空气弹簧结构及相关介绍

空气弹簧结构及相关介绍

谈到弹簧家族里一个举足轻重的人物空气弹簧，那笔者可是要大书特书了。您可能会有疑问，为何空气弹簧就有如此待遇呢，实则是因为它的功能作用，用途都是在太广泛了，在汽车，航空，医疗器械，家具等几乎个个方面均有广泛的应用。那么空链判气弹簧究竟有何特性呢，能让它如此的适应各种环境，今天小编就为各位好好的介绍一下，何为神奇的空气弹簧，当然可不要看它的名字是讲空气呢。

空气弹簧是在一个密封的容器中充入压缩空气，利用气体可压缩性实现其弹性作用。空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，加装高度调节装置后，车身高度不随载荷增减而变化，弹簧刚度可设计得较低，乘坐舒适性好。但空气弹簧悬架结构复杂、制造成本高。

工作原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。由于原理上的根本不同，气弹簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大(一般在1：1.2以内)、容易控制；缺点是相对体积没有螺旋弹簧小，成本高、寿命相对短。

膜式空气弹簧主要由上盖板、活塞、橡胶气囊和缓冲块组成。橡胶气囊是由内层橡胶、外层橡胶、帘布层和子口钢丝圈四部分硫化而成。内层橡胶和外层橡胶都属于超弹性材料，内层橡胶主要起密封作用，外层橡胶除了密封外，还起保护作用。帘布层是帘线橡胶复合材料，属于各向异性材料，用于承受囊体的载荷，对空气弹簧的承载能力和耐久性起着决定性作用。帘锋孝线方向与橡胶气囊的子午线方向成一定角度，称为帘线角。缓冲垫在空气弹簧中是一个可选件，在空气弹簧漏气或失效情况下起作用。本文讨论的膜式空气弹簧中没有加入缓冲垫。膜式空气弹簧的活塞可设计成不同的截面形式，以获得不同的弹性特性曲线。当空气弹簧充气完成后，在上面施加轴向外载荷F，空气弹簧在标准工作高度附近达到静平衡位置，当外载增大时，空气弹簧压缩，外载减小时，空气弹簧回弹，并设相对于平衡位置压缩为正，拉伸为负。当空气弹簧上受有载荷F作用，气体压力与外载荷的关系为：

F=P×Aeff (1)

式中，F为空气弹簧轴向载荷;P为气囊内气体表压;Aeff为空气弹簧的有效承压面积。

橡胶气囊内气压随着橡胶囊的变形而变化，其气压的大小与气囊内的容积有关，且遵循气体状态方程：

(P+Pa)Vm=(P0+Pa)Vm0 (2)

式中，V为空气弹簧在任意位置时的内部容积;Pa为外部大气压;P0为静平衡位置时，囊内气体表压;V0为静平衡位置时的气体容积;m为理想气体多变指数，当静

态加载时，囊内气体视为等温过程，m≈1;当动态加载时，囊内气体视为绝热过程，m≈1.38。将式(2)带入式(1)，并且将式(1)对空气弹簧的垂向位移x求导，化简后得空气弹簧刚度的计算公式：

K=-mAeff(P+Pa)1VdVdx+PdAeffdx(3)

式中，dV/dx为空气弹簧容积的变化率，dAeff/dx为空气弹簧有效承压面积的变化率，其决定于空气弹簧的形式及活塞的几何形状。要求出空气弹簧的刚度，关键是求出空气弹簧在任意位置时囊内的气压P、空气弹簧容积的变化率dV/x以及有效承压面积的变化率dAeff/x，是理论计算的难点，一般可以通过非线性有限元方法求得。

那么在小编大书特书之后，虽然运用了很多专业级别的资料和论述方法，但相信各位都能够理解空气弹簧到底是怎么回事，当然笔者对于空气弹簧蛮有兴趣的，感觉空气弹簧与传统的悬挂系统相比，优势特别明显，它具有变刚度特性,容易得到较低的固有振动频率,可提高汽车的行驶平顺性；它的自动调节装置,可以使汽车的乘坐舒适性和上下车条件得到改善;今天的空气弹簧就介绍到这里。

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奔驰空气悬架减振阀控制单元的作用是什么

空气悬架主要由控制计算机、空气压缩机、储气罐、气动前后减震器和空气分配器组成。主要有三个功能，即车身的水平控制和调节。ADS的功能是用空气压缩机形成压缩空气，并将压缩空气送到弹簧和减震器的气室。前后轮附近都有车高传感器。行车电脑根据车高传感器的输出信号，判断车身高度的变化，然后控制压缩机和排气阀压缩或拉伸弹簧，达到减振的效果，从而改变车高。1.水平控制和水平调节功能空气悬架系统的前两个功能是相互控制的，分为以下三种状态。(1)Off-hold状态：车辆举升时，系统会关闭相关电磁阀，电脑会记忆车身高度，使车辆在下落后保持原来的高度。(2)正常状态，即发动机运行状态：车辆停放时，某一车门或行李厢盖打开后，如果车身高肢裤让度变化超过10mm，系统会重新调整车身高度；行驶过程中，如果车身高度变化超过20毫米，系统将每隔15分钟重新调整一次车身高度。(3)唤醒状态(工作时间约1分钟):当系统控制单元被遥控钥匙、车门开关和行李箱盖开关唤醒时，系统将通过车身水平传感器检查车身高度。如果车身高度比正常高度低30mm以上，储气罐会提供压力使车身上升到正常高度，此时储气罐的压力必须大于1.1MPa如果车身高度低于正常高度65mm以上，储压罐压力小于1.1MPa，系统会命令气泵工作提供压力使车身高度-63mm，此时电池电压必须大于12.4V；如果由于卸载导致车身高度升高超过10毫米，系统会将车身放气至正常高度。2.ADS功能ADS功能可以调节减震器的软硬程度。减震器有三档：普通、微软、硬。该功能可由驾驶室中的控制按钮控制。车身的水平调节功能也可以通过驾驶室中的车身控制按钮来操作。当按下此按钮时，车身将自动纯者上升25毫米，然后车身将恢复正常状态。正常状态是指车历局辆出厂时存储在系统控制计算机中的高度。

空气悬架系统的工作原理是：传感器系统把信号，如车身加速度信号、车辆水平位置传感器信号、空气悬架系统压力信号（B7）、水平位置调节开关信号、C-M-S开关信号、转向角度信号等，通过CAN总线传给主控制单元，经过运算处理后，发送指令给带自适应减振系统（ADS）的空气悬架系统控制单元（N51），从而实现对车身高度团漏镇、阻尼力的控制。ADS的功能塌粗是根据路面搜樱变化、驾驶员习惯及车身载荷，持续不断地调节减振器的软硬

．自适应减振系统控制机理

自适应减振系统是空气悬架纯水平高度控制和自动减振调节缓冲阀上的2个电磁阀的结合体，该系统按照一种控制运算法则工作，根据驾驶状况建立适当的减振级，通过主控制单元对加速度信号、水平位置信号、系统压力进行采集，以及一些开关量，如车身升高开关、模式开关等，通过底盘CAN传给主控制单元，经运算处理后，发送指令给各带ADS的控制单元，以实现对阻尼力的控制，提高车辆的稳定性和乘坐舒适性。当自适应减振系统控制模块检测到故障，相应的故障信息会通过底盘CAN传送到中央网关，然后通过内部CAN传送到多功能仪表上显示。

2．自动水平高度调节和车身水平高度控制机理

1）自动水平高度调节

N51根据车身加速度传感器信号、车身水平位置信号、系统压力、C-M-S模式开关状态等信号量，通烂誉过CAN总线传送给主控制单元，经过运算处理后，发送指令给水平控制单元，经分配阀分配后，控制各减振器的空气弹簧，实现自动调节车身高度，其控制逻辑为：

“高位”模式———车速高于80km/h持续3min，下降到0位；车速达到120km/h，立即下降到0位。

“运动”模式———车速在100km/h时，下降20mm；车速在60km/h时，升高到0位。

“舒适”模式———车速在120km/h时，下降10mm；车速在160km/h时，下降20mm。

如果车身高度太低，超过极限，则会通过声音和文字信息在仪表上报警。

具体控制原理为：由空气泵单元提供压缩空气，通过水平控制单元中把压缩空气分配到各减振器上。水平控制单元中还集成了压力传感器和泄压阀，空气泵单元与中央储气罐相连（目的是提高控制的谈吵灵敏度），通过管子连接到各减振器总成上，从而实现水平高度的自动调节。其中，空气泵单元的供电由前SAM（代号N10/1，带保险丝和继电器模块的促发控制单元）提供，主控制单元控制空气泵的继电器，实现电流的通/含历侍断，经保险丝到空气泵。

2）车身水平高度控制

此功能可以由驾驶员手动控制车辆水平高度，以应对复杂路况的需要，由驾驶室开关组、下控制面板、内部CAN、中央网关、底盘CAN等组成。

具体控制原理为：按下车辆上升开关，位于下控制面板的LED灯点亮，通过LIN总线（控制器局域网络，传输速率低，为单线工作模式）传到下控制面板，再通过内部CAN传到中央网关，最后通过底盘CAN传到主控制单元，实现车辆上升的控制；当达到需要的高度后，再次按下此开关，关闭上升功能