懸掛阻尼調節裝置

圖 12所示即為應用了壓電傳感器和壓電執行器的壓電式減振器結構。

　　壓電式減振器主要由壓電傳感器、壓電執行器和阻尼力變換閥三部分組成。壓電傳感器和壓電執行器所用的壓電元件是一個壓電陶瓷元件，其主要成分是鉛、鋯和鐵。壓電元件都是利用壓電效應的原理進行工作的。如圖 13所示，當在壓電元件上施加外力時，壓電元件將產生電壓，這一現象稱為壓電正效應；而給壓電元件施加電壓，則壓電元件將產生位移，這一現象稱為壓電負效應。壓電傳感器6就是根據壓電正效應進行工作的。當由顛簸路面而引起的沖擊力作用在減振器支撐桿上時，由于壓電正效應的作用，在壓電傳感器上大約2μs的短時間內就可產生電壓信號。圖 14所示為壓電傳感器的構造。圖中壓電元件有5層，每層厚度為0.5mm。

　　電子控制單元接收到壓電傳感器的電壓信號后，立即對壓電執行器施加電壓。圖 15所示為壓電執行器的結構。由88個壓電元件所組成的壓電執行器根據電子控制單元發出的指令被施加電壓后，由于壓電負效應的作用，在約5ms的時間內產生50μm左右的位移。此位移經活塞和推桿所放大后，使阻尼力變換閥動作。圖12（b）為壓電執行器未動作時的“硬”工況。圖 12（c）為壓電執行器動作后的“軟”工況。壓電式減振器從出現顛簸信號到阻尼力變換閥動作僅需幾毫秒的時間，因此這種減振器阻尼力電子控制系統具有很高的響應能力。

空氣懸掛剛度調節裝置

　　1.空氣懸掛系統的構造

　　圖 16所示為空氣懸掛的基本構造，圖示的空氣懸掛主、輔氣室設計為一體，這樣既省空間，又減輕了質量。懸掛的上端與車身相連，下端與車輪相連，隨著車身與車輪的相對運動，主氣室的容積在不斷地變化。主氣室與輔氣室之間通過一個通路有氣體相互流動，改變主、輔氣室之間氣體通路的大小，使主氣室被壓縮的空氣量發生變化，就可改變空氣懸掛的剛度。減振器的活塞通過中心桿和懸掛控制執行器連接，執行器帶動阻尼調節桿轉動可以改變活塞上阻尼孔的大小，從而改變減振器的阻尼系數，其工作原理與基本結構與上述懸掛阻尼調節裝置基本相同。

　　2.懸掛剛度調節原理懸掛剛度的調節原理如圖 17所示。主、輔氣室之間的氣閥體上有大小兩個通路。懸掛控制執行器帶動氣閥體控制桿轉動，使閥芯轉過一個角度，改變通路的大小，就可以改變主、輔氣室之間的氣體流量，使懸掛剛度發生變化。

　　懸掛的剛度可以在低、中、高三種狀態下變化。閥芯的開口轉到對準圖示的低位置時，氣體通路的大氣體通路被打開，主氣室的氣體經閥芯的中間孔、閥體的側面孔通道與輔氣室的氣體相通，兩氣室之間的流量大，相當于參與工作的氣體容積增大，懸掛剛度處于低狀態。

　　閥芯的開口轉到對準圖示的中位置時，氣體通路的小氣體通路被打開，兩氣室之間的氣體流量小，懸掛剛度處于中狀態。

　　閥芯的開口轉到對準圖示的高位置時，兩氣室之間的氣體通路全部被封住，兩氣室間的氣體不能相互流動，可壓縮的氣體容積減小。懸掛在振動過程中，只有主氣室的氣體單獨承擔緩沖的任務，所以懸掛的剛度處于高狀態。

　　3.懸掛控制執行器空氣懸掛控制執行器與阻尼控制執行器的主要區別在于，后者只控制減振器的回轉閥進行阻尼調節。而前者除控制減振器的回轉閥進行阻尼調節外，還要驅動主、輔氣室的閥芯進行剛度調節。為了適應頻繁變化的工況，并保證精確的定位，驅動動力采用了直流步進電機。懸掛控制執行器的基本結構如圖 18所示。

　　步進電機帶動小齒輪驅動扇形齒輪轉動，與扇形齒輪同軸的阻尼調節桿帶動回轉閥轉動，使阻尼孔開閉的數量變化，從而調節減振器的阻尼。

　　在調節阻尼的同時，齒輪系帶動與氣室閥芯相連接的剛度調節桿轉動，隨著氣室閥芯角度的改變，懸掛的剛度也得以調節。

　　電磁線圈控制的電磁制動開關松開時，制動桿處于扇形齒輪的滑槽內，扇形齒輪可以轉動；電磁制動開關吸合時，制動桿往回拉，齒輪系處于鎖住狀態，各轉閥均不能轉動，使懸掛的參數保持在相對穩定的狀態下。步進電機的基本工作原理如圖 19所示。步進電機的轉子由永久磁鐵制成。定子有兩對磁極，其上繞有A-B、C-D兩相繞組，當A-B繞組接通正向電流時（電流從A端流入，B端流出），永磁轉子將在定子磁極磁場的作用下，處于圖 19（b）所示的“低狀態”位置。

　　當A-B繞組不通電，C-D繞組接通電源時，永磁轉子處于圖示“高狀態”的位置。

　　當A-B繞組接通反向電流（電流從B端流入，A端流出）時，與“低狀態”時相比，左右磁極磁性相反，于是永磁轉子處于圖示的“中狀態”位置。

　　圖 20所示的為另一種結構形式的空氣懸掛結構。其結構特點是主氣室與輔氣室為分開式結構，中間由連接管相通。主、輔氣室的氣體通路仍由步進電機轉動氣閥體來控制。

　　步進電機的工作原理與上述相同，其結構如圖 21所示。

圖 22所示為步進電機在三個不同位置時該懸掛剛度的變化情況。

圖 22（a）所示氣閥體的大通氣孔與輔氣室相通，主、輔兩氣室之間的氣體流量增大，懸掛剛度處于低狀態。

圖 22（b）所示氣閥體的小通氣孔與輔氣室相通，主、輔氣室間氣體流通有阻尼存在，所以懸掛剛度處于中狀態。

圖 22（c）所示氣閥體完全關閉，只有主氣室參加工作，所以懸掛剛度處于高狀態。

車身高度控制裝置

　　車身高度控制裝置是指車身的高度可根據汽車內乘座人員或車輛載重情況自動做出調整，以保持汽車行駛所需要的高度及汽車行駛姿態的穩定。車身高度控制有兩種類型，一種是對汽車全部四個車輪懸掛系統進行高度控制；另一類型是僅對兩個后輪的懸掛系統進行高度控制。

　　1.系統組成及工作原理

　　圖 23所示為日本富士汽車空氣懸掛的車身高度控制系統。由圖可以看出，系統主要由空氣壓縮機、排氣閥、干燥器、進氣閥、儲氣罐、調壓閥、電磁閥、高度傳感器、氣室及控制單元等組成。

　　直流電機帶動空氣壓縮機工作，從壓縮機出來的壓縮空氣進入干燥器，經干燥后進入儲氣罐，儲氣罐的氣體壓力由調壓閥進行調節。

　　控制單元根據車高傳感器信號的變化和駕駛員給與的控制模式（常規正常模式或高模式）指令，給控制車高的電磁閥發出指令。當車身需要升高時，電磁閥動作，壓縮空氣進入空氣懸掛的主氣室，主氣室的充氣量增加，車身上升。如果電磁閥不動作，則懸掛主氣室的氣量保持不變，車身維持在一定的高度。如果乘客增加而使車身高度降低時，車高傳感器輸出的車離信號將與控制單元存貯的車高信息不符，控制單元就會發出指令，電磁閥通電打開，給懸掛主氣室充氣，直到車高達到規定的高度為止。當車身需要下降時，空氣壓縮機停止工作，電磁閥通電打開，同時排氣閥也通電打開，懸掛主氣室的氣體通過電磁閥、空氣管路、干燥器、排氣閥而排出，車身下降。

　　干燥器的封閉容器內裝有硅膠，在壓縮空氣經干燥器送至儲氣罐時，硅膠將壓縮空氣中的水分吸出。在排氣閥打開，壓縮空氣經排氣閥從系統中排出時，通過抽氣噴嘴從干燥器內將吸出的潮濕氣霧排出。

圖 24所示為壓縮機總成的結構圖。

圖 25所示為日本豐田公司TEMS（TOYOTAElectronic Modu1ated SUSPEnsion）系統的車身高度控制系統。

圖 25中，空氣電磁閥總成包括了上述進氣閥、排氣閥、調壓閥和干燥器等所具有的作用和功能。圖 25（a）所示為車身高度上升控制過程，圖25（b）所示為車身高度下降控制過程。其工作原理與上述富士汽車的車身高度控制系統相同。

　　2.車身高度傳感器

　　車身高度傳感器的作用是把車身高度（汽車懸掛裝置的位移量）轉換成電信號，輸送給控制單元。常見的光電式車身高度傳感器的結構如圖 26所示。在傳感器內部，有一個靠連桿帶動旋轉的軸，在軸上裝有一個開有許多槽的遮光板，遮光板的兩側裝有4組光電耦合元件，如圖 27所示。當連桿帶動軸旋轉時，光電耦合元件（發光管和光電管）之間或者被遮光板遮上，或者兩者元件之間透光，因此光電耦合元件把這種變化轉換成電信號，并輸入到控制單元中。利用這4組光電耦合元件導通與截止的組合，就可以把車身高度的變化分為16個區域進行檢測。圖 28所示為車身高度傳感器的電路。

　　控制單元根據車身高度傳感器輸入的信號，控制壓縮機及排氣閥，以此增加或減少懸掛主氣室內的空氣量，從而保持車身高度為一定。因為減振器在行車過程中總是振動的，很難判定當時車身所處的區域，所以計算機每隔數十毫秒就檢測一次車身高度傳感輸出的信號，并對一定時間各信號所占區域的百分比作出計算，以此來判斷車身實際所處的區域。

　　圖 29所示為車身高度傳感器的安裝位置及工作狀態。拉緊螺栓的上端與傳感器的連桿鉸連，下端與后懸掛臂相連。當車身上下振動時，拉緊螺栓帶動連桿使傳感器的軸左右旋轉，光電耦合元件則把旋轉信號轉換成車高信號輸出。

　　拆下拉緊螺栓，擰松拉緊螺栓的鎖緊螺母，旋轉拉緊螺栓的螺旋接頭可以改變拉緊螺栓的長度，從而調整車身高度的設定值。