懸掛阻尼調(diào)節(jié)裝置

圖 12所示即為應(yīng)用了壓電傳感器和壓電執(zhí)行器的壓電式減振器結(jié)構(gòu)。

　　壓電式減振器主要由壓電傳感器、壓電執(zhí)行器和阻尼力變換閥三部分組成。壓電傳感器和壓電執(zhí)行器所用的壓電元件是一個(gè)壓電陶瓷元件，其主要成分是鉛、鋯和鐵。壓電元件都是利用壓電效應(yīng)的原理進(jìn)行工作的。如圖 13所示，當(dāng)在壓電元件上施加外力時(shí)，壓電元件將產(chǎn)生電壓，這一現(xiàn)象稱為壓電正效應(yīng)；而給壓電元件施加電壓，則壓電元件將產(chǎn)生位移，這一現(xiàn)象稱為壓電負(fù)效應(yīng)。壓電傳感器6就是根據(jù)壓電正效應(yīng)進(jìn)行工作的。當(dāng)由顛簸路面而引起的沖擊力作用在減振器支撐桿上時(shí)，由于壓電正效應(yīng)的作用，在壓電傳感器上大約2μs的短時(shí)間內(nèi)就可產(chǎn)生電壓信號(hào)。圖 14所示為壓電傳感器的構(gòu)造。圖中壓電元件有5層，每層厚度為0.5mm。

　　電子控制單元接收到壓電傳感器的電壓信號(hào)后，立即對(duì)壓電執(zhí)行器施加電壓。圖 15所示為壓電執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)。由88個(gè)壓電元件所組成的壓電執(zhí)行器根據(jù)電子控制單元發(fā)出的指令被施加電壓后，由于壓電負(fù)效應(yīng)的作用，在約5ms的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生50μm左右的位移。此位移經(jīng)活塞和推桿所放大后，使阻尼力變換閥動(dòng)作。圖12（b）為壓電執(zhí)行器未動(dòng)作時(shí)的“硬”工況。圖 12（c）為壓電執(zhí)行器動(dòng)作后的“軟”工況。壓電式減振器從出現(xiàn)顛簸信號(hào)到阻尼力變換閥動(dòng)作僅需幾毫秒的時(shí)間，因此這種減振器阻尼力電子控制系統(tǒng)具有很高的響應(yīng)能力。

空氣懸掛剛度調(diào)節(jié)裝置

　　1.空氣懸掛系統(tǒng)的構(gòu)造

　　圖 16所示為空氣懸掛的基本構(gòu)造，圖示的空氣懸掛主、輔氣室設(shè)計(jì)為一體，這樣既省空間，又減輕了質(zhì)量。懸掛的上端與車身相連，下端與車輪相連，隨著車身與車輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，主氣室的容積在不斷地變化。主氣室與輔氣室之間通過一個(gè)通路有氣體相互流動(dòng)，改變主、輔氣室之間氣體通路的大小，使主氣室被壓縮的空氣量發(fā)生變化，就可改變空氣懸掛的剛度。減振器的活塞通過中心桿和懸掛控制執(zhí)行器連接，執(zhí)行器帶動(dòng)阻尼調(diào)節(jié)桿轉(zhuǎn)動(dòng)可以改變活塞上阻尼孔的大小，從而改變減振器的阻尼系數(shù)，其工作原理與基本結(jié)構(gòu)與上述懸掛阻尼調(diào)節(jié)裝置基本相同。

　　2.懸掛剛度調(diào)節(jié)原理懸掛剛度的調(diào)節(jié)原理如圖 17所示。主、輔氣室之間的氣閥體上有大小兩個(gè)通路。懸掛控制執(zhí)行器帶動(dòng)氣閥體控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使閥芯轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，改變通路的大小，就可以改變主、輔氣室之間的氣體流量，使懸掛剛度發(fā)生變化。

　　懸掛的剛度可以在低、中、高三種狀態(tài)下變化。閥芯的開口轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)圖示的低位置時(shí)，氣體通路的大氣體通路被打開，主氣室的氣體經(jīng)閥芯的中間孔、閥體的側(cè)面孔通道與輔氣室的氣體相通，兩氣室之間的流量大，相當(dāng)于參與工作的氣體容積增大，懸掛剛度處于低狀態(tài)。

　　閥芯的開口轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)圖示的中位置時(shí)，氣體通路的小氣體通路被打開，兩氣室之間的氣體流量小，懸掛剛度處于中狀態(tài)。

　　閥芯的開口轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)圖示的高位置時(shí)，兩氣室之間的氣體通路全部被封住，兩氣室間的氣體不能相互流動(dòng)，可壓縮的氣體容積減小。懸掛在振動(dòng)過程中，只有主氣室的氣體單獨(dú)承擔(dān)緩沖的任務(wù)，所以懸掛的剛度處于高狀態(tài)。

　　3.懸掛控制執(zhí)行器空氣懸掛控制執(zhí)行器與阻尼控制執(zhí)行器的主要區(qū)別在于，后者只控制減振器的回轉(zhuǎn)閥進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)。而前者除控制減振器的回轉(zhuǎn)閥進(jìn)行阻尼調(diào)節(jié)外，還要驅(qū)動(dòng)主、輔氣室的閥芯進(jìn)行剛度調(diào)節(jié)。為了適應(yīng)頻繁變化的工況，并保證精確的定位，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力采用了直流步進(jìn)電機(jī)。懸掛控制執(zhí)行器的基本結(jié)構(gòu)如圖 18所示。

　　步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)小齒輪驅(qū)動(dòng)扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與扇形齒輪同軸的阻尼調(diào)節(jié)桿帶動(dòng)回轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動(dòng)，使阻尼孔開閉的數(shù)量變化，從而調(diào)節(jié)減振器的阻尼。

　　在調(diào)節(jié)阻尼的同時(shí)，齒輪系帶動(dòng)與氣室閥芯相連接的剛度調(diào)節(jié)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著氣室閥芯角度的改變，懸掛的剛度也得以調(diào)節(jié)。

　　電磁線圈控制的電磁制動(dòng)開關(guān)松開時(shí)，制動(dòng)桿處于扇形齒輪的滑槽內(nèi)，扇形齒輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)；電磁制動(dòng)開關(guān)吸合時(shí)，制動(dòng)桿往回拉，齒輪系處于鎖住狀態(tài)，各轉(zhuǎn)閥均不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使懸掛的參數(shù)保持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下。步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理如圖 19所示。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由永久磁鐵制成。定子有兩對(duì)磁極，其上繞有A-B、C-D兩相繞組，當(dāng)A-B繞組接通正向電流時(shí)（電流從A端流入，B端流出），永磁轉(zhuǎn)子將在定子磁極磁場(chǎng)的作用下，處于圖 19（b）所示的“低狀態(tài)”位置。

　　當(dāng)A-B繞組不通電，C-D繞組接通電源時(shí)，永磁轉(zhuǎn)子處于圖示“高狀態(tài)”的位置。

　　當(dāng)A-B繞組接通反向電流（電流從B端流入，A端流出）時(shí)，與“低狀態(tài)”時(shí)相比，左右磁極磁性相反，于是永磁轉(zhuǎn)子處于圖示的“中狀態(tài)”位置。

　　圖 20所示的為另一種結(jié)構(gòu)形式的空氣懸掛結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是主氣室與輔氣室為分開式結(jié)構(gòu)，中間由連接管相通。主、輔氣室的氣體通路仍由步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)氣閥體來控制。

　　步進(jìn)電機(jī)的工作原理與上述相同，其結(jié)構(gòu)如圖 21所示。

圖 22所示為步進(jìn)電機(jī)在三個(gè)不同位置時(shí)該懸掛剛度的變化情況。

圖 22（a）所示氣閥體的大通氣孔與輔氣室相通，主、輔兩氣室之間的氣體流量增大，懸掛剛度處于低狀態(tài)。

圖 22（b）所示氣閥體的小通氣孔與輔氣室相通，主、輔氣室間氣體流通有阻尼存在，所以懸掛剛度處于中狀態(tài)。

圖 22（c）所示氣閥體完全關(guān)閉，只有主氣室參加工作，所以懸掛剛度處于高狀態(tài)。

車身高度控制裝置

　　車身高度控制裝置是指車身的高度可根據(jù)汽車內(nèi)乘座人員或車輛載重情況自動(dòng)做出調(diào)整，以保持汽車行駛所需要的高度及汽車行駛姿態(tài)的穩(wěn)定。車身高度控制有兩種類型，一種是對(duì)汽車全部四個(gè)車輪懸掛系統(tǒng)進(jìn)行高度控制；另一類型是僅對(duì)兩個(gè)后輪的懸掛系統(tǒng)進(jìn)行高度控制。

　　1.系統(tǒng)組成及工作原理

　　圖 23所示為日本富士汽車空氣懸掛的車身高度控制系統(tǒng)。由圖可以看出，系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、排氣閥、干燥器、進(jìn)氣閥、儲(chǔ)氣罐、調(diào)壓閥、電磁閥、高度傳感器、氣室及控制單元等組成。

　　直流電機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)工作，從壓縮機(jī)出來的壓縮空氣進(jìn)入干燥器，經(jīng)干燥后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐的氣體壓力由調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　控制單元根據(jù)車高傳感器信號(hào)的變化和駕駛員給與的控制模式（常規(guī)正常模式或高模式）指令，給控制車高的電磁閥發(fā)出指令。當(dāng)車身需要升高時(shí)，電磁閥動(dòng)作，壓縮空氣進(jìn)入空氣懸掛的主氣室，主氣室的充氣量增加，車身上升。如果電磁閥不動(dòng)作，則懸掛主氣室的氣量保持不變，車身維持在一定的高度。如果乘客增加而使車身高度降低時(shí)，車高傳感器輸出的車離信號(hào)將與控制單元存貯的車高信息不符，控制單元就會(huì)發(fā)出指令，電磁閥通電打開，給懸掛主氣室充氣，直到車高達(dá)到規(guī)定的高度為止。當(dāng)車身需要下降時(shí)，空氣壓縮機(jī)停止工作，電磁閥通電打開，同時(shí)排氣閥也通電打開，懸掛主氣室的氣體通過電磁閥、空氣管路、干燥器、排氣閥而排出，車身下降。

　　干燥器的封閉容器內(nèi)裝有硅膠，在壓縮空氣經(jīng)干燥器送至儲(chǔ)氣罐時(shí)，硅膠將壓縮空氣中的水分吸出。在排氣閥打開，壓縮空氣經(jīng)排氣閥從系統(tǒng)中排出時(shí)，通過抽氣噴嘴從干燥器內(nèi)將吸出的潮濕氣霧排出。

圖 24所示為壓縮機(jī)總成的結(jié)構(gòu)圖。

圖 25所示為日本豐田公司TEMS（TOYOTAElectronic Modu1ated SUSPEnsion）系統(tǒng)的車身高度控制系統(tǒng)。

圖 25中，空氣電磁閥總成包括了上述進(jìn)氣閥、排氣閥、調(diào)壓閥和干燥器等所具有的作用和功能。圖 25（a）所示為車身高度上升控制過程，圖25（b）所示為車身高度下降控制過程。其工作原理與上述富士汽車的車身高度控制系統(tǒng)相同。

　　2.車身高度傳感器

　　車身高度傳感器的作用是把車身高度（汽車懸掛裝置的位移量）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸送給控制單元。常見的光電式車身高度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 26所示。在傳感器內(nèi)部，有一個(gè)靠連桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的軸，在軸上裝有一個(gè)開有許多槽的遮光板，遮光板的兩側(cè)裝有4組光電耦合元件，如圖 27所示。當(dāng)連桿帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光電耦合元件（發(fā)光管和光電管）之間或者被遮光板遮上，或者兩者元件之間透光，因此光電耦合元件把這種變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并輸入到控制單元中。利用這4組光電耦合元件導(dǎo)通與截止的組合，就可以把車身高度的變化分為16個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。圖 28所示為車身高度傳感器的電路。

　　控制單元根據(jù)車身高度傳感器輸入的信號(hào)，控制壓縮機(jī)及排氣閥，以此增加或減少懸掛主氣室內(nèi)的空氣量，從而保持車身高度為一定。因?yàn)闇p振器在行車過程中總是振動(dòng)的，很難判定當(dāng)時(shí)車身所處的區(qū)域，所以計(jì)算機(jī)每隔數(shù)十毫秒就檢測(cè)一次車身高度傳感輸出的信號(hào)，并對(duì)一定時(shí)間各信號(hào)所占區(qū)域的百分比作出計(jì)算，以此來判斷車身實(shí)際所處的區(qū)域。

　　圖 29所示為車身高度傳感器的安裝位置及工作狀態(tài)。拉緊螺栓的上端與傳感器的連桿鉸連，下端與后懸掛臂相連。當(dāng)車身上下振動(dòng)時(shí)，拉緊螺栓帶動(dòng)連桿使傳感器的軸左右旋轉(zhuǎn)，光電耦合元件則把旋轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成車高信號(hào)輸出。

　　拆下拉緊螺栓，擰松拉緊螺栓的鎖緊螺母，旋轉(zhuǎn)拉緊螺栓的螺旋接頭可以改變拉緊螺栓的長度，從而調(diào)整車身高度的設(shè)定值。

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