汽车底盘新技术的发展及应用

汽车底盘新技术的发展及应用

[摘要]

近年来随着我国经济的高速发展，汽车工业作为国家支柱产业获得了迅猛发展。专用汽车作为汽车工业的重要组成部分，也获得了快速发展。一方面，随着产业政策逐步落实和行业标准法规政策不断完善，从政策标准法规上规范生产、提高技术水平及产品质量；另一方面，随着我国城市化建设、高速铁路建设、公路建设及道路运输业的快速发展，为我国专用汽车提供了大量的市场需求，专用汽车的产品品种日趋丰富、合理，产品质量、技术水平不断提高，年产量也大幅提高。该论文对汽车底盘新技术的应用现状进行了分析，探讨了各种新技术的工 作特点、应用前景和发展趋势。

[关键词]：汽车底盘，四轮驱动，四轮转向，牵引控制 [Abstract]

In recent years, with China's rapid economic development, the automobile industry as a pillar industry has developed rapidly. Private vehicles as an important component of the automotive industry has developed rapidly. On the one hand, the progressive implementation of industrial policies and industry standards continue to improve policies and regulations, and policies of the standards and regulations on the production, raise the level of technology and product quality; On the other hand, as China's urbanization construction, high-speed railway construction, Highway construction and road transport industry, the rapid development of China's special vehicle to provide a great deal of market demand, more and more private cars a variety of products, reasonable, and product quality, technology improvement, but also a significant increase in output. The document, a new chassis technical analysis of the status quo and explore new technical features, application and development trend.

[Keywords] : Automobile chassis, 4WD, 4WS, ASR

车的研究都会带动汽车底盘控制技术向更一、绪论

在我国汽车工业发展过程中，面临着进口汽高层次的发展。如今汽车底盘控制技术正向车对我国整个汽车市场的冲击，这种情况必电子化、信息化、网络化、集成化方向发展。 然加大企业间的竞争力度，使汽车产品生产目前，在汽车底盘中采用的新技术主要有主企业进一步认识到产品更新换代和提高产动悬架、四轮转向、四轮驱动、防抱死制动、品质量的必要性和紧迫性。没有质量就没有牵引控制等。下面该论文就分别对汽车底盘用户，就没有市场。越来越多的新电子控制的构造技术以及这些新技术的发展状况及设备被应用于汽车上。其中许多新的底盘控应用作一一分析。 制技术设备在汽车的安全性、动力性、操作汽车底盘的构造：底盘作用是支承、安装汽稳定性等方面起着重要的作用。它包括全电车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整 路制动系统（BBW ，Brake-by-Wire ）、汽车体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生转向控制系统（RWS 、ESP 等）、汽车悬架控运动，保证 正常行驶。底盘由传动系、行制系统（ADC 、ARC 等）以及现在发展起来驶系、转向系和制动系四部分组成。 的汽车底盘线控技术（线控换 传动系介绍：传动系一般由离合器、变速器、档系统、制动系统、悬架系统、增压系统、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等 油门系统和转向系统等）。再加上汽车 CAN 组成。汽车发动机所发出的动力靠传动系传总线的应用，42V 电压技术的研究，电动汽递到驱动车轮。传动系具有减速、变速、倒

车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下的正常行驶，并具有良好的动力性和经济性。

二、汽车底盘的电子化技术

全电路制动系统（BBW ） BBW 是一种全新的制动模式，它的系统结构如图 1 所示，BBW 是一种新型的智能化制动系统，它采用嵌人式总线技术，可以与防抱死制动系统（ABS ）、牵引力控制系统（TCS ）、电子稳定性控制程序（ESP ）、主动防撞系统（ACC ）等汽车主动安全系统更加方便地协同工作，通过优化微处理器中的控制算法，可以精确地调整制动系统的工作过程，提高车辆的制动效果，加强汽车的制动安全性能。BBW 以电能作为能量来源，通过电机或电磁铁驱动制动器。因此，BBW 的结构简

洁，更趋向于模块化，安装和维修更简单方便。 根据目前 BBW 的研究成果，投入使用还需要解决一系列问题，其中主要是电能制动器结构和性能的改善。电能制动器要保证能够独立对车辆实施有效制动，必须能产生足够大的制动力矩，对内部的驱动电机（或驱动电磁铁体）、驱动力矩的传动系统、外部的供电系统提出了较高的要求。现在比较成熟的想法是提高 汽车的供电电压，从原来的 12 V 提高到 42 V ，提高电压可以有效地解决 BBW 的能源问题。

后轮转向系统（RWS ）

RWS 能主动让汽车两后轮的横拉杆相对于车身作侧向运动，使两后轮产生一转向角。RWS 是由电子控制单元、传感器和执行机构等组成。其执行机构有整体式和分离式两种。整体式是指汽车两后轮的横拉杆由同一个执行机构调节；而分离式则指汽车两后轮的横拉杆由两个不同执行机构来调节。对于整体式 RWS 执行机构，用一个横拉杆位移传感器就能确定两后轮的转向角。但分离式 RWS 执行机构需要至少两个位移传感器。由于分离式 RWS 执行机构的元件多，两后轮的控制和协调比较复杂，现在研发更多的是整体式 RWS 执行机构。整体式 RWS 执行机构又分液压式和机电式两种。

ESP Ⅱ（或者 ESP plus）

由于 ESP 系统在对轿车的行驶状态进行干涉时，只是通过对单个车轮施加制动来调节轿车的行驶稳定性。这时由脉冲制动力引起的轿车振动，乘员能够感觉到。ESP Ⅱ能够识别转向轮与地面之间的附着系数。如果汽车在路面两侧附着系数不同的对开路面上制动时，它朝着路面附着系数较大的一侧转动的趋势，即出现所谓的“制动器拉动”现象，在这种情况下，ESP Ⅱ能够通过转向轮朝路面附着系数较小的一侧作些适当的转向转动，以平衡“制动器拉动”的趋势。 ESP Ⅱ将其转向盘转向柱设计成两部分，其中一部分含有一个齿轮传动机构，通过该齿轮传动机构，系统中的电动马达对转向轮的转角施加影响。ESP Ⅱ对汽车制动和转向的干涉，是利用 ESP 的控制装置基于一个扩展的软件来操控。

主动悬架阻尼器控制系统（ADC ） ADC （有时也称为连续性阻尼控制系统 CDC）由电子控制单元、CAN 、4 个车轮垂直加速度传感器、4 个车身垂直加速度传感器和 4 个阻尼器比例阀组成。根据汽车的运动状况及传感器信号，电子控制单元计算出每个车轮悬架阻尼器的最优阻尼系数，然后对阻尼器比例阀进行相应的调节，自动调整车高，抑制车辆的变化等，使汽车的悬架系统能提供更好的汽车舒适性、安全性和稳定性。为此，让汽车车轮的动载振幅和车身垂直加速度尽可能小。

ABS ／ASR ／ESP 的集成化

ABS ／ASR 装置成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。汽车转向行驶时，只有当地面能够提供充分的转向力时，驾驶员才能控制住车辆，使其按照预定的方向行驶。如果地面侧向附着能力比较低，提供不了足够的转向力，汽车就会侧向滑出，

影响了汽车按预定方向行驶的能力。ABS ／ASR ／ESP 集成系统的应用，在制动、加速和转向方面满足了驾驶员的较高要求，对汽车的主动行驶安全具有较大的贡献。

三、目前汽车底盘中采用的新技术

在汽车上使用的统悬架是由弹簧、减震器、导向机构和推力杆等组成的，悬架的功能是减弱由不平路面传给车架的冲击载荷，衰减由冲击载荷引起的承载系统振动．由于这种悬架作用是外力引起的，所以称为从动悬架。 所谓主动式悬架系统，是控制环节中的执行元件能针对外力的作用，产生一个力来主动控制车身的移动和车轮受到的载荷(路面的作用力) 。当汽车行驶在凹凸不平的路面时，执行元件抑制了输入方向的力，使悬架产生抽动。因此，主动悬架能够有效地抑制车身的侧倾，并使高度一致。

由此可见，主动悬架的主要作用是： (1)提高舒适性。主动悬架用计算机独立地控制每个车轮，能够在任何时候、在任何车轮上产生符合任何要求的悬架运动，它不像任何软弹簧汽车那样，遇到大凸起时有可以感觉到的回弹或颠簸。

(2)控制车身运动。从动悬架的汽车在制动时，作用在车身上的惯性力引起载荷前移，造成弹簧变形，引起车身前倾。汽车转弯时离心力的作用使弹簧受到一个力矩的作用，引起车身向外倾斜。而主动悬架的汽车在制动和纵摇时，能够产生与惯性力相对抗的力，减少了车身位置的变化。

(3)调节车身高度。主动悬架系统还有一个实用的好处，即其乘坐高度可以随时调节。汽车在高速公路上行使时，车身可以调节得低一些，通过坏路面时，车身可以调节得高一些。当指令汽车抬起损坏的车轮时，就可以更换轮胎。

四轮驱动的发展趋势

四轮驱动车由于自身的优点，本世纪四五十年代在全球范围内掀起了一次四轮驱动车的热潮，四轮驱动车的研制和生产也得到了极大的推动和发展：60 年代以来，简陋的四轮驱动车逐渐受到冷落。7O 年代中后期爆发的全球性的石油危机，对四轮驱动车是一个沉重的打击，四轮驱动车的销量大跌。就在四轮驱动车受到美国及西欧制造商的冷落的时候，日本汽车制造业加紧四轮驱动车的研制和开发。日本人发现，四轮驱动的销售，不仅能带动一些高价值汽车零件的销售，而且也可以作为开发市场的有效手段。倒如，许多发展中国家都把小轿车列入奢侈品的范畴而禁止进口，但却允许进口一些实用型的四轮驱动车及零配件。所以， 到 1970 年，日本已经取代美国成为世界上四轮驱动车的主要生产国 丰田汽车公司的“LAND CRUISER ”系列逐渐取代了美国汽车公司的产品，并开始领导四轮驱动车发展的潮流。 石油危机之后，四轮驱动车的发展进了日新月异的阶段。然而，与第一次四轮驱动车热潮不同的是，四轮驱动小轿车已取代实用型四轮驱动车．成为发展的主流。1980 年 3 月，大众汽车公司隆重推出 AUD1QUATTRO 四轮驱动车，震动了全球汽车界，该车在一系列拉力赛中连连获胜，倾倒了无数消费者。1986 年，四轮驱动车全面走出低谷，美国市场销售量回升到 100 万辆以上。日本的四轮驱动车产量也超过 80 多万辆，且绝大部分用于出口。进人 90 年代，四轮驱动车已成为显示人们身份地位的重要标志。

牵引控制系统(ASR)

1987 年，宝马公司在其系列豪华车上用了一种牵引控制装置，由于效果不错．到了 9O 年代，销往美国的宝马车也装上了这一系统，几乎同时，卡迪拉克也在 90 款联盟牌轿车上应用了这一系统，并且是标准装备。从那时起，牵引控制系统获得了广泛的应用，总计有 23 个厂家 50 余种车型应用了这一装置。

牵引控制系统的工作原理及作用

牵引控制系统(简称 ASR 或 TRC)可以看成是防抱死制动系统在逻辑上的延伸。车辆在制动时，车辆打滑会大大降低轮胎与地面的附着力，严重时会使方向失控。ABS 就是针对这一问题设计的而车辆在启动或加速时，

驱动轮的打滑也会使汽车的牵引力大打折扣。冰雪路面，驱动轮打滑就有可能导致方向失控。这是因为随着滑转率的升高，侧向力降低，方向稳定性变坏。牵引控制系统就是解决这方面问题的。这一系统依靠电子装置感知各个车轮的角速度，当它推测到驱动轮的转速高于从动轮时(这是加速时车轮打滑的特征) 就会发出一个信号，使一个或两个驱动轮的制动器起作用，或减少发动机功率，或用其他办法使驱动轮不再打滑。 由此可见，牵引控制系统有三大作用(主要是在光滑路面) ：一是提高加速性能；二是提高后轮驱动车辆的行驶稳定性和前轮驱动车辆的操作性：三是适当地发挥驱动力，提高车辆的爬坡能力。

ASIR 的发展趋势 ASR 问世以来，已经得到越来越多的应用和认可，它和 ABS、安全带、安全气囊一起为提高车辆安全性作出了贡献。 ASR 是在 ABS 技术基础上的逻辑延伸。由于牵引控制是靠车轮角速度传感器传来的信号工作的，同时，又要控制器参加工作，因此，ASR 和 ABS 大多共用一个电脑。这样可使成本显著降低，为 ASR 和 ABS 同时普及提供了有利条件。过去，四轮驱动曾风靡一时，被认为是提高轿车通行能力的最好方法。可是与四轮驱动相比，牵引控制更适合于轿车。这是因为，四轮驱动不仅结构复杂、成本高，还增加了车重和油耗，车速也或多或少受到影响。相比之下，牵引控制系统可以方便地装在前轮或后轮驱动的 4 x 2 轿车上，结构简单，在一般情况下效果也不差。至于极端恶劣的路面，4×4 汽车当然有着无可比拟的优越性。鉴于以上情况，许多厂家，例如福特、大众、宝马、丰田、本田、三菱等都在积极开发牵引控制系统，同时削减了四轮驱动车的生产。所以，牵引控制系统会很快 像安全带一样得到普及。

[总 结]

论文的撰写过程，首先阐述了汽车底盘目前在国内的现状，提出了课题设计的目的；其次对汽车底盘的结构及作用进行了叙述，便

于读者对汽车底盘有一个初步的了解。然后

又介绍了一些最新的汽车底盘电子化技术包括 BBW、RWS 、ESP Ⅱ、ADC 、ARC 等, 就汽车底盘的发展趋势做了详细说明, 包括底盘各种技术的集成化、网络化等。由于电子技术、线控技术的发展、电动汽车的研究、42 V 电气系统的研究和信息技术的发展，将会导致汽车底盘技术向电子化、信息化、集成化、网络化、智能化方向发展，汽车将成为一个移动的智能化的“办公室”。

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