王小飛，楊軍安，許昭，申國(guó)偉

（1.陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200；2.新疆眾合股份有限公司 鋁箔公司，新疆烏魯木齊 830013）

重卡提升橋控制系統(tǒng)對(duì)比及應(yīng)用

王小飛1，楊軍安2，許昭1，申國(guó)偉1

（1.陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200；2.新疆眾合股份有限公司 鋁箔公司，新疆烏魯木齊 830013）

提升橋的使用，可減輕車輛的自重，降低油耗，減少輪胎的磨損，能為用戶帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。由于通過氣囊將提升橋提升，氣囊具有良好的非線性彈性特性，用于車輛懸架裝置中可以明顯改善車輛的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性，同時(shí)可以減輕重載車輛對(duì)路面的破壞，在重卡上得到廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)提升橋懸架結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行簡(jiǎn)述，對(duì)比分析了目前幾種提升橋控制系統(tǒng)各自優(yōu)缺點(diǎn)。

重卡；氣囊；提升橋；高度閥

CLC NO.:U461Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)03-122-04

引言

隨著國(guó)家治理超載超限力度的加大，一種既能多拉快跑又能滿足軸荷法規(guī)的輕量化多軸重卡適合市場(chǎng)的需求。6×2車型以其較高運(yùn)輸效率和良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益能夠滿足目前國(guó)內(nèi)重型車輛用戶的這一需求。

在汽車空載和部分承載時(shí)，可以進(jìn)行單軸和多軸提升，以便減少輪胎的磨損，消除錯(cuò)誤導(dǎo)向，減少其它軸上輪胎的摩擦并降低油耗，能為用戶帶來

良好的經(jīng)濟(jì)利益。當(dāng)車輛通過冰、雪或泥水等較滑路面時(shí)，通過把提升橋上的載荷短時(shí)間降低，從而把更多的載荷分配給驅(qū)動(dòng)軸來提高驅(qū)動(dòng)輪附著力。在其它車軸過載的情況下，提升車橋會(huì)自動(dòng)回位。

1、提升橋懸架結(jié)構(gòu)形式

為了使提升橋?qū)崿F(xiàn)提升功能,后懸架一般采用擺臂式平衡懸架和空氣懸架。擺臂式平衡懸架相對(duì)于推桿式平衡懸架來說,取消后橋的整體梁，成本較低?？諝鈶壹芡ㄟ^氣囊將提升橋提升，空氣懸架提高行駛平順性、減少車輛振動(dòng)，使用壽命長(zhǎng)，且重量輕，在高端重卡上廣泛使用。

如圖1所示,為提升橋結(jié)構(gòu)示意圖，它由提升氣囊、提升臂、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的空氣控制系統(tǒng)及承載空氣彈簧等組成。當(dāng)多軸車或掛車采用空氣懸架時(shí)，在空載或部分承載工況下，能夠進(jìn)行單軸或多軸提升，這有利于減少提升軸和未提升橋上的輪胎的磨損，同時(shí)增加驅(qū)動(dòng)橋的附著力。當(dāng)未提升橋過載的條件下，被提升的車軸能自動(dòng)回位并參與承載。提升機(jī)構(gòu)安裝在車架的兩側(cè)，需要提升車軸時(shí)，就向提升氣囊充氣，承載氣囊放氣，使提升氣囊內(nèi)壓力升高，并對(duì)提升臂的左端施壓，在提升臂繞中問支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，其右端向上升并頂起車軸，于是軸上車輪離開路面一段距離。

提升橋控制方式分為機(jī)械控制式和電子控制式(ECAS)兩種。機(jī)械控制式空氣懸架價(jià)格低、技術(shù)成熟，目前機(jī)械控制式空氣懸架在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛。電子控制式空氣懸架，不僅提高了操作的舒適性和反應(yīng)的靈敏度，而且可以附加很多輔助功能，但由于成本過高，僅在高端重上匹配使用。

2、空氣懸架機(jī)械控制系統(tǒng)高度閥種類的應(yīng)用

空氣懸架系統(tǒng)工作方式大致如下，當(dāng)汽車載荷增加時(shí)，車架與車橋(軸)之間的距離縮短，然后通過控制連桿機(jī)構(gòu)的作用，打開充氣閥，壓縮空氣注入空氣彈簧的氣囊使之壓力增加，同時(shí)使車架升高，直至充氣閥關(guān)閉為止，此時(shí)車架又恢復(fù)到載荷增加前的高度。汽車卸載時(shí)，車架與車橋(軸)之間的距離增大，此時(shí)通過控制連桿機(jī)構(gòu)的作用，打開放氣閥，使氣囊內(nèi)的氣體排入大氣，壓力減小，直至車架又恢復(fù)到卸載前的位置為止。因此，裝有空氣彈簧懸架的汽車的高度控制閥根據(jù)不同載荷相應(yīng)調(diào)節(jié)氣囊的壓力，快速升降車身，適應(yīng)各種裝載狀態(tài)的要求，使車輛總能保持恒定的高度。加上提升氣囊后，通過控制升降閥，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)中后提升軸的提升和下降。

高度閥的作用是調(diào)節(jié)氣囊的內(nèi)部壓力，并使氣囊壓力保持在一定的范圍，來平衡外部載荷?？諝鈶壹軝C(jī)械控制系統(tǒng)高度閥可分為以下幾種，如圖2所示，普通高度閥a、可提升高度閥b等。由于成本、技術(shù)、法規(guī)等因素，歐洲基本上是全氣囊為主，北美多以復(fù)合懸架為主，下面簡(jiǎn)單介紹幾種控制類型；

選擇高度閥數(shù)量、種類和布置形式時(shí)，要使各車輪上的載荷分配符合整車設(shè)計(jì)所要求的平衡原則，當(dāng)采用全空氣懸架時(shí)，須符合三點(diǎn)確定一個(gè)平面的原則，不能出現(xiàn)過定位的情況。如四點(diǎn)定位除了調(diào)平困難外，一般會(huì)造成載荷分配不均。當(dāng)采用前軸板簧，中后橋空氣懸架時(shí)，高度閥布置在車架左右兩側(cè)或橋的中間位置。以上兩種高度閥是全空氣懸架機(jī)械控制系統(tǒng)中應(yīng)用，根據(jù)客戶需求、運(yùn)輸用途以不同工況，選擇相應(yīng)的機(jī)械控制系統(tǒng)。由于成本控制、技術(shù)等因素，全空氣懸架多用于高檔的客車和重卡領(lǐng)域。目前，普通重卡懸架大多采用前軸板簧懸架，中后橋采用空氣懸架的形式，一般情況下，中后橋的空氣懸架分為全氣囊空氣懸架和復(fù)合式空氣懸架兩種。帶提升橋功能的中后橋空氣懸架多以復(fù)合式為主，下面著重介紹帶幾種提升橋功能的中后橋空氣懸架控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

3、幾種提升橋控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 帶電磁閥—普通高度閥控制系統(tǒng)

如圖3所示，該系統(tǒng)由高度閥、兩位三通閥等組成，儲(chǔ)氣筒出來的氣分為兩路，一氣路經(jīng)過兩位三通電磁閥（常開型）通向提升氣囊，另一氣路，經(jīng)過高度閥及兩位三通電磁閥（常閉型）通向承載氣囊。當(dāng)切斷電磁閥電源時(shí)，氣路經(jīng)過兩位三通電磁閥（常開型）給提升氣囊供氣，通往承載氣囊的氣路由于有兩位三通電磁閥（常閉型）作用，氣路被切斷，提升橋被提升；當(dāng)接通電磁閥電源時(shí)，通往提升氣囊的氣路由于有兩位三通電磁閥（常閉型）作用，氣路被切斷，承載氣囊的氣路接通，提升橋著地。這樣，根據(jù)載荷的變化，落地的提升橋與驅(qū)動(dòng)橋通過高度閥來調(diào)節(jié)承載氣囊的的充放氣量。該系統(tǒng)需要在駕駛安裝電源開關(guān) ，控制提升橋的狀態(tài)。

3.2 帶電磁閥提升橋控制系統(tǒng)

如圖4所示，該系統(tǒng)控制相對(duì)簡(jiǎn)單,采用兩位五通閥和繼動(dòng)閥對(duì)提升橋氣管路進(jìn)行控制兩位五通電磁閥具有“自鎖”功能，不會(huì)由于突然斷電而改變工作狀態(tài)。通過控制兩位五通閥來調(diào)節(jié)提升氣囊和承載氣囊充放氣狀態(tài)。其中控制兩位五通電磁閥的手動(dòng)開關(guān)安裝在駕駛室里，手動(dòng)開關(guān)的類型選為“點(diǎn)動(dòng)”按鈕，這樣可以保護(hù)電磁閥線圈不容易損壞，提高其穩(wěn)定性。其中繼動(dòng)閥用來加快氣囊充放氣的速度。該系統(tǒng)所用零件少，成本低，性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)是提升橋需要手動(dòng)控制，且沒有高度閥，提升橋著地時(shí)不能隨載荷的不同而調(diào)節(jié)承載氣囊的充放氣量。

3.3 帶ILAS-E閥的提升橋控制系統(tǒng)

如圖5所示，該系統(tǒng)由高度閥、繼動(dòng)閥、壓力開關(guān)以及ILAS-E閥等組成，根據(jù)空載、部分載荷以及滿載等三大不同工況情況，自動(dòng)控制提升橋。在空載或部分載荷工況下，車輛在前行、向后退時(shí)，提升橋會(huì)提升，停車時(shí)提升橋降落；在滿載工況下，車輛在前行或停車時(shí)，提升橋降落，后退時(shí)提升橋提升。同時(shí)，該系統(tǒng)可以與ASR配合使用。該系統(tǒng)可以根據(jù)載荷自動(dòng)控制提升橋，減少輪胎磨損，并具有過載保護(hù)功能，缺點(diǎn)是比前面所講系統(tǒng)成本較

高。

3.4 電子式提升橋控制系統(tǒng)

采用電子控制式空氣懸架(ECAS)，具有許多優(yōu)點(diǎn)。除了可以調(diào)節(jié)車身高度、舉升或下跪之外，還可以控制車身姿態(tài)，其中控制側(cè)傾角是一項(xiàng)重要功能。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或傾斜，在側(cè)向受到一定量的側(cè)向加速度或側(cè)向力之后，由傳感器將信號(hào)傳給電控系統(tǒng)，立即將單高度控制閥的三通接頭隔離，使左、右氣簧的氣路不連通，從而增大這個(gè)懸架的側(cè)傾角剛度。

4、結(jié)語(yǔ)

目前，重卡市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨嚴(yán)重，結(jié)合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)現(xiàn)狀，開發(fā)一種性能更好、成本更低、節(jié)能環(huán)保以及安全舒適的產(chǎn)品，是每一個(gè)從事重卡領(lǐng)域人員的追求目標(biāo)。本文對(duì)幾種提升橋空氣懸架控制系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比闡述，綜合分析其優(yōu)缺點(diǎn)，方便進(jìn)一步研究提升橋控制系統(tǒng)。根據(jù)客戶需求，為開發(fā)適應(yīng)市場(chǎng)需求的提升橋懸架控制系統(tǒng)提供參考。

[1] 劉惟信．汽車設(shè)計(jì)[M[．北京：清華大學(xué)出版社，2001.7.

[2] 許昭.車輛主動(dòng)懸架最優(yōu)控制及懸架試驗(yàn)臺(tái)研究[D]．湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.4.

[3] 朱興華.多行駛工況下客車ECAS控制策略研究[D]．江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.6.

[4] ILAS-E閥的應(yīng)用．翰德公司.

Application and Comparison for Lifting Axle Control System
of the Heavy Duty Truck

Wang Xiao fei1, Yang Jun an2，Xu Zhao1，Shen Guo wei1
（1.Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd，Shaanxi Xi'an 710200；2.Xin Jiang Join Wold Co., Ltd，Xinjiang Urumchi 830013）

Using the lifting axle can lessen vehicle weight, reduce fuel consumption, decrease the rear and tear of the tires, and bring good economic benefit for the user. The lifting axle is lifted via the air bag . It can obviously improve vehicle handling stability and ride optimization when using on the suspension device of vehicle .Meanwhile ,it reduces the damage for overloading conditions. The suspension structure with Lifting axle, the advantages and shortcommings of the control system of the current several Lifting axle systems are summarized in this paper.

Heavy duty truck; Air bag; Lifting axle; Height valve.

U461

A

1671-7988(2014)03-122-04

王小飛，助理工程師，主要從事車輛制動(dòng)系統(tǒng)、空氣懸架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究。