空气悬挂系统_全球百科

空气悬架系统是汽车底盘减震系统的一种，是改变汽车舒适性的主要部件。与传统悬架相比，具有显著提高驾驶和乘坐舒适性，减少车辆对道路和桥梁的冲击损伤，减轻车辆重量，增加载货能力，自动调节车身高度，方便装载和乘客上下车等优点。
1901年，沃伦·安纳布尔(Warren Annable)发明了第一个汽车空气弹簧专利，具有现代运输意义。
1914年，美国的欧文磁力轿车是第一辆配备空气悬架的汽车。在随后几十年的汽车快速发展中，费尔斯通和通用汽车成为汽车空气悬架研究和开发的先驱。空气悬架系统从实质性应用发展到基本成熟，经历了60 ~ 70年的历史。
空气悬架系统的主要功能包括控制车身的水平运动，调节车身的水平高度，调节减震器的刚度。主要部件包括各种类型的传感器、电子控制单元(ECU)和机械执行器。

空气悬架系统功能原理

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空气悬架系统的主要功能包括控制车身的水平运动，调节车身的水平高度，调节减震器的刚度。

控制车身的水平运动

车身水平控制是指空气悬架系统在行驶过程中，由于路面不平或车辆荷载不均匀，能够自主调节各悬架支柱，从而控制车身在前后轴处的水平高度，保证车辆保持水平。

调整车身水平高度

水平高度调节功能允许根据速度手动提升和自动提升车辆的水平高度。在此过程中，系统会根据驾驶员的设置自动提高或降低车辆的水平高度。

调整减震器的软硬度

自动减震适应系统调整减震力，以适应路况和驾驶风格。当车速增加时，驾驶模式切换为运动模式，减震自动调整为更刚性的减震特性。与传统减震器的被动悬架系统相比，它可以显著减少车身的颠簸。
前两种功能是相互关联的，分为三种状态:

关闭保持状态

当车辆被升降机抬离地面时，空气悬架系统会关闭相关的电磁阀，计算机会记住车辆的高度，使其在着陆后保持在原来的高度。

正常状态

引擎的运行状态。在行驶过程中，如果车辆的高度变化超出一定范围，空气悬架系统会定期调整车辆的高度。

唤醒状态

当空气悬架系统被遥控钥匙、车门开关或行李厢盖开关唤醒时，系统将通过车辆液位传感器检查车身高度;如果车辆的高度低于正常高度一定程度，空气罐将提供压力使车辆上升到正常高度。同时，空气悬架可以调节减震器的刚度和柔软度，包括正常状态、微软状态和硬状态，驾驶员可以通过车内的控制按钮进行控制。

空气悬架系统结构

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电子控制空气悬架系统的主要部件包括各种类型的传感器、电子控制单元(ECU)和机械执行器。
1.执行器由空气弹簧、减震器、导向机构、空压机、干燥机、空气电磁阀、步进电机等组成。其主要作用是根据ECU输出的控制信号，及时、准确地调节悬架的刚度和阻尼，以保证良好的车辆姿态，满足车辆的平顺性和稳定性。
2.电控空气悬架系统传感器主要包括车辆高度传感器、车辆加速度传感器、车速传感器、方向盘角度传感器、声纳传感器、车门传感器、刹车灯开关传感器、油门位置传感器、模式选择开关等。
3.电控单元ECU是电子空气悬架的核心部件，对各种传感器输入的电信号进行综合处理和分析，输出满足车辆最佳行驶状态的悬架系统控制信号，满足车辆在不同路况下的行驶要求。

空气悬架系统主要分类

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悬挂系统分类:
1.根据导向机构的不同，将悬架系统分为独立悬架和非独立悬架。
2.根据控制方式的不同，悬架系统大致分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。
被动悬架的特点是刚度和阻尼系数固定;半主动悬架的特点是它的阻尼系数可以根据半主动悬架系统的实际工作情况进行调节;主动悬架的主要特点是阻尼系数可以调节，同时车辆高度也可以调节。
3.根据弹性成分的不同，悬架系统分为钢板弹簧悬架系统、线圈弹簧悬架系统和空气弹簧悬架系统。

空气悬架系统主要特点

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主要优点平顺性好
空气悬架系统的主要承重部件是空气弹簧，它能以较小的弹簧刚度和较低的固有频率吸收不平整路面引起的振动，减少振动对车身和路面的冲击，增加汽车乘坐的舒适性，并根据车辆负载的大小及时调整悬架高度，使路面与车身保持恒定的距离。
操作方便
空气悬架系统可以在车辆加速、紧急制动、转弯时保持良好的车身姿态和动力性能。该系统中最常用的控制系统是ECAS (Electronic Air Suspension control system，电子空气悬架控制系统)，它通过遥控器调节车辆的高度，减少车辆与物流平台的连接间隙，提高车辆的运输效率，对远程运输具有重要意义。
提高运输效率
空气悬架系统的承重介质为空气，与钢板弹簧悬架系统相比，可使整车重量减轻2% ~ 4%，从而增加货物的运输量。此外，根据GB1589《道路车辆尺寸、轴载、质量限值》的标准规定，安装空气悬架的车辆比普通钢板弹簧车辆的最大总质量可增加1吨，这对提高车辆的运输效率具有重要意义。
简单的维护
空气悬架系统的导向和轴承机构大多采用免维护设计，消除了钢板弹簧悬架系统需要定期润滑和维护的弊端，降低了车辆的维护成本;并且由于导向结构与承载机构的分离设计，与钢板弹簧悬挂系统相比，系统维护的便利性也得到了提高。

主要缺点应用成本高
空气悬架系统由多个部件组成，结构复杂，应用成本高于普通钢板弹簧悬架系统。
使用寿命短
空气悬架系统的关键部件是空气弹簧，而制造空气弹簧的主要材料是橡胶。它会随着时间的推移而老化和开裂，因此空气悬架系统的使用寿命与钢板弹簧悬架相比是有限的。一般来说，每三到五年需要更换一次。
过载性能差
空气弹簧是空气悬架系统的关键承重部件之一。由于装配空间的限制，很难实现像钢板弹簧悬架这样的大过载余量设计。空气悬架系统的承载能力由系统的空气压力决定。它可以在短时间内满足车辆在系统压力极限范围内的超载需要，但长期超载会降低空气弹簧的使用寿命。

空气悬架系统关键技术

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导向机构

导向机构是空气悬架系统的支撑，对空气悬架系统的运动学和动力学特性起着决定性的作用。重型商用车上安装的空气悬架系统的导向机构主要包括导向臂和导向弹簧两种类型。一般导向臂为推力杆结构，为保证其不易断裂，推力杆两端用橡胶球连接。有些还使用集成导向臂，其最大的特点是能够减轻系统的整体重量。它由推力杆和稳定杆组合而成。导向弹簧结构是复合材料系统中常见的一种结构，其前半部分主要起到承载作用，后半部分主要用于装配空气弹簧。

承载元件

承重部件主要由空气弹簧、承重梁和减震器组成。承载部件作为影响整个系统舒适性和承载能力的重要部件，在一定程度上决定了空气悬架系统的刚度。在空气悬架系统中，空气弹簧的实用性和可靠性决定了整个系统的科学实用性。空气弹簧的结构可分为膜式结构和胶囊式结构两种。与胶囊结构相比，膜结构具有优良的刚度，因此在空气悬架系统中的应用更为普遍。

控制系统

电子控制系统一般包括高度传感器、遥控器、压力传感器、电磁阀和电子控制器。电子控制器的主要功能是分析重型商用车的车速及其需要通过的路况，最后通过电磁阀的作用对整个系统进行控制;遥控器用于调节重型商用车的车身高度。此外，可以利用电子控制系统提高对整个系统的控制，保证车辆的正常行驶能力。

使用注意事项

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悬架系统作为汽车行驶过程中影响安全性能的重要部件之一，使用不当会造成电控空气悬架故障，影响汽车的使用安全。因此，在日常使用中应注意以下事项:
1.车辆不允许超载，前、后轴的额定轴重应符合车辆的设计参数。对于乘用车，其额定载客量应满足设计手册中规定的载客量。即使在良好的道路上行驶，超载也不允许超过10%。
2.由于在电控空气悬架系统中使用空气安全气囊作为缓冲和减震部件，因此对各个部件，特别是橡胶部件不需要润滑。严禁使用润滑脂，否则会使橡胶件软化变形，对安全气囊造成不可逆的损坏。
3.定期检查连接车身和悬架的螺栓是否松动。若有松动，请按规定的力矩拧紧。
4.行驶前观察车身高度，检查安全气囊高度应在规定范围内，特别是装有导向臂的悬架安全气囊必须符合要求。
5.定期检查安全气囊是否老化、腐烂、损坏、泄漏，并检查限位装置是否损坏。
6.定期检查安全气囊周围的工作环境，避免高温或运动干扰，并及时清除油砂和砾石砂。
7.目视检查减震器是否漏油和其他损坏。如有损坏，应及时更换。如果不能及时更换，汽车一定要低速平稳行驶。
8.定期检查各推力杆球头有无松动及松动程度。当松动严重时，必须更换球头或整个总成。
9.定期检查导向臂和橡胶套的状况。如果导臂变形、开裂或橡胶套松动，必须尽快更换。
10.定期检查悬挂系统在运动过程中是否有任何干扰。
11.定期维护保养。

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