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驾驶室与座椅空气悬架详解

发布时间:2020-09-18 09:03人气:

空气悬架已广泛应用于商用车辆驾驶室的减振,进一步提高了驾驶室的舒适性和稳定性。图9 所示是一种卡车驾驶室的空气悬挂系统[30], 该悬挂系统使用4只带内置式[11] 高度控制阀和行程敏感式液压减振器的空气弹簧液压减振支柱,来保持驾驶室的水平和动力学控制;悬挂系统后部取消了传统的被动式横向稳定杆,采用由一个液压作动器驱动侧向稳定机构的主动防侧倾稳定系统,由此可以获得极好的稳定性。部分高端商用车辆驾驶室还采用了带CDC控制的ECAS系统,即悬挂阻尼能根据车辆状态进行智能调节,从而消除了被动式空气悬架在舒适性和稳定性之间的设计矛盾。
 
McKenzie 等[66] 介绍了荷兰NEWAY公司研发的传统空气悬挂系统,用作卡车驾驶室悬架。该系统由倾斜配置的空气弹簧和可变力臂的液压减振器组成,这种设计使得该悬架固有频率被控制在1 Hz 左右的水平,避开了人体的敏感频率,提高了乘坐舒适性和驾驶员的抗疲劳特性。Gross 等[67] 介绍了所开发的配置4 只空气弹簧液压减振支柱和1 根横向稳定杆的某重卡驾驶室空气悬挂系统,该减振支柱配置了行程敏感式液压减振器,还可选配内置式高度控制阀。Andou 等[68]研究了一种由硅油阻尼器和空气弹簧组成的用于某液压挖掘机驾驶室减振的复合悬挂,建立了该复合悬挂系统的动态数学模型,并通过实验予以验证。Yan 等[69]基于遗传算法研究了某驾驶室半主动空气悬挂系统的模糊控制。Tang 等[70] 则使用AMEsim 软件针对某商用汽车空气弹簧进行建模,并与整车ADAMS 动力学模型进行联合仿真,研究了在随机激励下空气弹簧参数对商用车驾驶室乘坐舒适性的影响。
 
空气悬架目前也广泛应用于商用车辆驾驶员座椅的减振,如图10 所示[71]。采用空气悬架的座椅具有较好的负载适应性和很低的固有频率,因此乘坐舒适性和驾驶员的抗疲劳特性得到了极大的提高。Ahmadian等[72] 采用实验方法对比研究了常规泡沫坐垫和充气坐垫在硬化、压力分布和阻尼方面的特性,结果表明充气坐垫无硬化,负载压力分布均匀,因此舒适性和抗疲劳特性更好。作者还提出了两种[73] 用于对坐垫进行长期动力学特性进行测试的方法。Inendino 等[74] 建立了某高速卡车空气悬挂座椅系统的数学模型,基于道路试验数据进行了模型验证和优化。Jin 等[75] 也建立了某重卡带附加气室空气悬挂座椅系统的数学模型,并通过实验数据进行了模型验证。
 
图10 一种商用车辆驾驶员座椅空气悬架[71]
驾驶室与座椅空气悬架详解
 
商用车辆空气悬挂座椅系统的( 半) 主动控制也是一个研究热点。Zikrija 等[76] 建立了某重型车辆空气悬挂座椅系统的数学模型,采用人工神经网络控制算法对半主动液压减振器进行控制,并进行了仿真与台架实验研究。Salihbegovic 等[77] 研究了由主动空气弹簧和被动式液压减振器组成的越野车辆司机座椅空气悬架系统,设计了模糊控制器,仿真和台架实验结果表明达到了好的控制效果。Gu 等[78] 研究了汽车座椅主动悬挂系统的鲁棒控制。Zheng 等[79] 则建立了某轮式拖拉机由带附加气室空气弹簧和磁流变减振器组成的座椅系统的非线性数学模型,实验结果证明该非线性模型较常规等效线性化模型具有较高的表现精度,最后研究了车速、空气弹簧与附加气室容积比、阻尼孔截面积对拖拉机底盘、驾驶室和座椅振动特性的影响,为后续半主动控制器的开发奠定了基础。
 
综上所述,为了追求更好的舒适性和稳定性,与车辆空气悬架一样,用于商用车驾驶室和座椅减振的空气悬架系统也朝着主动控制的方向发展。目前,国外有关公司[31] 仍是这些技术的领跑者。国内在驾驶室和座椅空气悬架研发方面投入很大,产品还是集中在常规空气悬架零部件和系统,有不少单位如中国北方车辆研究所等已经形成了批量生产和配套能力,但主动控制空气悬架不管是在研发还是应用层面,目前还是处于起步阶段。

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