等组成。空气弹簧空气弹簧随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，其刚度也随之增加；载荷减少，刚度也随空气压力的降低而下降，因而这种弹簧具有较好的变刚度特性。空气弹簧内的空气介质摩擦极小，工作时几乎没有噪声，对于高频振动的吸收和隔音性能极好。空气弹簧可分为囊式空气弹簧和膜式空气弹簧两种。囊式膜式囊式空气弹簧膜式空气弹簧高度控制机构车架高度控制机构包括一个高度传感器、控制机构和执行机构，其功能为：1)随车载变化保持合理的悬架行程；2)高速时降低车身，保持汽车稳定性，减少空气阻力；3)在起伏不平的路面情况下，提高车身高度以提高汽车通过性。导向传力机构导向传力机构是空气悬架中的重要部件，主要承受汽车的纵向力、侧向力及其力矩，因此要有一定的强度，布置方式要合理。空气弹簧在悬架中主要承受垂直载荷、减振、消振，如果导向机构设计得不合理，则会增加空气弹簧的负担，甚至会发生扭曲、摩擦等现象，恶化减振效果，缩短弹簧的寿命。导向传力机构转向桥空气悬架空气弹簧在悬架系统中的布置对整车性能有极大的影响。在布置允许的情况下，应尽可能把空气弹簧布置在车架以外，以便于加大弹簧的中心距，获得充分大的侧倾角刚度。转向桥空气悬架的空气弹簧一般与主销的方向保持一致，利于转向的实现。驱动桥空气悬架驱动桥空气悬架一般要承受更大的力，因此空气弹簧布置在驱动轴的后面，以提高承载能力。3.1.2可调阻尼减振器传统悬架的减振器(即阻尼装置)其阻尼特性一般是固定不变的，因此装备有传统悬架系统的汽车在行驶过程中，其悬架性能也是不变的，这使得汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性受到了限制。现代汽车对悬架系统的减振器有更高的要求，希望悬架的阻尼可以根据汽车具体的行驶状况进行动态的调节。可调阻尼减振器便可满足这一需求。下面介绍两种可调阻尼减振器：阻尼连续可调减振器和电磁减振器。阻尼连续可调减振器采用电控技术调节阻尼特性的筒式液阻减振器的调节机构通常由传感器、控制装置以及执行机构等组成，阻尼既可以分级调节也可以连续调节，通常是由电控执行器改变节流阀通流面积，调节减振器的阻尼特性。由传感器采集的信号包括车速、转向盘转角、节气门开度、制动管路压力及纵向加速度等。这种系统通常在驾驶室内设置驾驶风格选择装置，系统根据驾驶员选择的不同驾驶风格按软、中、硬三级或软、硬两级转换阻尼特性。CDC(ContinuousDampingControl)CDC系统组成CDC系统工作原理CDC系统就是在“孔隙”上做文章，它通过电控阀门来改变两个腔室间连通部分的截面积，在油液流量一定时，截面积的大小与油液的阻尼成反比，这样就改变了油液在腔室间往复运动的阻力，从而实现对减振器阻尼的改变。CDC系统不仅可以达到每秒100次以上的监测收录并处理路面颠簸，还能在汽车加速、减速、转弯过程中有效控制车身姿态，给驱动轮提供最好的下压力。电磁减振器在电磁减振器内采用的不是普通油液，而是磁流变液，它是由合成碳氢化合物以及3～10微米大小的磁性颗粒组成。一旦悬架控制单元发出脉冲信号，线圈内便会产生电压，从而形成一个磁场，并改变粒子的排列方式。这些粒子马上会按垂直于压力的方向排列，阻碍油液在活塞通道内流动的效果，从而提高阻尼系数，调整悬架的减振效果。没有加高电压时，处于无磁状态的磁流变夜的阻尼系数会相对降低，悬架变得较软。电磁减振器工作原理3.1.3主动悬架被动悬架PassiveSuspension全主动悬架FullActiveSuspension主动悬架ActiveSuspension(AdaptiveSuspension)半主动悬架Semi-activeSuspension全主动悬架通常是由执行机构、检测系统、反馈控制系统和能源系统四部分组成。执行机构的作用是执行控制系统的指令，一般为力发生器或转矩发生器(液压缸、汽缸、伺服电动机、电磁阀等)。检测系统的作用是检测系统的各种状态，为控制系统提供依据。它包括各种传感器：车身加速度传感器、车身高度传感器、车速传感器、方向盘转角传感器、节气门位置传感器等。它们检测出汽车行驶的速度、启动、加速度、转向、制动和路面状况、汽车振动状况、车身高度等信号，并输送给电子控制模块。控制系统的作用是处理数据和发出各种控制指令，其核心部件是电子计算机。能源系统的作用是为以上各部分提供能量。主动空气悬架系统工作原理主动空气悬架系统可依据各人的喜好,路面的状况及使用的条件,来调整悬架的软硬度,以适合不同的需求。驾驶者想享受驾驭的乐趣时,可选择较硬的模式享受跑车式的驾驶乐趣,也可以选择较软的模式，享受舒适的乘坐感觉。空气泵储气罐空气减振器控制单元控制线路空气管道主动液力悬架主动液力悬架和主动空气悬架或油气悬架完全不一样的地方是没有弹性的介质—气体，执行器(液压缸)中所采用的介质是不可压缩的油液，故其响应的灵敏度较高。当执行器(液压缸)发生作用时，液压缸中的活塞从上、下两侧接受油压，一侧油压上升，另一侧油压下降，从而使活塞产生往复伸缩运动，以适应路面的凸凹，保持车身的平稳。主动液力悬架半主动悬架半主动悬架与主动悬架的区别是，半主动悬架用可控阻尼的减振器取代执行器。因此它不考虑改变悬架的刚度，而只考虑改变悬架阻尼的悬架系统。半主动悬架由无动力源且可控的阻尼元件(减振器)和支持悬架质量的弹性元件(与减振器并联)组成。减振器则通过调节阻尼力来控制所耗散掉的能量的多少。半主动悬架按阻尼级别又可分成有级式和无级式两种。半主动式油气悬架系统多连杆悬架悬架实际上是由连杆、减振器和减振弹簧组成的。多连杆悬架，顾名思义，就是它的连杆比一般悬架要多些，按惯例，一般把4连杆或更多连杆结构的悬架称为多连杆悬架。多连杆式悬架不仅可以保证有一定的舒适性（因为它是完全独立式悬架），而且由于连杆较多，可以允许车轮与地面尽最大可能保持垂直、减小车身倾斜、维持轮胎的贴地性，因此装备有多连杆悬架的汽车，操控性一般都很好。可以说，从理论上讲，多连杆悬架是目前解决舒适性和操控性矛盾的最佳方案。多连杆悬架结构特点以应用最为广泛的五连杆悬架为例，多连杆悬架一般包括前置定位臂、后置定位臂、上臂、下臂及主控制臂。后桥差速器稳定杆减振器定位臂下控制臂前控制臂制动油管Mercedes-BenzE-Class5连杆后悬架3.2转向系统新技术3.2.1可变转向比转向系统一般轿车的转向传动比固定在16:1和18:1之间，也就是说如果要让转向轮转动1゜，不论行驶车速如何，方向盘都需要转动16゜～18゜。而实际情况往往是：在低车速下，驾驶员需要通过将方向盘转动一个相对较小的角度，使转向轮转动一个较大的角度，以提高转向的效率；而在高车速下，即使方向盘转动角度相对较大，转向轮也不会产生大角度转向，以保证转向的稳定性和行车安全性。可变齿比转向系统正是应这一需求而产生的。可变转向比转向系统雷克萨斯、本田：可变齿比转向系统(VariableGearRatioSteering，VGRS)宝马：前轮主动转向系统(ActiveFrontSteering，AFS)奥迪：动态转向系统(AudiDynamicSteering，ADS)；奔驰：直接转向系统(DirectSteeringControlSystem)可变转向比转向系统分类可变转向比转向系统在技术层面上并不是一个水平的，目前主要有两种方式可实现可变转向比转向：一种方式是依靠特殊的齿条机构来实现，这种方式原理简单，成本也相对较低，没有过高的技术含量；另一种是通过行星齿轮结构和电子系统来实现的，结构相对复杂。由于目前尚无明确的分类，这里将它们简单地分为机械式和电子式。机械式可变转向比转向系统机械式可变齿比转向机构通过特殊工艺加工出齿距间隙不相等的齿条，这样方向盘在转向时，齿轮与齿距不相等的齿条啮合，转向比就会发生变化。齿条中间位置的齿距较细密，因此在转动转向盘时，齿条在这一范围内的位移较小，在小幅度转向时(例如变线、方向轻微调整时)，车辆会显得沉稳。齿条两侧远端的齿距较稀疏，在这个范围内转动方向盘，齿条的相对位移会变大，所以在大幅度转向(如泊车、掉头等)时，车轮会变得更加灵活。电子式可变转向比转向系统前轮主动转向(AFS)根据反映汽车行驶状况的信号对转向传动比进行控制，一般将控制转向器转动的输入自由度由一个(转向盘转角)增加到两个(转向盘转角和电动机的转角)，通过叠加机构输出理想的转角。该系统中，转向齿轮的转角等于转向盘转角与角度叠加机构产生的转角(与转向盘转角同向或反向)之和。电子式可变转向比转向系统1-转向控制阀；2-电磁锁止装置；3-行星架；4-蜗杆；5-电动机；6-角度传感器；7-齿条；8-转向齿轮；9-涡轮；10行星轮；11-上太阳轮3.2.2电动助力转向（EPS）EPS系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统，是为了满足人们对驾驶轻便性的要求而产生的。它可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力，这也符合当前电控技术与汽车技术相结合的趋势。EPS系统组成EPS系统分类蜗轮蜗杆减速机构EPS系统优点(1)节省空间。因为电动机和减速机构集成在转向柱或者转向器壳体中，此外也省略了液压泵和辅助管路。(2)质量小。因为仅仅是在机械转向系统的基础上增加了一套电动机和减速机构。(3)节省动力。因为设计的控制电路使电动机只在需要时才工作，而省去了不断工作的液压泵。(4)因为部件更少且不需要充入液体或滤清空气，所以更加容易集成。EPS未来的发展方向EPS技术的发展方向主要为：改进控制系统性能和降低控制系统的制造成本。只有进一步改进控制系统性能，才能满足更高档乘用车的使用要求。另外，EPS的控制信号将不再仅仅依靠车速与转矩，而是根据转向角、转向速度、横向加速度、前轴重力等多种信号，进行与汽车特性相吻合的综合控制，以获得更好的转向路感。未来的EPS将朝着电子四轮转向的方向发展，并与电子悬架统一协调控制。3.2.3线控转向线控转向系统的最大特点是转向盘与转向轮之间没有机械连接。汽车线控转向系统主要由转向盘模块、前轮转向模块、主控制器(ECU)以及自动防故障系统组成。1-转向盘；2-传动带；3-方向盘转角传感器；4-反馈电机；5-转向执行机构；6-转向齿轮转角传感器；7-转向助力单元线控转向的特点(1)没有转向传动轴从发动机舱中穿过，发动机及其附件布置自由度较大；(2)转向盘与前轮间无机械连接，路面对车轮的冲击不会传到转向盘上；(3)汽车发生正面碰撞时，可以避免转向管柱挤撞驾驶员；(4)可以根据驾驶者的喜好，通过软件改变操纵路感；(5)可以方便地与汽车上的其他电子控制装置集成，对整车进行自动控制。但是，由于线控系统价格较贵，而且全电子系统的可靠性不如机械或液压系统，因此要达到实用化程度，还需要经历一个艰难的历程。3.2.4四轮转向技术四轮转向汽车具有以下优点：（1）提高了汽车在高速行驶时和在滑溜路面上的转向性能；（2）驾驶员操纵转向盘反应灵敏，动作准确；（3）在不良路面和侧风等条件下，汽车也具有较好的方向稳定性，提高了高速下的直线行驶稳定性；（4）提高了汽车高速转弯的行驶稳定性，不但便于转向操纵，而且在进行急转弯时，也能保持汽车的行驶稳定性；（5）通过使后轮转向与前轮转向相反，减小了低速行驶时的转弯半径，不但便于在狭窄路面上进行U形转弯，而且在驶入车库等情况下便于驾驶。四轮转向的两种转向方式当后轮与前轮的转向相同时称为同相位转向。当后轮与前轮的转向相反时称为逆相位转向。四轮转向的分类四轮转向系统可按后轮的偏转角与前轮偏转角或车速之间的关系分为转角传感型与车速传感型两种。(1)转角传感型。后轮的偏转角与前轮的偏转角之间存在着某种函数关系，即后轮可以按与前轮旋转方向相同方向旋转，即同相位偏转；也可以按与前轮旋转方向相反的方向旋转，即反相位偏转。此外前后轮转角值之间也有一定关系。(