43-具有变刚度特性和阻尼功能的NIVOMAT全自动行车高度控制系统

豳匿Ｅ雯甄圈ｌ具有变刚度特性和阻尼功能的ＮＩＶＯＭＡＴ全自动行车高度控制系统

具有变冈幢特性和阻尼功能的ＮＩＶＯＭＡＴ全自动行车高度控制系统

ＮｌＶｏＭＡＴＶｅｈｉｃＩｅＬｅＶｅｌＣＯｎｔｒＯＩＳｙｓｔｅｍＦｅａｔｕｒｉｎｇＶａｒＩａｂＩｅＳｔｉｆｆｎｅｓｓ＆Ｄａｍｐｉｎｇ

撰文／上海汇众萨克斯减振器有限公司工程部严平一７ＦＳａｃｈｓ的Ｎｉｖｏｍａｌ全自动行

么一车高度控制系统（下文简称

Ｎｉｖｏｍａｔ系统）在悬架中用以替代

传统的减振器，实现在任何载重

（额定范围内）的情况下自动将车身

调整到设计好的最佳姿态（高度），

并且同时具备了车高调节、弹性

元件和阻尼元件这三者的作用。

它由一些必要的功能块（支撑件、

泵、蓄能器、储油器、调整器等）

组成，并且全部整合在了一个直径

为５４—７２ｍｍ的外筒之中。由于车

辆后轴载荷变化比较频繁，所以

Ｎｉｖｏｍａｔ系统通常被安装在汽车的

后桥。

Ｎｉｖｏｍａｔ系统除了多功能的特

性外，另外一个最显著的特征就

是：它用于车身高度调整和平衡的

动力完全来自于汽车行驶过程中车

桥和车身间的相对运动，完全不需

要任何外部能源输入，做到了真正

的高度整合、多功能、零功耗、零

排放。

Ｎｉｖｏｍａｔ系统工作原理

图１列出了Ｎｊｖｏｍａｆ系统的内部

结构和主要部件。由图可见：控制套管装在空心连杆的内部；控制套管的内部又装着泵杆和两个单向阀，并组成了泵系统；活塞和阀系被安装在连杆的下端（活塞端），它在缸筒内运动并产生阻尼力；高压腔内的液压油和高压气体由一个内隔膜分开。在复原行程，泵腔的体积由小变大，由于单向阀的存在，液压油从低压腔被吸入到泵腔。而在压缩行程时泵腔体积由大变小，同样由于单向阀的存在，液压油从泵腔被泵入到高压腔。如此反复高压腔的压力越来越高把车身顶高至最佳行车高度。一旦达到最佳高度

时，系统内部的旁通被打开，油液

在泵腔和高压腔内循环。车高就被

维持在这一最佳高度。

Ｎｉｖｏｍａｔ系统的功能分解

１．车高自平衡功能

行车高度控制和平衡是Ｎ｜ｖｏｍａｔ

系统最重要的一个作用，ＮｊＶＯｌｍａｌ系

统可以补偿汽车上由于载荷变化产

生的对悬架系统设计要求的变化，

从而使汽车在整个载荷变化范围内

的动力学特性几乎保持不变，从技

术上解决了各种性能提出的对设计

要求的矛盾（行车高度、舒适性、操

纵稳定性）。同时还可以使车辆具

有恒定的离地间隙，提高通过性；

使车轮在复原和压缩方向都具有

１００％的动行程；优化后的悬架运

作位置，减少车桥及车轮的磨损，

减少滚动阻力，减少油耗；优化后

的车身姿态可以降低整车的气阻系

数。减少油耗等优点。

由于Ｎｉｖｏｍａｔ系统内部的泵系

统是靠车辆行驶时车身与车轴之

间的相对运动来提供动力的。所

以只有在车辆行驶时它才会起作

用。一般一辆满载的装有Ｎｉｖｏｍａｔ

系统且运动比为１：１的车辆在行驶

５００～１０００ｍ后就可以达到最佳的

车身高度。路面越粗糙，Ｎｉｖｏｍａｔ

系统的作用速度越快。Ｎｉｖｏｍａｌ系

统在出厂前都要进行１００％的泵功

能测试，只有在规定的时间内能泵

到最高压力的Ｎｊｖｏｍａｔ才能出厂，

从而确保每一个Ｎｉｖｏｍａｔ系统都能

有良好的性能。

２．变刚度弹簧功能

Ｎｉｖｏｍａｔ系统在悬架中不仅仅

起到高度调节的作用，同时它也

是车辆后轴上的承重件。如果可

以将一辆汽车的重量分为车身自

重与负载两部份的话，那么在装

有Ｎｉｖｏｍａｔ的车辆上大部分车身自

重仍然由机械弹簧（螺旋弹簧、扭

杆或钢板弹簧）支撑。而车辆所装

载货物的重量主要由Ｎｉｖｏｍａｔ系统

来支撑。因此。当对一个Ｎｉｖｏｍａｔ

悬架进行功能展开时，会分解出

三个弹性元件。它们是：机械弹

簧、Ｎｉｖｏｍａｔ系统（气弹簧．高压腔

内的充气反作用力）和缓冲块。在

Ｎｉｖｏｍａｔ系统中，机械弹簧的弹力

会比传统减振系统的弱一些，因为

技术与应用ＡＰＡ（№．９）２∞¨３６

　万方数据

ＮＩＶｏＭＡＴＶｅｈｉＣＩｅＬｅｖｅＩｃｏｎｆｒ０ＩｓｙｓｌｅｍＦｅａｌｕｒｉｎｇＶａｒｉａｂｌｅｓｆｉｆｆｎｅｓｓ＆ＤａｍｐｉｎｇＩ皿四匠团墨匿匿盈匿暖亚墨重

Ｎｉｖｏｍａｔ系统本身就分担了部分原本由机械弹簧所承受的力。当压缩行程足够大时，车架就会接触到缓冲块，缓冲块变形会产生额外的缓冲力，并最终限制了整个悬架的最大压缩行程。整个Ｎｉｖｏｍａｔ系统的弹性特性是这三个弹性元件相叠加的结果。图２是Ｎ｝ｖｏｍａｔ系统的弹性曲线图。

图中Ａ点为车辆的空载高度，贵的特性：恒定的自振频率。

出于舒适性和安全性的考虑，通常主机厂总是希望车身的自振频率在整个负载范围内保持恒定。但是。如图３所示：在传统的悬架系统中该自振频率是随着载荷的变化而变化的（如空载时为１．４７Ｈｚ／满载时只有１．０仆１ｚ）。当该频率下降到１Ｈｚ附近时，人体对这种频率的振动非常敏感，车辆的舒适性急剧

Ｂ点为满载高度，Ｃ点为设计的最

佳高度。在使用传统减振器的悬架中车辆满载时就会在Ｂ点这个高度下行驶，轴荷全部压在了缓；中块上，减振器在压缩方向上已经失去了作用，而缓冲块的负荷曲线又非常陡峭，所以此时车辆的舒适性非常差。而拥有Ｎｉｖｏｍａｔ系统的悬架，当车辆行驶时，车身就会被抬升到Ｃ点（悬架的行程中心）这个高度．使悬架在复原和压缩方向都具有最大的动行程，有足够的行程供减振器对悬架进行缓冲，车辆在此高度具有最佳的舒适性。同时图中的特性曲线还明显的揭示了在Ｎｉｖｏｍａｔ系统中当载荷增加时系统的刚度也随之增加，这就使装有Ｎｉｖｏｍａｔ系统的悬架具有了另一宝摊３６（№．９）ＡＰＡ技术与应用

自振频率（Ｈｚ）

恶化。而对于Ｎｉｖｏｍａｔ悬架系统来

说该频率是几乎保持恒定的，始

终维持在１．５Ｈｚ附近，完全符合主

机厂的要求。与传统减振系统相

比，Ｎｉｖｏｍａｔ系统在空载时更软，

在满载时更硬。同时恒定的自振频

率还能为ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖ．ｂｒａｔｉｏｎａｎｄ

Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）结果提供较为简便的解

决方法。

阻尼特性

Ｎｉｖｏｍａｔ系统的阻尼特性由两

部份组成，一个是与活塞线速度相

关的基本阻尼力，另一个是与负

载相关的附加阻尼力。Ｎｉｖｏｍａｔ基

本阻尼力源白于单筒减振器的设

计，它与传统单筒减振器有着相同

的特性。当活塞在减振器油液中

运动时，油液流经活塞孔和阀系，

产生阻力。将动能转化成热能，起

到减振的作用。它的阻尼力特性曲

线取决于活塞和阀系的设计。可以

通过改变活塞通流窗口（ＣＰ）的形状

与尺寸，以及所使用阀片（弹簧片）

的数量、尺寸和厚度来改变这一阻

尼力特性。目前有～种新开发的

活塞系统（称为舒适型活塞）可以实

现更为变化多端的阻尼力特性。这

种活塞复原和压缩的通流面积（ＣＰ

ｖａＩｕｅｓ）可以不一致。并且可以分

别调整。这使它阻尼力曲线的曲率

可以在更大的范围内变化。以满足

不同应用时的需求。・另一个是与

负载相关的附加阻尼力，它是由

Ｎｉｖｏｍａｆ系统泵体功能造成的。它

只会作用于复原方向且随着负载的

增加对复原阻尼力作正向补偿。

Ｎｉｖｏｍａｔ系统在汽车上的应

用形式可以是Ｓｈｏｃｋ型、弹簧一

Ｓｈｏｃｋ型。也可以是弹簧一支柱

型。原则上。Ｎｉｖｏｍａｔ系统可以正

着安装（连杆向上），也可以倒过来

安装（连杆向下）。与车身的连接形

式也可以完全按照客户的要求进行

设计，可以是螺纹连接也可以是吊

耳连接。Ｎｉｖｏｍａｌ车高自平衡减振

器尤其适合使用在经常运载重物的

车辆、对舒适性和安全性有较高要

求的车辆、低底盘的车辆以及有可

能作为拖车使用的车辆。正是由于

以上这么多优点，Ｎｉｖｏｍａｔ系统是

目前世界上运用最广泛的行车高度

控制系统。＾队　万方数据