主动悬架系统

主动悬架系统主动悬架是用一个有自身能源的力发生器来代替被动悬架中的弹簧和减振器。

根据作动器响应带宽的不同，主动悬架又分为宽带主动悬架和有限带宽主动悬架，也被叫做全主动悬架和慢主动悬架。

全主动悬架系统所采用的作动器具有较宽的响应频带，以便对车轮的高频共振也加以控制。

作动器多采用电液或液气伺服系统，控制带宽一般应至少覆盖0～15Hz，有的作动器响应带宽甚至高达100Hz。

结构示意图见上图。

从减少能量消耗的角度考虑，也可保留一个与作动器并联的传统弹簧，以用来支持车身静载。

主动悬架的一个重要特点就是，它要求作动器所产生的力能够很好地跟踪任何力控制信号。

因此，它为控制律的选择提供了一个广泛的设计空间，即如何确定控制律以使系统能够让车辆达到最佳的总体性能。

近二十年来，有大量关于主动悬架的研究论文及专题回顾文献发表。

研究结果表明，主动悬架能够在不同路面情况及行驶条件下显著地提高车辆性能。

主动悬架的研制工作起始于八十年代。

Lotus 制造了第一辆装有主动悬架的样车。

其系统的响应可达30Hz，它可使乘坐舒适性和转弯及制动时的车身姿态控制提高约35%。

还有一些主动悬架实施的例子，如Lotus Turbo Esprit、Damlar Benz的试验样机系统、BMW 和Ford等。

然而，由于这些主动悬架系统具有的高成本、高能耗、增加的重量及复杂程度，使主动悬架仅限于样车及一些赛车等有限的应用上。

结构上，有限带宽主动悬架通常由作动器与一个普通弹簧串联后，再与一个被动阻尼器并联构成，见上图。

这种系统在低频时（一般小于5或6赫兹）采用主动控制，而高于这个频率时，控制阀不再响应，系统特性相当于传统的被动悬架，而被动悬架在高频时的效果也比较好。

由于有限带宽主动悬架作动器仅需在一窄带频率范围内工作，所以它降低了系统的成本及复杂程度，比全主动悬架便宜得多。

尽管如此，它的主动控制仍然覆盖了主要的车身振动，包括纵向、俯仰、侧倾以及转向控制等要求的频率范围，改善了车身共振频率附近的行驶性能，提高了对车身姿态的控制，性能可达到与全主动系统很接近的程度。

就实用性及商业竞争力而言，有限带宽主动悬架的应用前景较好。

专家普遍认为采用气液控制慢主动系统在商用领域最有发展前途，但若想在今后几年内有重大的发展，还得要求在电液阀技术方面有大的突破来降低成本。

已有一些装有该类悬架的车辆投入市场，如Nissan Infiniti Q45和Toyato Celica等。

两个有限带宽主动悬架系统实施方案见下图。

实际中限制了主动悬架在商用领域发展的因素，按其重要程度可排列为：造价；能量消耗；增加的重量；安全性和可靠性。

另外，一些功能稍差但造价低得多的可控子系统将继续得到工业界的关注。

这些子系统有连续可变阻尼器、侧倾控制和车高控制系统。

其实，如果这三个子系统能够被运用并且结合得比较好的话，它们能够共同完成一个有限频带宽度系统所能提供的大部分功能，但造价和能量消耗却可能低很多。

4WD和AWD近年来，SUV、皮卡、小型面包车以及旅行车都在不断的研究适于湿滑路面行驶的传动系统，也取得了很大的成效。

这些措施包括四轮驱动、全轮驱动以及牵引控制系统，这些林林种种的措施又有些什么不同呢？4WD（四轮驱动）通过低比率的传动装置来帮助汽车克服在泥泞和雪地上的打滑，就如同在越野（off-road）、多岩石地形以及起伏的小山丘上驾驶一般。

这些汽车必须在停下或者低速行驶的时候进行低比率传动的换档，并且换档是通过一根排挡杆或者按钮来进行的。

而 AWD 已经变得和 4WD 几乎一样了，唯一的区别就在于 AWD 比 4WD 少了低比率的传动装置，不过 AWD 仍然提供在湿滑路面、恶劣天气以及轻微越野路面的牵引能力。

但实际情况是，对一辆车的越野能力起决定性作用的是车辆的离地高度而非 AWD 能力。

所有的 AWD 系统是全时四轮驱动的，这也就意味着你不用进行 2 轮驱动或者全轮驱动模式的转换。

牵引控制系统对于 4WD 和 AWD 来说是一个折中的选择，他的价格较另外二者都便宜，通常都用在两轮驱动的汽车上，目的是保证驱动轮可以获得最大的牵引力。

如果系统检测到其中的一个驱动轮发生打滑，它会自动地对那个车轮施加一些制动力，甚至减小引擎的动力。

这样车子会立刻停止滑动接着以更大的动力输送给驱动轮。

在多数情况下，它可以给汽车提供足够的牵引力，但如果是两个驱动轮都打滑，那牵引控制系统也无能为力了。

哪套系统适合你取决于你的车子在何种路路况下行驶以及你能够花费多少钱。

在雨地和轻微的雪地上行驶，牵引控制系统和 AWD 都能很好的工作，AWD 对于大多数雪地等级公路、森林、沙漠或者泥泞道路都能应付自如，当然这不包括乱石嶙峋、很深的沙地以及陡峭的斜坡。

如果对人迹罕至的路面感兴趣或者喜欢挑战严峻的道路，那最好还是选择 AWD。

4WD 和 AWD 的种类不同的系统有很多的赞成和反对意见，而事实上人们很容易混淆了他们的区别，而厂商往往给他们的系统一个特别的叫法，这样做是为了突出他们的车子具备某种特别的能力。

其实，所有的系统可以分为以下几种。

永久四轮驱动或全轮驱动：具备这套全时系统的SUV、皮卡、小型面包车以及旅行车，他们不断的调整提供给四轮的动力输出。

为了获得最大的牵引力，中央差速器通常是锁死的，然后平均的分配动力给四个轮子，在某些系统中这是自动的，而在其他的系统中必须通过驾驶员手动的锁死。

在大多数系统都是采用可变中央差速器，他可以把动力分配给最需要的驱动轮上。

宝马的X5和奔驰的M系列都采用四轮牵引控制系统，他们都可以取得类似的效果：减小车轮的空转以及把最大的牵引力提供给车轮。

自动四轮驱动或全轮驱动：大部分的SUV都采用这种模式，采用这套系统的车子通常都运行在两轮驱动的模式下（或者前轮或者后轮，这取决于车型），而四轮驱动或全轮驱动模式则由系统自行判断。

变成全轮驱动后，系统自动的分配牵引力给四个车轮，并且根据前后车轴的需要改变前后牵引力的比例，在大多数情况下，这是通过侦测到打滑的车轮做出判断的。

而更加高级的车型是通过安装了软件的行车电脑来进行四轮驱动的转换的，并且是在车轮开始打滑就立刻动作。

自动四轮驱动或全轮驱动系统较永久四轮驱动或全轮驱动的优势在于它不必使整个动力传动系统不停的处于工作状态。

可选择四轮驱动系统：在少数SUV中采用，这种类型的系统允许驾驶员在几种模式中选择，包括以上介绍的两种模式、两轮驱动模式以及分时四轮驱动模式。

分时四轮驱动：一般在SUV和皮卡中采用，这种类型需要驾驶员手动选择两轮驱动和四轮驱动模式，转换通过一根操纵杆或者按钮来进行。

目前这种系统都允许你在驾驶中进行模式转换。

不过四轮驱动模式不适合在干路上使用，否则会有翻车的危险。

后轮随动转向雪铁龙车采用的四轮独立悬挂及后轮随动转向技术两项领先世界的专利技术，除能够有效衰减路面不平产生的震动，保证优秀的驾驶稳定性能外，也使车辆在转弯时能够根据当前车速决定车辆的过度转向或不足转向，这也是大家普遍觉得雪铁龙产品在转弯时抓地性好、不易侧倾或甩尾的主要原因。

现代汽车转向系统的发展趋势改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。

作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。

有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。

1 现代汽车转向装置的设计趋势1.1 适应汽车高速行驶的需要从操纵轻便性、稳定性及安全行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。

“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。

1．2 充分考虑安全性、轻便性随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。

从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，已逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。

1.3 低成本、低油耗、大批量专业化生产÷随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、低油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。

对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。

1．4 汽车转向器装置的电脑化汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。

2 现代汽车转向装置的发展趋势2．1 现代汽车转向装置的使用动态随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。

汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆肖式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(RP型)。

这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。

据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45％左右，齿条齿轮式转向器占40％左右，蜗杆滚轮式转向器占10％左右，其它型式的转向器占5％。

循环球式转向器一直在稳步发展。

在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。

日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的62．5％，发展到现今的100％了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。

大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。

微型货车用循环球式转向器占65％，齿条齿轮式占 35％。

综合上述对有关转向器品种的使用分析，得出以下结论：．循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮#0;蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。

．在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转向器，比率都已达到或超过90％；西欧则重点发展齿轮齿条式转向器，比率超过50％，法国已高达95％。

．由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。

2．2 循环球式转向器特点．循环球式转向器的特点是：效率高，操纵轻便，有一条平滑的操纵力特性曲线。

．布置方便。

特别适合大、中型车辆和动力转向系统配合使用；易于传递驾驶员操纵信号；逆效率高、回位好，与液压助力装置的动作配合得好。

．可以实现变速比的特性，满足了操纵轻便性的要求。

中间位置转向力小、且经常使用，要求转向灵敏，因此希望中间位置附近速比小，以提高灵敏性。

大角度转向位置转向阻力大，但使用次数少，因此希望大角度位置速比大一些，以减小转向力。

由于循环球式转向器可实现变速比，应用正日益广泛。

．通过大量钢球的滚动接触来传递转向力，具有较大的强度和较好的耐磨性。