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1、主动悬挂一、概 述 （一）汽车悬挂系统的作用及组成悬挂是车身身与车轮轮之间的的一切传传力连接接装置的的总称。它它的作用用是把路路面作用用于车轮轮上的垂垂直反力力（支承承力）、纵纵向反力力（牵引引力和制制动力）和和侧向反反力以及及这些反反力所造造成的力力矩都传传递到车车身上，以以保证汽汽车的正正常行驶驶。汽车悬挂尽尽管有各各种不同同的结构构形式，但但一般都都是由弹弹性元件件、减振振器和导导向机构构三部分分组成（图图 1）。由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击力将达到很大的数值。冲击力传到车身时，可能引起汽车机件的早期损坏
2、；传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受到损伤。为了缓和冲击，在汽车行驶系中，除了采用弹性的充气轮胎之外，在悬挂中还必须装有弹性元件，使车身与车轮之间作弹性联系。但弹性系统在受到冲击后，将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬挂系统还应具有减振作用，以使振动迅速衰减，振幅迅速减小。为此，在许多形式的悬挂系统中都设有专门的减振器。车轮相对于于车身跳跳动时，车车轮（特特别是转转向轮）的的运动轨轨迹应符符合一定定的要求求，否则则就会影影响汽车车的操纵纵稳定性性，因此此，悬挂挂系统中中还应具具有导向向机构（如如图 11中的横横、纵向向推力杆杆），以以使车轮轮按一定定的轨迹迹相
3、对于于车身跳跳动。 由由此可见见，上述述这三个个组成部部分分别别起缓冲冲、减振振和导向向的作用用，然而而三者共共同的任任务则是是传力。在在多数的的轿车和和客车上上，为防防止车身身在转向向等情况况下发生生过大的的横向倾倾斜，在在悬挂系系统中还还设有辅辅助弹性性元件-横向向稳定器器。 应应当指出出，悬挂挂系统只只要求具具备上述述各个功功能，在在结构上上并非一一定要设设置上述述这些单单独的装装置不可可。例如如常见的的钢板弹弹簧，除除了作为为弹性元元件起缓缓冲作用用外，当当它在汽汽车上纵纵向安置置，并且且一端与与车架作作固定铰铰链连接接时，就就可担负负起决定定车轮运运动轨迹迹的任务务，因而而就没有有必
4、要再再设置其其它导向向机构。此此外，一一般钢板板弹簧是是多片叠叠成的，它它本身即即具有一一定的减减振能力力，因而而对减振振要求不不高时，在在采用钢钢板弹簧簧作为弹弹性元件件的悬挂挂系统中中，就可可以不装装减振器器（例如如，一般般中型货货车的后后悬挂和和重型货货车悬挂挂中都不不装减振振器）。（二）对汽汽车悬挂挂系统的的要求 汽汽车悬挂挂系统对对汽车的的行驶平平顺性和和操纵稳稳定性都都有较大大的影响响。所谓谓行驶平平顺性是是指汽车车在行驶驶过程中中，保持持驾驶员员和乘员员处于振振动环境境中具有有一定的的舒适度度，或保保持所载载物资完完好的能能力。汽汽车的操操纵稳定定性则包包括两方方面的含含义：一一
5、是汽车车是否具具有正确确遵守驾驾驶员操操纵转向向机构所所给规定定方向行行驶的能能力，即即所谓的的操纵性性；二是是汽车在在外界条条件（如如地面不不平、坡坡道、大大风等）干干扰下，能能否保持持原方向向行驶的的能力，即即所谓的的稳定性性。在悬悬挂系统统设计时时应尽可可能做到到既能使使行驶平平顺性（即即乘坐舒舒适性）达达到令人人满意的的程度，又又能使其其操纵稳稳定性（即即行驶安安全性）也也达到最最佳的状状态。然然而，这这两个要要求在悬悬挂系统统的设计计中往往往是矛盾盾的。 平平顺性和和操纵稳稳定性对对汽车悬悬挂系统统这一互互为矛盾盾的要求求，在传传统的被被动悬挂挂系统设设计中几几乎无法法同时满满足。即
6、即使经过过慎重的的权衡，通通过最优优控制理理论使悬悬挂系统统在平顺顺性和操操纵稳定定性之间间寻求一一个折衷衷的方案案，而这这种最优优的折衷衷也只能能是在特特定的道道路状态态和速度度下达到到。 为为了克服服传统的的被动悬悬挂系统统对其性性能改善善的限制制，在现现代汽车车中采用用和发展展了新型型的电子子控制悬悬挂系统统。电子子控制悬悬挂系统统可以根根据不同同的路面面条件，不不同的载载重质量量，不同同的行驶驶速度等等，来控控制悬挂挂系统的的刚度、调调节减振振器的阻阻尼力大大小，甚甚至可以以调整车车身高度度，从而而使车辆辆的平顺顺性和操操纵稳定定性在各各种行驶驶条件下下达到最最佳的组组合。（三）汽车车
7、悬挂的的分类及及性能 悬悬挂的结结构形式式很多，分分类方法法也不尽尽相同。若若按导向向机构的的形式来来分可分分为独立立悬挂和和非独立立悬挂两两大类。如如果从控控制力的的角度来来分，则则可把悬悬挂分为为被动悬悬挂、半半主动悬悬挂和主主动悬挂挂三大类类。 11、被动动悬挂 一一般的汽汽车绝大大多数装装有由弹弹簧和减减振器组组成的机机械式悬悬挂。由由于这种种常规悬悬挂系统统内无能能源供给给装置，悬悬挂的弹弹性和阻阻尼参数数不会随随外部状状态而变变化，因因而称这这种悬挂挂为被动动悬挂。这这种悬挂挂虽然往往往采用用参数优优化的设设计方法法，以求求尽量兼兼顾各种种性能要要求，但但在实际际上由于于最终设设计
8、的悬悬挂参数数是不可可调节的的，所以以在使用用中很难难满足高高的行驶驶要求。 22.半主主动悬挂挂 半半主动悬悬挂可视视为由可可变特性性的弹簧簧和减振振器组成成的悬挂挂系统，虽虽然它不不能随外外界的输输入进行行最优控控制和调调节，但但它可按按存贮在在计算机机内部的的各种条条件下弹弹簧和减减振器的的优化参参数指令令来调节节弹簧的的刚度和和减振器器的阻尼尼状态。半半主动悬悬挂又称称无源主主动悬挂挂，因为为它没有有一个动动力源为为悬挂系系统提供供连续的的能量输输入，所所以在半半主动悬悬挂系统统中改变变弹簧刚刚度要比比改变阻阻尼状态态困难得得多，因因此在半半主动悬悬挂系统统中以可可变阻尼尼悬挂系系统最
9、为为常见。半半主动悬悬挂系统统的最大大优点是是工作时时几乎不不消耗动动力，因因此越来来越受到到人们的的重视。 33.主动动悬挂 主主动悬挂挂是一种种具有作作功能力力的悬挂挂，通常常包括产产生力和和扭矩的的主动作作用器（油油缸、汽汽缸、伺伺服电机机、电磁磁铁等）、测测量元件件（如加加速度、位位移和力力传感器器等）和和反馈控控制器等等。因此此，主动动悬挂需需要一个个动力源源（液压压泵或空空气压缩缩机等）为为悬挂系系统提供供连续的的动力输输入。当当汽车载载荷、行行驶速度度、路面面状况等等行驶条条件发生生变化时时，主动动悬挂系系统能自自动调整整悬挂刚刚度（包包括整体体调整和和各轮单单独调整整），从从而
10、同时时满足汽汽车的行行驶平顺顺性，操操纵稳定定性等各各方面的的要求，其其优点可可归纳为为如下几几个方面面： （11）悬挂挂刚度可可以设计计得很小小，使车车身具有有较低的的自然振振动频率率，以保保证正常常行驶时时的乘坐坐舒适性性。汽车车转向等等情况下下的车身身侧倾，制制动、加加速等情情况下的的纵向摆摆动等问问题，由由主动悬悬挂系统统通过调调整有关关车轮悬悬挂的刚刚度予以以解决。而而对于传传统的被被动悬挂挂系统，为为同时兼兼顾到侧侧倾、纵纵摆等问问题，不不得不把把悬挂刚刚度设计计得较大大，因而而正常行行驶时汽汽车的乘乘坐舒适适性受到到损失。 （22）采用用主动悬悬挂系统统，因不不必兼顾顾正常行行驶
11、时汽汽车的乘乘坐舒适适性，可可将汽车车悬挂抗抗侧倾、抗抗纵摆的的刚度设设计得较较大，因因而提高高了汽车车的操纵纵稳定性性，即汽汽车的行行驶安全全性得以以提高。 （33）先进进的主动动悬挂系系统，还还能保证证在车轮轮行驶中中碰抵砖砖石之类类的障碍碍物时，悬悬挂系统统在瞬时时将车轮轮提起，避避开障碍碍行进，因因而汽车车的通过过性也得得以提高高。 （44）汽车车载荷发发生变化化时，主主动悬挂挂系统能能自动维维持车身身高度不不变。在在各轮悬悬挂单独独控制的的情况下下，还能能保证汽汽车在凸凸凹不平平的道路路上行驶驶时，车车身稳定定。 （55）普通通悬挂在在汽车制制动时，车车头向下下俯冲。而而装有某某些主
12、动动悬挂系系统的汽汽车（如如沃尔沃沃7400型小轿轿车）却却不存在在这种情情况。制制动时，该该车尾部部下倾，因因而可以以充分利利用后轮轮与地面面间的附附着条件件，加速速制动过过程，缩缩短制动动距离。 （66）装有有某些主主动悬挂挂系统的的汽车在在转向时时，车身身不但不不向外倾倾斜，反反而向内内倾斜，从从而有利利于转向向时的操操纵稳定定性。 （77）主动动悬挂可可使车轮轮与地面面保持良良好接触触，即车车轮跳离离地面的的倾向减减小，保保持与地地面垂直直，因而而可提高高车轮与与地面间间的附着着力，使使车轮与与地面间间相对滑滑动的倾倾向减小小，汽车车抗侧滑滑的能力力得以提提高。轮轮胎的磨磨损也得得以减
13、轻轻，转向向时车速速可以提提高。 （88）在所所有载荷荷工况下下，由于于车身高高度不变变，保证证了车轮轮可全行行程跳动动。而传传统的被被动悬挂挂系统中中，当汽汽车载荷荷增大时时，由于于车身高高度的下下降，车车轮跳动动行程减减少，为为不发生生运动干干涉，不不得不把把重载时时的悬挂挂刚度设设计得偏偏高，因因而轻载载时的平平顺性受受到损失失。而主主动悬挂挂系统则则无此问问题。 （99）由于于车身高高度不变变，侧倾倾刚度、纵纵摆刚度度的提高高，消除除或减少少了转向向传动机机构运动动干涉而而发生的的制动跑跑偏、转转向特性性改变等等问题，因因而可简简化转向向传动机机构的设设计。 （110）因因车身平平稳，
14、不不必装大大灯水平平自调装装置。 主主动悬挂挂系统的的主要缺缺陷是成成本较高高，液压压装置噪噪音较大大，功率率消耗较较大。（四）电子子控制悬悬挂系统统 主主动悬挂挂和半主主动悬挂挂系统按按其控制制方式又又可分为为机械控控制悬挂挂系统和和电子控控制悬挂挂系统。 图图 2为为最早在在英国伦伦敦的公公共汽车车上首先先采用的的一种主主动悬挂挂系统，这这是一种种纯机械械式控制制系统。系系统中有有四个油油气弹簧簧和高度度控制阀阀，油泵泵和贮压压器可使使供油管管路中维维持稳定定的高压压，四个个高度控控制阀则则分别控控制四个个油气弹弹簧中的的油压，从从而控制制了四个个油气弹弹簧的刚刚度。汽汽车载荷荷增大时时，
15、高度度控制阀阀动作，油油气弹簧簧中油压压上升，反反之则油油压下降降，直至至车身高高度达到到设定值值为止。汽汽车转向向时，外外侧两个个高度控控制阀增增大两个个外侧油油气弹簧簧的油压压，内侧侧两个油油气弹簧簧油压则则下降，从从而维持持车身水水平，即即提高了了车身抗抗侧倾能能力。制制动（或或加速）时时，则前前面两个个（或后后面两个个）高度度控制阀阀使前面面两个（或或后面两两个）油油气弹簧簧中的油油压上升升，另外外两个油油气弹簧簧中的油油压下降降，维持持车身水水平，即即提高了了车身的的抗纵摆摆能力。 为为了保证证车轮正正常跳动动时防止止高度控控制阀误误动作，在在高度控控制阀与与车轮摆摆臂的连连接传感感
16、元件中中装有缓缓冲减振振装置（图图中未画画出）。该该缓冲减减振装置置的振动动特性必必须与车车轮悬挂挂的振动动特性良良好匹配配才能保保证系统统正常工工作。这这一点完完全靠机机械振动动系统的的合理设设计来保保证。 图 3为法法国某些些雪铁龙龙汽车上上采用的的主动悬悬挂系统统（由英英国开发发）。也也是一种种纯机械械控制系系统，其其主要特特点是：前桥采采用了两两个高度度控制阀阀，两个个油气弹弹簧；后后桥采用用了一个个高度控控制阀，一一个油气气弹簧。两两个前油油气弹簧簧的液压压缸分别别于对角角线处的的两个对对应的后后液力滑滑柱的下下腔相通通，两个个后液力力滑柱的的上腔均均与后油油气弹簧簧的液压压腔相通通
17、。主液液压管路路中的液液压由油油泵和贮贮压器维维持。 机机械控制制悬挂系系统的特特点是结结构简单单，成本本低，但但是机械械控制悬悬挂系统统存在着着控制功功能少，控控制精度度低，不不能适应应多种使使用工况况等问题题。所以以，近年年来随着着电子技技术的飞飞速发展展，随着着车用微微机、各各种传感感器、执执行元件件的可靠靠性和寿寿命的大大幅度提提高，电电子控制制技术被被有效地地应用于于悬挂系系统控制制中。二、主动悬悬挂系统统工作原原理 主主动悬挂挂系统能能够根据据车身高高度、车车速、转转向角度度及速率率、制动动等信号号，由电电子控制制单元（EECU）控控制悬挂挂执行机机构，使使悬挂系系统的刚刚度、减减
18、振器的的阻尼力力及车身身高度等等参数得得以改变变，从而而使汽车车具有良良好的乘乘坐舒适适性和操操纵稳定定性。（一）主动动式空气气悬挂系系统工作作原理 图图 4所所示为丰丰田索阿阿拉高级级轿车电电子控制制主动式式空气悬悬挂系统统的构成成图。它它主要由由空气压压缩机、干干燥器、空空气电磁磁阀、车车身高度度传感器器、带有有减振器器的空气气弹簧、悬悬挂控制制执行器器、悬挂挂控制选选择开关关及电子子控制单单元等组组成。空空气压缩缩机由直直流电机机驱动，形形成压缩缩空气，压压缩空气气经干燥燥器干燥燥后由空空气管道道经空气气电磁阀阀送至空空气弹簧簧的主气气室。当当车身需需要升高高时，电电子控制制单元控控制空
19、气气电磁阀阀使压缩缩空气进进入空气气弹簧的的主气室室（见图图 5（bb），使空气弹簧伸长，车身升高；当车身需要降低时，电子控制单元控制电磁阀使空气弹簧主气室中压缩空气排到大气中去（见图 5（a），空气弹簧压缩，车身降低。在空气弹簧的主、辅气室之间有一连通阔，空气弹簧的上部装有悬挂控制执行器（图中未画出）。电子控制单元根据各传感器输出信号，控制悬挂执行器，一方面使空气弹簧主、辅气室之间的连通阀发生改变，使主、辅气室之间的气体流量发生变化，因此而改变悬挂的弹簧刚度；另一方面，执行器驱动减振器的阻尼力调节杆，使减振器的阻尼力也得以改变。丰田索阿拉拉轿车采采用的主主动式空空气悬挂挂系统中中，车高高、弹
20、簧簧刚度和和减振器器阻尼力力可同时时得到控控制，且且各自可可以取三三种数值值，其所所取数值值由电子子控制单单元根据据当时的的运行条条件和驾驾驶员选选定的控控制方式式决定。驾驾驶员可可以任意意选择四四种自动动控制模模式，即即控制车车身高度度的“常常规值自自动控制制”和“高高值自动动控制”，以以及控制制弹簧刚刚度和减减振器阻阻尼力的的“常规规值自动动控制”和和“高速速行驶时时自动控控制”，具具体控制制内容如如下： 11.利用用弹簧刚刚度/减减振器阻阻尼力进进行控制制 （11）抗后后坐：通通过传感感器检测测油门踏踏板移动动速度和和位移。当当车速低低于200km/h且加加速度大大时（急急起步加加速），
21、EECU通通过执行行器将弹弹簧刚度度和减振振器阻尼尼力调到到高值，从从而抵抗抗汽车起起步时车车身后坐坐。如果果此时驾驾驶员选选择了“常常规值自自动控制制”状态态，则弹弹簧刚度度和减振振器阻尼尼力由软软调至硬硬；如果果此时驾驾驶员选选择了“高高速行驶驶自动控控制”状状态，则则刚度和和阻尼力力由中调调至硬。 （22）抗侧侧倾：由由装于转转向轴的的光电式式转向传传感器检检测转向向盘的操操作状况况。在急急转弯时时，ECCU通过过执行器器使弹簧簧刚度和和减振器器阻尼力力转换到到高（硬硬）值，以以抵抗车车身侧倾倾。 （33）抗“点点头”：在车速速高于660 kkm/hh时紧急急制动，EECU通通过执行行器
22、使弹弹簧刚度度和减振振器阻尼尼力调到到高（硬硬）值，而而不管驾驾驶员选选择了何何种控制制状态，以以抵抗车车身前部部的下俯俯。 （44）高速速感应：当车速速大于1110kkm/hh时，系系统将使使弹簧刚刚度和减减振器阻阻尼力调调至中间间值，从从而提高高高速行行驶时操操纵稳定定性。既既使驾驶驶员选择择了“常常规值自自动控制制”状态态（刚度度和阻尼尼处于低低、软值值），系系统也将将刚度和和阻尼力力调至中中间值。 （55）前、后后关联控控制：车车速在330-88O kkm/hh范围内内时，若若前轮车车高传感感器检测测出路面面有小凸凸起（例例如前轮轮通过混混凝土路路面接缝缝等），则则在后轮轮越过该该凸起
23、之之前，系系统将使使弹簧刚刚度和减减振器阻阻尼力调调至低（软软）值，从从而提高高汽车乘乘坐舒适适性。此此时既使使驾驶员员选择了了高速行行驶状态态（刚度度和阻尼尼力为中中间值），系系统仍将将刚度和和阻尼力力调至低低（软）值值。为了了不影响响高速时时的操纵纵稳定性性，这种种动作在在车速为为80kkm/hh以下才才发生。 （66）坏路路、俯仰仰、振动动感应：车速在在40-1000km/h范围围内，当当前轮车车高传感感器检测测出路面面有较大大凸起时时（例如如汽车通通过损坏坏的铺砌砌路面等等），系系统将弹弹簧刚度度和减振振器阻尼尼力调至至中间值值，以抑抑制车体体的前后后颠簸、振振动等大大动作，从从而提高
24、高汽车的的乘坐舒舒适性和和通过性性.而不不管驾驶驶员选择择了何种种控制状状态。 车车速高于于1000km/h时，系系统将使使刚度和和阻尼力力调至高高（硬）值值。（7）良好好路面正正常行驶驶：弹簧簧刚度和和减振器器阻尼力力由驾驶驶员选择择，“常常规值自自动控制制”状态态，刚度度和阻尼尼力处于于低（软软）值；“高速速行驶时时自动控控制”状状态，则则刚度和和阻尼力力为中间间值。2.车身高高度控制制 由由左右前前轮和左左后轮三三个车身身高度传传感器发发出车高高信号，EECU发发出指令令来进行行车身高高度调整整。 （ll）高速速感应：当车速速高于99Okmm/h时时，将车车身高度度降低一一级，以以减小风
25、风阻，提提高行驶驶稳定性性。如果果驾驶员员选择了了“常规规值自动动控制”状状态，则则车身高高度值由由中间值值（标准准值）调调至低值值；如果果驾驶员员选择了了“高值值自动控控制”状状态，则则车高由由高值调调至中间间值（标标准值）。在在车速为为60kkm/hh时，车车高恢复复原状。 （22）连续续坏路面面感应：汽车在在坏路面面上连续续行驶，车车高信号号持续22.5ss以上有有较大变变动，且且超过规规定值时时，将车车高升高高一级，使使来自路路面的突突然抬起起感减弱弱，并提提高汽车车的通过过性能。 连连续坏路路且车速速大于44Okmm/h小小于900km/h时，不不论驾驶驶员选择择了何种种控制状状态，
26、都都将车高高调至高高值，以以减小路路面不平平感，确确保足够够的离地地间隙，提提高乘坐坐舒适性性。 车车速小于于4Okkm/hh时，车车高则完完全由驾驾驶员选选择，选选择“常常规值自自动控制制”时，车车高为中中间值（标标准值）；选择“高高值自动动控制”时时，车高高为高值值。 在在连续坏坏路面上上，车速速高于99Okmm/h时时，不管管驾驶员员选择了了何种控控制状态态，车高高都将调调至中间间值，这这样做是是为了避避免车身身过高对对高速行行驶稳定定性产生生不利影影响。 另另外，还还具有驻驻车时车车高控制制功能。当当汽车处处于驻车车状态时时，为了了使车身身外观平平衡，保保持良好好的驻车车姿势，在在点火
27、开开关断开开后，EECU即即发出指指令，使使车身高高度处于于常规模模式的低低状态。（二）主动动式油气气弹簧悬悬挂系统统工作原原理 油油气弹簧簧以气体体（一般般是惰性性气体-氮）作作为弹性性介质，而而用油液液作为传传力介质质。它一一般是由由气体弹弹簧和相相当于液液力减振振器的液液压缸组组成。通通过油液液压缩气气室中的的空气实实现刚度度特性，而而通过电电磁阀控控制油液液管路中中的小孔孔节流实实现变阻阻尼特性性。图 6所示示为雪铁铁龙XMM轿车的的主动式式油气弹弹簧悬挂挂布置图图，从图图中可以以看到，它它有五个个基本行行车状态态的传感感器。 其其中，转转向盘转转角传感感器安装装于转向向柱上，通通过转
28、向向盘转角角信号间间接地把把汽车转转向程度度（快慢慢、大小小）的信信息送给给微机。加速度度传感器器实际上上是与油油门踏板板连接的的油门动动作传感感器，间间接地将将加速动动作信号号送给微微机。制制动压力力传感器器安装于于制动管管路中，当当制动时时，它向向微机发发送一个个阶跃信信号，表表示制动动，使微微机产生生抑制“点点头”的的信号输输出。车速传感器器安装于于车轮上上，送出出与转速速成正比比的脉冲冲，微机机利用它它和转向向盘转角角信号，可可以计算算出车身身的侧倾倾程度。 车车身位移移传感器器安装于于车身与与车桥之之间，用用来测量量车身与与车桥的的相对高高度，其其变化频频率和幅幅度可反反映车身身的平
29、顺顺性信息息，同时时还用于于车高自自动调节节。 该该系统的的工作原原理如所所示。在在图 77中，电电磁阀77在微机机指令下下向右移移动，从从而接通通压力油油道，使使辅助液液压阀88的阀芯芯向左移移动，中中间的油油气室99与主油油气室连连通，使使总的气气室容积积增加，气气压减小小，从而而刚度变变小，所所以9又又称为刚刚度调节节器。aa、b节节流孔是是阻尼器器，在上上图图示示位置，系系统处于于“软”状状态。 下下图中，电电磁阀77中无电电流通过过，在弹弹簧作用用下，阀阀芯左移移，关闭闭压力油油道，原原来用于于推动液液压阀88的压力力油通过过阀7的的左边油油道泄放放，阀88阀芯右右移，关关闭刚度度调
30、节器器9，气气室总容容积减小小，刚度度增大，使使系统处处于“硬硬”状态态。 在在正常行行车状态态时，系系统处于于“软”状状态，以以提高乘乘坐的舒舒适性，当当高速、转转向、起起步和制制动时，系系统处于于“硬”状状态，以以提高车车辆的操操纵稳定定性。（三）带路路况预测测传感器器的主动动悬挂系系统 图 8所示示为带有有路面状状况预测测传感器器的主动动悬挂示示意图。该该系统中中包括一一个悬挂挂弹簧116和一一个单向向液压执执行器114，控控制阀66通过油油管8与与单向液液压执行行器的油油压腔相相通。油油管上还还接有一一个支管管8a，该该支管与与一个储储压器111相连连，储压压器内充充有气体体，这些些可
31、压缩缩的气体体可以产产生一种种类似弹弹簧的效效果。另另外，支支管的中中间还设设有一个个主节流流孔122，以限限制储压压器和油油压腔之之间的油油流，从从而形成成减振作作用。在在油管和和储压器器之间还还设有一一个旁通通管路88b，该该旁路上上带有一一个选择择阀100和一个个副节流流孔9，副副节流孔孔的直径径大于主主节流孔孔的直径径。当选选择阀打打开时，油油流通过过选择阀阀的副节节流孔，在在储压器器和油压压腔之间间流动，从从而减小小振动阻阻尼。采采用这样样的装置置可以使使悬挂系系统在选选择阀的的作用下下，具有有两种不不同的阻阻尼参数数。 控控制阀的的开度可可以随控控制电流流的大小小而改变变，以控控制
32、进入入油管的的油量，进进而控制制施加到到液压执执行器的的油压，随随着输入入控制阀阀的电流流的增加加，液压压执行器器的承载载能力也也增加。在该悬挂系系统中，输输入到控控制单元元ECUU的信号号有：各各轮上设设置的检检测车身身纵向加加速度的的传感器器输出信信号，路路面状况况预测传传感器测测出的车车辆前方方是否有有凸起物物及其大大小的检检测信号号，在各各车轮处处检测车车身高度度的传感感器输出出信号及及车速传传感器输输出的车车速信号号等。控控制单元元根据这这些信号号，对设设置在各各车轮上上的控制制阀和选选择阀进进行控制制。 图图 9所所示为路路况预测测传感器器的设置置情况。这这种传感感器通常常为超声声
33、波传感感器，频频率为440kHHz左右右，它安安装在车车身的前前面，以以便对其其下方的的路面状状况进行行检测。在车辆正常常行驶时时，选择择阀关闭闭，液压压执行器器的油压压腔通过过主节流流孔与储储压器相相通，它它可以吸吸收并降降低因路路面不平平而引起起的微小小 图图 100所示为为路况预预测传感感器的输输出信号号，输出出信号的的幅值与与路面凸凸起物的的大小成成正比。如如果完全全按照传传感器输输出信号号进行控控制，悬悬挂系统统的阻尼尼变化就就会过于于频繁，因因此，在在控制系系统中设设置了一一个低阈阈值V11。另外外，如果果在车辆辆通过一一个很大大的凸起起物时，悬悬挂系统统的阻尼尼系数若若调整得得过
34、低，就就可能会会产生极极大的冲冲击力，形形成悬挂挂底部与与车桥的的刚性碰碰撞，因因此，控控制系统统中还设设定了一一个高阈阈值V22。只有有在路况况预测信信号介于于V1和V2之间时时，控制制单元才才输出一一个打开开选择阀阀的控制制信号。 控控制单元元在检测测路况传传感器输输出信号号的同时时，也不不断地检检测车速速。根据据车速可可以估算算出测得得的凸起起物和实实际车轮轮通过凸凸起物之之间的滞滞后时间间。选择择阀应恰恰好在车车轮通过过凸起物物时打开开，这样样，在车车轮通过过凸起物物时，悬悬挂的阻阻尼系数数只是作作短暂变变化，车车轮过了了凸起物物后，选选择阀便便再次关关闭。 具具有路况况预测传传感器（
35、声声纳系统统）的主主动悬挂挂系统可可以在汽汽车到达达之前对对路面情情况进行行预测处处理，因因而大大大改善了了悬挂的的工作性性能，装装有这种种系统的的车辆在在不平的的路面上上行驶时时，甚至至可以不不扶转向向盘。图图 111为日产产公司具具有声纳纳系统的的悬挂构构成图。三、电子控控制悬挂挂系统主主要部件件的结构构（一）悬挂挂阻尼调调节装置置TOPP 图图 122所示即即为应用用了压电电传感器器和压电电执行器器的压电电式减振振器结构构。 压压电式减减振器主主要由压压电传感感器、压压电执行行器和阻阻尼力变变换阀三三部分组组成。压压电传感感器和压压电执行行器所用用的压电电元件是是一个压压电陶瓷瓷元件，其
36、其主要成成分是铅铅、锆和和铁。压压电元件件都是利利用压电电效应的的原理进进行工作作的。如如所示，当当在压电电元件上上施加外外力时，压压电元件件将产生生电压，这这一现象象称为压压电正效效应；而而给压电电元件施施加电压压，则压压电元件件将产生生位移，这这一现象象称为压压电负效效应。压压电传感感器6就就是根据据压电正正效应进进行工作作的。当当由颠簸簸路面而而引起的的冲击力力作用在在减振器器支撑杆杆上时，由由于压电电正效应应的作用用，在压压电传感感器上大大约2s的短短时间内内就可产产生电压压信号。图图 144所示为为压电传传感器的的构造。图图中压电电元件有有5层，每每层厚度度为0.5mmm。 电电子控
37、制制单元接接收到压压电传感感器的电电压信号号后，立立即对压压电执行行器施加加电压。图图 155所示为为压电执执行器的的结构。由由88个个压电元元件所组组成的压压电执行行器根据据电子控控制单元元发出的的指令被被施加电电压后，由由于压电电负效应应的作用用，在约约5mss的时间间内产生生50m左右右的位移移。此位位移经活活塞和推推杆所放放大后，使使阻尼力力变换阀阀动作。图图12（bb）为压压电执行行器未动动作时的的“硬”工工况。图图 122（c）为为压电执执行器动动作后的的“软”工工况。压压电式减减振器从从出现颠颠簸信号号到阻尼尼力变换换阀动作作仅需几几毫秒的的时间，因因此这种种减振器器阻尼力力电子
38、控控制系统统具有很很高的响响应能力力。（二）空气气悬挂刚刚度调节节装置 11.空气气悬挂系系统的构构造 图图 166所示为为空气悬悬挂的基基本构造造，图示示的空气气悬挂主主、辅气气室设计计为一体体，这样样既省空空间，又又减轻了了质量。悬悬挂的上上端与车车身相连连，下端端与车轮轮相连，随随着车身身与车轮轮的相对对运动，主主气室的的容积在在不断地地变化。主主气室与与辅气室室之间通通过一个个通路有有气体相相互流动动，改变变主、辅辅气室之之间气体体通路的的大小，使使主气室室被压缩缩的空气气量发生生变化，就就可改变变空气悬悬挂的刚刚度。减减振器的的活塞通通过中心心杆和悬悬挂控制制执行器器连接，执执行器带
39、带动阻尼尼调节杆杆转动可可以改变变活塞上上阻尼孔孔的大小小，从而而改变减减振器的的阻尼系系数，其其工作原原理与基基本结构构与上述述悬挂阻阻尼调节节装置基基本相同同。 22.悬挂挂刚度调调节原理理悬挂刚刚度的调调节原理理如图 17所所示。主主、辅气气室之间间的气阀阀体上有有大小两两个通路路。悬挂挂控制执执行器带带动气阀阀体控制制杆转动动，使阀阀芯转过过一个角角度，改改变通路路的大小小，就可可以改变变主、辅辅气室之之间的气气体流量量，使悬悬挂刚度度发生变变化。 悬悬挂的刚刚度可以以在低、中中、高三三种状态态下变化化。阀芯芯的开口口转到对对准图示示的低位位置时，气气体通路路的大气气体通路路被打开开，
40、主气气室的气气体经阀阀芯的中中间孔、阀阀体的侧侧面孔通通道与辅辅气室的的气体相相通，两两气室之之间的流流量大，相相当于参参与工作作的气体体容积增增大，悬悬挂刚度度处于低低状态。 阀阀芯的开开口转到到对准图图示的中中位置时时，气体体通路的的小气体体通路被被打开，两两气室之之间的气气体流量量小，悬悬挂刚度度处于中中状态。 阀阀芯的开开口转到到对准图图示的高高位置时时，两气气室之间间的气体体通路全全部被封封住，两两气室间间的气体体不能相相互流动动，可压压缩的气气体容积积减小。悬悬挂在振振动过程程中，只只有主气气室的气气体单独独承担缓缓冲的任任务，所所以悬挂挂的刚度度处于高高状态。3.悬挂控控制执行行
41、器空气气悬挂控控制执行行器与阻阻尼控制制执行器器的主要要区别在在于，后后者只控控制减振振器的回回转阀进进行阻尼尼调节。而而前者除除控制减减振器的的回转阀阀进行阻阻尼调节节外，还还要驱动动主、辅辅气室的的阀芯进进行刚度度调节。为为了适应应频繁变变化的工工况，并并保证精精确的定定位，驱驱动动力力采用了了直流步步进电机机。悬挂挂控制执执行器的的基本结结构如图图 188所示。 步步进电机机带动小小齿轮驱驱动扇形形齿轮转转动，与与扇形齿齿轮同轴轴的阻尼尼调节杆杆带动回回转阀转转动，使使阻尼孔孔开闭的的数量变变化，从从而调节节减振器器的阻尼尼。 在在调节阻阻尼的同同时，齿齿轮系带带动与气气室阀芯芯相连接接
42、的刚度度调节杆杆转动，随随着气室室阀芯角角度的改改变，悬悬挂的刚刚度也得得以调节节。 电电磁线圈圈控制的的电磁制制动开关关松开时时，制动动杆处于于扇形齿齿轮的滑滑槽内，扇扇形齿轮轮可以转转动；电电磁制动动开关吸吸合时，制制动杆往往回拉，齿齿轮系处处于锁住住状态，各各转阀均均不能转转动，使使悬挂的的参数保保持在相相对稳定定的状态态下。步步进电机机的基本本工作原原理如图图 199所示。步步进电机机的转子子由永久久磁铁制制成。定定子有两两对磁极极，其上上绕有AA-B、CC-D两两相绕组组，当AA-B绕绕组接通通正向电电流时（电电流从AA端流入入，B端端流出），永永磁转子子将在定定子磁极极磁场的的作用
43、下下，处于于图 119（bb）所示示的“低低状态”位位置。 当当A-BB绕组不不通电，CC-D绕绕组接通通电源时时，永磁磁转子处处于图示示“高状状态”的的位置。 当当A-BB绕组接接通反向向电流（电电流从BB端流入入，A端端流出）时时，与“低低状态”时时相比，左左右磁极极磁性相相反，于于是永磁磁转子处处于图示示的“中中状态”位位置。 图图 200所示的的为另一一种结构构形式的的空气悬悬挂结构构。其结结构特点点是主气气室与辅辅气室为为分开式式结构，中中间由连连接管相相通。主主、辅气气室的气气体通路路仍由步步进电机机转动气气阀体来来控制。 步步进电机机的工作作原理与与上述相相同，其其结构如如图 2
44、21所示示。 图图 222所示为为步进电电机在三三个不同同位置时时该悬挂挂刚度的的变化情情况。 图图 222（a）所示气阀体的大通气孔与辅气室相通，主、辅两气室之间的气体流量增大，悬挂刚度处于低状态。 图图 222（b）所示气阀体的小通气孔与辅气室相通，主、辅气室间气体流通有阻尼存在，所以悬挂刚度处于中状态。 图图 222（c）所示气阀体完全关闭，只有主气室参加工作，所以悬挂刚度处于高状态。（三）车身身高度控控制装置置 车车身高度度控制装装置是指指车身的的高度可可根据汽汽车内乘乘座人员员或车辆辆载重情情况自动动做出调调整，以以保持汽汽车行驶驶所需要要的高度度及汽车车行驶姿姿态的稳稳定。车车身高
45、度度控制有有两种类类型，一一种是对对汽车全全部四个个车轮悬悬挂系统统进行高高度控制制；另一一类型是是仅对两两个后轮轮的悬挂挂系统进进行高度度控制。 11.系统统组成及及工作原原理 图图 233所示为为日本富富士汽车车空气悬悬挂的车车身高度度控制系系统。由由图可以以看出，系系统主要要由空气气压缩机机、排气气阀、干干燥器、进进气阀、储储气罐、调调压阀、电电磁阀、高高度传感感器、气气室及控控制单元元等组成成。 直流电电机带动动空气压压缩机工工作，从从压缩机机出来的的压缩空空气进入入干燥器器，经干干燥后进进入储气气罐，储储气罐的的气体压压力由调调压阀进进行调节节。 控控制单元元根据车车高传感感器信号号
46、的变化化和驾驶驶员给与与的控制制模式（常常规正常常模式或或高模式式）指令令，给控控制车高高的电磁磁阀发出出指令。当当车身需需要升高高时，电电磁阀动动作，压压缩空气气进入空空气悬挂挂的主气气室，主主气室的的充气量量增加，车车身上升升。如果果电磁阀阀不动作作，则悬悬挂主气气室的气气量保持持不变，车车身维持持在一定定的高度度。如果果乘客增增加而使使车身高高度降低低时，车车高传感感器输出出的车离离信号将将与控制制单元存存贮的车车高信息息不符，控控制单元元就会发发出指令令，电磁磁阀通电电打开，给给悬挂主主气室充充气，直直到车高高达到规规定的高高度为止止。当车车身需要要下降时时，空气气压缩机机停止工工作，
47、电电磁阀通通电打开开，同时时排气阀阀也通电电打开，悬悬挂主气气室的气气体通过过电磁阀阀、空气气管路、干干燥器、排排气阀而而排出，车车身下降降。 干干燥器的的封闭容容器内装装有硅胶胶，在压压缩空气气经干燥燥器送至至储气罐罐时，硅硅胶将压压缩空气气中的水水分吸出出。在排排气阀打打开，压压缩空气气经排气气阀从系系统中排排出时，通通过抽气气喷嘴从从干燥器器内将吸吸出的潮潮湿气雾雾排出。 图图 244所示为为压缩机机总成的的结构图图。 图图 255所示为为日本丰丰田公司司TEMMS（TTOYOOTAEElecctroonicc Moodu11ateed SSUSPPEnssionn）系统统的车身身高度控
48、控制系统统。 图图 255中，空空气电磁磁阀总成成包括了了上述进进气阀、排排气阀、调调压阀和和干燥器器等所具具有的作作用和功功能。图图 255（a）所示为车身高度上升控制过程，图25（b）所示为车身高度下降控制过程。其工作原理与上述富士汽车的车身高度控制系统相同。2.车身高高度传感感器 车车身高度度传感器器的作用用是把车车身高度度（汽车车悬挂装装置的位位移量）转转换成电电信号，输输送给控控制单元元。常见见的光电电式车身身高度传传感器的的结构如如图 226所示示。在传传感器内内部，有有一个靠靠连杆带带动旋转转的轴，在在轴上装装有一个个开有许许多槽的的遮光板板，遮光光板的两两侧装有有4组光光电耦合合元件，如如图 227所示示。当连连杆带动动轴旋转转时，光光电耦合合元件（发发光管和和光电管管）