汽车底盘设计技术研讨

1 汽车底盘概述

我的汽车行业随着经济的发展而快速发展，生产技术已经有了明显的提升和进步。很多的新技术被应用到了汽车领域之中，大大提升了汽车的整体性能及功效。在汽车之中，底盘是一个不可忽视的关键性部分，在安装汽车发动机的时候，配置零件的时候，都起到了重要的作用，可以保证汽车的安全性以及整体的状态良好。汽车底盘的性能好坏，对汽车的性能否得到提高是密切相关的，同时底盘也将使用的各种技术不断更新，进而大大提高了汽车的整体性能。

普遍情况来看，制动系统、驱动系统、转向系统和传动系统共同构成了汽车底盘，接下来简单介绍一下各个系统的特点。

1.1传动系统

传统的系统通常是由差速器，半轴主减速器，离合器，万能变速器以及变速器构成的。汽车发动机产生的动力在传递给驱动轮的时候利用的是传动系统，系统的功能很强大，包括了断电，减速，变速轴，间差速等一系列的功能，可以与发动机一起使用，能够保证汽车在不同的环境下同样有序驶行。

考虑到传输方式进行分类，传动系统的种类是液压传动、机械传动、液压传动和电气传动。日常生活中我们所见到的机械传动系统的布置主要是与发动机的位置和汽车的行驶类型相关。可分为以下几类:

1）前置后驱

前后驱动(FR)体现为发动机前置，后轮驱动的卡车，公共汽车以及一部分轿车。

优势:较强的附着力，发动机散热较好，且离合器和变速器操作方便，操作机构也简单，维修方便。后备箱很宽敞。

缺点:噪音较大，行驶空间小，影响对踏板布局和乘坐舒适性也有影响。长曲轴提高了整车质量，也影响传动系统的性能。

2）前置前驱

前驱动(FF)，为前置发动机，前轮驱动，如今大部分车都采用这种布置。

优点:机身小巧、机箱高度小，可提高驾驶时的舒适度和稳定性。同时操作简单，发动机冷却条件良好。

缺点:坡道驾驶性能差(卡车没有必要)。前轮不仅表现为驱动轮，而且也起到了方向盘的作用，因此有必要进行等速万向节，这就让结构表现为更加复杂的特性了，前轮轮胎寿命也随之缩短。

3）后置后驱

后置式后驱(RR)，即后置式发动机和后轮驱动，广泛应用于大型客车，也用于少量的微型和轻型汽车。

优点:传动系统有着紧凑的结构，后轮有着优越的附着能力，在这种情况之下，摩擦力大大降低，而且车厢的面积得到了有效的利用，这就使得驾驶员在驾驶汽车的时候有了更为舒适的体验。

缺点:发动机的冷却条件变得更差了。人们在操作离合器、变速器和发动机的时候更加困难了，调整起来也不方便。

4）中置后轮驱动

中置后轮驱动(MR)大多是被赛车和部分大中型客车采取的一种设置方案，它更加有利于实现前后桥之间理想的轴重比。采取这种方案时，可以使客车车厢有效面积的利用到最大。

5）越野汽车的传动系

车的驱动方式一般是全轮驱动。发动机靠在车的前身，变速箱的后面有一个分动箱的安装，这能够为车轮传递行使的动力。轻型的越野车驱动型一般是4×4，中型越野车的车型一般是4×4或者6×6。重型越野车使用8×8或者6×6来驱动车辆。

1．2行驶系统

汽车行驶系统可以通过变速箱系统接收发动机传输的扭矩，并通过车辆和路面之间的接触创建牵引道路驱动轮的牵引力，确保汽车在行驶之中状态正常，而且车轮在路面上行驶时，作用力和力矩能够被有效的传递，这就使得车的行驶变得更加平稳了，震动大大减少，在驾驶的时候确保了司机的舒适性，而且还和汽车转向系统实现了合作，从而有效控制了车辆的行驶方向，确保安全。

汽车的车架、车轴、车轮和悬架共同组成了驱动系统，下面简要介绍每个组件的特性。

1．2．1 车架

车架用于支持和连接不同的汽车部件，并承载来自车内和车外的不同负载，这是安装汽车所有部件的基础。框架必须足够坚固和适当的强度，尽量减轻重量。将它设置得更靠近地面，以降低汽车的重心。

普遍来看，侧梁式车架、中梁式车架、整体式车架构成了车架的类型，类型主要是这三种。

侧梁框架由两侧的两个垂直梁和不同梁组成。大梁和托梁通过在实心框架中进行焊接连接。车架中心较低，降低汽车重心，满足稳定性和驾驶舒适性要求。车架的前端变得更窄，使方向盘具有更大的偏转角。车架后部呈现出向上弯曲的状态，这就使得悬架改变形态的时有着可供改变的空间，所以在日常的生活中应用较为广泛。

中梁式车架(脊柱框架)只有一根纵向梁，穿过中心的前部和后部。它具有很大的扭转刚度，给车轮提供了很大的运动空间。脊柱架的优点是给车轮的运动腾出更多的有效空间，这就使得独立悬架得到了推广使用，车外性能提升。和同一辆吨位的卡车相比较的话，这种车的车架有着更轻的重量，重心呈现出较低的水平，这就使得行驶的时候有了较强的稳定性。车架有着优越的强度和刚度，并且脊柱也能够成为密封转动轴的防尘套，不过这种脊柱架也有着缺点，就是制造工艺过于繁琐。精度高，给维护和维修带来诸多不便。

整体式车架(复合车架)是指前有横梁，后有中梁的框架。同时拥有中梁架和边梁架的特点。包括桁架框架、平台框架、ISR框架、半框架(或短框架)、承载体和客车整体承载体骨架。

1．2．2 车桥

车桥也被称为车轴。连接了悬架和车架。而且车桥的两端有着车轮，在车轮和车架之间能够有效将每个方向的力和力矩传递下去。

因为悬架结构的不同，桥梁分成了两类，一种是整体式，一种是断开式。在整体式之中，悬架不是独立的，车轴的中心为空心梁或者钢性实心。分离式是一种可移动的关节结构，与独立悬架一起使用，主要用于汽车和小型客车。

1．2．3 车轮与轮胎

车轮和轮胎主要用来支撑整车；减轻路面的影响；接收和传递制动力和驱动力；轮胎在这种情况之下，防滑性更好，能够让汽车自动居中正常转动，从而有效地维持执行方向，通过性提高。

车轮一般由轮毂、轮辋和辐条组成。轮辋这个部件主要是支撑在车轮之上的部件，前两者可以是一体的，也能够拆开独立使用。

考虑到轮辐的结构，车轮分为了轮辐式以及轮辐板式。根据轮辋的不同类型，可分为分体式轮辋、组装式轮辋、可调式轮辋、可逆式轮辋。考虑到车轮的制作工艺和制造原料不同,又包括了镁合金,铝合金以及钢车轮。

而且轮胎连接了汽车和道路,轮胎的质量和功能在汽车行驶过程中呈现出重要的地位和作用,其性能和结构/材料、压力和型号有关。

1．2．4 悬架

悬架代表的是车轴和车架之间弹性耦合装置,它的作用是传递力和力矩。力和力矩的产生部分是车轮和车架之间，起到的作用包括了缓冲，指导方向，阻尼等等，从而保证了车辆的正常行驶状态。

悬架的主要元件涵盖了弹性元件、减震器、导杆、稳定杆和侧面闭锁器。弹性元件接收和转移垂直负载，并减少影响；减震器可以衰减车身的振动；驱动机构可在车轮和车辆本体之间转移力和力矩，同时保持车轮的运动路径。横向稳定杆用于提高侧刚度，而且能够让汽车在运行的时候保证稳定的性能以及司机的舒适程度。使用了缓冲块，能够最大程度上保证弹簧变形较少，这就使得弹簧不会直接撞击到车架，汽车得以继续保持稳定的形态。

悬架类型一共有三种，分别是独立悬架、非独立悬架和半独立悬架。

1）独立悬架系统

独立悬架系统代表的是每个车轮利用弹性悬架系统，独立存在于车身的下方，或者车架之上。目前市面上的绝大多数现代汽车都有着独立的悬架系统，系统能够分为垂直臂，多连杆，水平，麦弗逊悬架系统等等。

独立悬架有着较轻的重量，这就使得车身的冲击力较小。车轮在地面的附着力较大，软弹簧的刚性较小，这就有效地提升了汽车的舒适程度，降低了汽车发动机的重心，这就让汽车在行驶的过程中有了较好的稳定性能，左右两轮的独立存在使得车身的振动减轻了。但是，独立的休眠系统具有结构复杂性、高成本和维护问题。同时，由于结构复杂，会占用一些内部空间。

2）非独立悬架系统

非独立悬架系统是指通过轴或结构件连接左右轮的悬架。由于悬架结构不同，与车身的连接也不同，因此有很多类型的非独立悬架系统。常见的从属悬架系统包括平行板簧、扭力梁轴和扭力梁。

在非独立悬架系统之中，左右两轮在弹跳的时候会相互作用，轮胎的不同角度有着较小的变化，减轻了轮胎的磨损程度。在车身的高度降低之后，司机操控就变得不统一，不一致了。结构简单，制造成本较低，易于维护；占用空间小，可以降低车厢地板的高度。

3）半独立式悬架

半独立悬架又被人们称为扭力梁。半独立悬架主要是指在悬架上增设一个平衡杆，车轮在增设平衡杆的情况之下保持倾斜，车辆维持稳定。

独立悬架是一种稳定性和舒适性都不优越的汽。车可是结构较为简单，有着较强的承载能力，所以在市面上，卡车和普通的客车都大多数使用了这种悬架。

1．3转向系统

汽车转向系统是改变汽车驾驶方向或者恢复方向的一种特殊机制，主要由转向机构、转向控制机构和转向传动机构组成。

其中转向控制机构同样由三部分组成，分别为转向轴，以及方向盘和转向柱。在汽车转向系统中转向控制机构可以给舵机传递转向力，驾驶员可以通过转动方向盘控制舵机和转向器产生相应的绕摆动臂或齿条轴旋转的替代运动，增大驾驶员在方向盘上施加的转向力。固定在车架上的转向器会改变转向力的传输方向，因此转向是转向系统的核心部件。

转向机制是一种根据左右方向盘之间的关系将方向盘的力和运动转移到车轮上的特殊偏转机制。

转向系统可以根据不同的转向能源进行分类，分为机械转向系统和动力转向系统。

机械转向系统以驾驶员的人力作为能源，并通过机械部件构成传动系统，通过组成转向系统的三部分组成，除了包括转向器和方向盘在内的三个主要组成部分外，动力转向系统还包括了其他组成部分，不仅包括了转向油箱和转向控制阀，还包括了转向助力缸，并以转向助力装置作为动力源。

1．4制动系统

为确保汽车安全行驶，提高汽车平均车速和运输效率，在各种车辆上配备了特殊的制动装置。这种特殊制动装置称为汽车的制动系统。

制动系统可以强制汽车减速，在必要时可以在各种路况下强制停车，并在汽车下坡行驶的过程中适当减速，使车速保持一个较为稳定的值。使汽车停止和减速的外部力与行驶方向相反，这种外部力量是随机的和无法控制的，必须安装在汽车上才能实现汽车制动。

制动系统主要由两部分组成，不仅包括了制动器，还包括了制动控制机构。

制动运行机构可以为制动组件传递能量，制动缸和制动管路等组件在其作用下产生制动效果，产生阻碍汽车运动的力。汽车中常用的制动是由于固定零部件和旋转零部件的工作面之间的摩擦引起的制动力矩，称为摩擦制动。它有两种结构类型:鼓式制动器和盘式制动器。

2 现代汽车底盘常见技术

2．1电控液力自动变速器

作为传动系统中的结构，电控液压自动变速器与传统液压自动变速器的最大区别为前者还包括了一个电子控制系统，在电子控制系统的作用下电控液压自动变速器可以针对不同的车况选择运行的速比，并控制发动机在最佳转速下运转。变速器可以在电子控制系统的作用下自己动作，驾驶员仅需要通过油门和档位杆传递变速信号和选择行驶状态即可。

电控液压自动变速器主要由三部分组成，首先是机械变速器，通常选择行星齿轮作为电控液压自动变速器的机械变速器，还包括了变矩器和电液控制系统。

作为液压自动变速器最重要的组成部分，液压力矩变换器通常安装在发动机飞轮上，可以向自动变速器中的齿轮结构传递功率信号。而变矩器可以保证变速器的正常工作，并在驾驶员换挡过程中吸收冲击。因此，变矩器的结构和性能会对传动效率产生直接影响。

行星齿轮主要由行星齿轮机制和换挡执行器组成，其主要应用在液压自动变速器的机械传输部分，可以通过线路的改变调整传输比率。

电子液压自动变速器主要通过电液进行控制，控制系统包括两个部分。其中液压控制系统可以通过对液压的自动调节装置控制换挡执行器和变矩器，各种控制阀安装在阀体内形成阀体组件。

汽车的监控和尾气气阀的工作也需要利用电子液压自动变速器进行控制，后者将信号传递给传感器和开关监控实现动作，并利用ECU对信号进行转换，电控单元在转换后的电信号作用下发出开关信号，电磁阀控制液压控制单元开关阀激活或停用导致离合器和开关制动的油回路，控制开关时间和位置，实现自动变速器。

2．2 汽车防抱死制动系统

汽车防抱制动系统是行驶系统的结构。是指能够实时确定车轮滑动速度并自动调整作用于车轮上的制动力矩以防止车轮堵塞并实现最佳制动效率的系统。ABS可在一定间隔内控制车轮的换档速度，充分利用轮胎和道路附件，有效缩短制动距离，提高车辆制动的灵活性和稳定性，避免车轮死亡造成的各类交通事故。

防抱死制动系统主要由三个部分组成，分别是电子控制单元，以及传感器和执行器。三部分中电子控制单元可以接受传感器发出的各种类型信号对汽车车轮制动状态进行分析，并根据系统的控制发出多种不同的调节指令，不仅可以实现报警和保护，ECU还具备存储和自我诊断的功能。而传感器可以对车轮运动状态进行检测，将速度信号传递给电子控制单元，并由ECU完成进一步的信号处理，传感器一般安装于车轮中，但是在变速箱中也需要安装传感器对车速和电机速度进行检测，并传递给ECU进行处理，其通常为减速传感器。当汽车的运动状态需要制动时，传感器会获取信号并传递给ECU。

执行机构主要对油泵和蓄能器进行控制，二者会产生对应的油压为制动压力调节装置传递信号，使其动作。同时电子控制单元可以自动调节制动压力。

ABS的工作原理很好理解。当ABS工作时，系统会根据车轮上的速度传感器检测车轮速度，并向电子控制单元传递车轮速度信号，后者通过计算让车辆速度降低和车轮滑动速度降低。防抱锁制动系统的电子控制装置根据计算参数调整制动过程中的制动压力，防止车轮卡死。ABS失效时，电子功率分配系统仍可调整后轮功率，并确保后轮不在前轮锁定前，以确保车辆安全。

2．3电动助力转向系统

在电动汽车助力转向的时候，以一种电机作为动力的来源，这种电机就会被称为是汽车电动助力转向系统。在工作的过程中会集合汽车行驶的速度，转向，以及其他的参数，形成电子控制单元，最后完成工作任务。因此，电动机是汽车的动力来源为汽车所提供辅助扭矩。

传统的机械结构和电子元件共同构成了电动助力转向系统。电动助力转向系统的主要构成部分包含了以下几种：电子控制单元，转矩传感器，检测机构，速度传感器以及动力电机。

有距传感器的使用范围是测量方向盘方向和大小。关于其是否能拥有较强的市场竞争力占领市场份额，关键在于其可靠和准确性，这是一种能够实时监测车速信号的传感器。

助力电机的最主要的工作任务是加辅助动力。在普遍情况下，BLDC电机用来辅助和负载电机，虽然BLDC汽车和DC汽车的特性基本类似，可这仅仅考虑到了他们的建模，从结构上来看他们各不相同。

减速机的一端和助力电机直接连接，另外一侧和转向架连接，这就能够起到扭矩以及增减速的作用。

电子控制单元能够及时地获得车速传感器以及扭矩传感器所发送的信号，在提供车辆助力的时候，依靠的是预设的EPS助力特性曲线以及控制策略。

电动助力转向系统的基本原理是：将转向轴和扭矩传感器相互连接，当后者开始旋转的时候，扭矩传感器进入工作状态。在扭矩杆的作用之下，输出轴和输入轴两者的相对旋转角度会开始工作，放出电信号，传输到电子控制单元之中。电子控制单元就可以实时的获得电机旋转方向以及其电流大小，完成功率变化的实时控制因此，它可以轻松地在不同速度下提供不同的发动机功率效率，确保汽车在高速下轻巧、灵活、稳定。

2．4牵引力控制系统

牵引控制系统或加速驱动滑差调整(ASR)旨在防止车辆，特别是高功率车辆在起动和加速时滑动，以保持车辆行驶方向的稳定性。

牵引控制系统的最大任务是在不同的行驶条件之下，让汽车获得最大的牵引能力。系统能够有效地监测到汽车速度的转向盘角度。当汽车的驱动轮以及非驱动轮之间有着较大的速度差值时，计算机就会对驱动力过大这种情形作出判断，发送信号，降低发动机的工作效率，从而使得驱动力有效降低，很大程度上减缓了车速。计算机能够有效地捕捉到驾驶员通过方向盘角度传感器的意图。之后，检测车轮之间速度的差异。所以牵引控制系统有效保证了驾驶员的安全。如果系统检测到不适当的转向或者过度转向的时候，那么会立即发出信号，告知驾驶员驱动力过大，从而实现最初的工作目标。

ASR这种装置来降低发动力功率的途径是调节减小气门阀的开度，而且还可以对车轮进行制动器滑动控制，确保汽车的牵引控制完美实现。在ASR配备的车辆之中，电子控制的加速器不再使用了，取而代之的是油门踏板以及汽油机加速器。当传感器向控制单元传送车轮的速度数据以及踏板位置信号的时候，控制单元会产生控制电压信号。在这种情况之下，他会向驾驶员发出指令，使其重新调整油门的位置，然后将信息传送给控制单元，这就使得制动器可以被及时调整了。

汽车在沿着湿度较高的滑道行驶时，假如没有安装ASR系统，那么将容易发生侧滑，如果后轮滑动，那么很容易造成车辆的甩尾，这是一种不安全的行为，假如前轮侧滑，那么车辆的方向将不再容易受控制，假如ASR有效安装，那么这种危险情况就大大降低了概率，或者得到了有效缓解。在车轮拐弯的时候，假如驱动轮发生了滑动，那么车将整体移动。装置的存在能够使得车辆在拐弯的时候沿着正确的途径。

总而言之，ASR是一种确保车辆稳定的装备，能够使得车辆在起动、加速和转向的时候都保持着良好的稳定性能

3汽车底盘新技术

随着我国科技水平的不断提升，越来越多行业的智能化程度也逐渐提高，汽车底盘技术就是其中之一，目前汽车底盘技术已经包含了全回路制动系统、电子稳定控制系统，以及电子制动力分配系统。这些技术之间互相影响成为一个完整的系统，进而控制汽车的安全性和能动性。

3．1电子稳定控制系统

电子稳定控制系统（ESP）的英文全称为Electronic Stability Program，也可以叫ESC或者VSC。ESP的核心是能够保证汽车在紧急情况下依然处于可人为控制的状态。而且该技术还包含了防抱死制动系统(ABS)和牵引力控制系统(TCS)两个不同的功能，除此之外还具有横摆力矩控制-防侧滑功能，可防止车辆在转弯或高速制动时进行控制。

图1ESP在极限工况下的工作示意图

如图1左侧所示，车辆前轮滑了，这会导致车辆在转弯过程中出现不足。目前市场上使用的ESC系统是通过对汽车后轮进行控制，使汽车在转弯过程中产生一定的逆时针力矩，以此提高汽车的转向能力。

从图1可知，车辆的后轮出现滑动情况时就会导致甩尾的出现，正因此，ESC系统的存在能够保证车辆的外前轮有一定的功率，这就会从一定程度上降低转弯时所产生的扭矩，保证车辆的稳定性。

ESP系统主要工作在横向加速度大、偏航角大的极端条件下。它通过控制左右车轮驱动力或推力之间的差额来操作由此产生的摆动扭矩，以防止无法控制的侧滑，确保车辆车道跟踪能力，并在高速行驶时提高车辆安全性。

据研究可知，ESP的存在能够有效减少事故的发生概率，对于轿车和SUV这类车，能够减少约30%-50%和50%-70%的事故发生率。

目前市场上组装车越来越多，仅在2008年，全球范围内的ESC组装率就已经达到33%。针对此情况，欧洲国家对法律进行修改，要求自2011年9月起，所有4.5吨以下的车都需要安装ESP。从2014年11月开始，欧洲国家要求乘用车以及所有车辆全部使用ESP。

但是在2008年，我国只有11%左右的新车装备了ESP。随着我国现代化程度的越来越高，ESP的重要性才被人们所了解，国内汽车市场对于ESP的重视程度也逐渐提升，现在我国价格在20万左右的车都装备有ESP，最常见的几款车为别克新君越、雅阁八代等。相信我国未来所有车都将会装有该装置。

3．2全电路制动系统

现在出现了一种全新的制动模式，全电路制动系统(BBW)，它是由制动器、踏板和控制单元经过连接线按照特定方式连接形成的一个主系统。可以通过电信号对各种组件进行有效控制，属于一种新型的智能控制系统，而且该系统的优点在于采用了嵌入式总线技术，可以更容易地与主动式车辆安全系统合作，如制动系统、重力控制系统、电子稳定程序、预防性创伤预防系统等。通过改进微处理器的算法来控制系统的正常运行，以此提高系统的制动效率，进而提高汽车的安全性。

全回路制动系统的制动原理和传统制动方式是不同的，该系统中并不含有液压油或者是其他的驱动制动器，而且该系统也不具备那些助力器装置等。该系统在工作时以电作为能源，通过电机或者是电磁铁推动制动器工作，正因此，该系统的结构与传统制动系统相比更加简单，维修起来也更加方便。

该系统的控制中心为控制单元，控制单元能够对系统所发出的各种信号进行接收和处理，然后对这些信号进行评估传送，使信号发挥作用。随着智能化技术的不断发展，汽车智能化趋势也越来越明显，最明显的就是汽车底盘上安装各种智能化装置，而且这些装置之间互相作用，协同工作，一同保证汽车的安全性。从功能性的角度进行分析，控制单元由两部分组成：主控制单元和子控制单元，子控制单元被线路与各种设备进行连接，由主控制单元进行控制，一同完成相关工作，保证汽车的安全性。

BBW全回路制动系统采用的是双闭环的控制方式。该系统的每一个电动制动器都含有一个扭矩传感器，能够实时对扭矩的状态进行监测，闭环控制系统能够保证扭矩的正常工作。在该系统中，每一格轮速传感器又可以对车轮的工作状态进行实时的监测，通过锁死制动系统可以有效对车轮进行制动，以此保证汽车的运行安全。如果在工作过程中检测到车轮抱死的现象，防抱死制动系统通过汽车总线和BBW系统立即调整制动器的供电电流，降低制动力矩，实现安全有效的汽车制动闭环控制。

3．3汽车后轮主动转向技术

在汽车转向技术的研发中四轮转向一直是研究的重点；而作为该技术比较关键的后轮主动转向技术也随着其发展应用日趋成熟，和传统汽车转向不同，后轮主动转向能够实现前轮转向的同时，按照一定的方式完成后轮转向。即：在控制器的作用下结合汽车的动态数据以及有关参数，经过控制单元的算法处理，在前轮转向的同时同步给后轮转向机构输出动力，完成方向的调整，从而达到转向同步化的效果。目前，市场上的很多车系都配备了后轮主动转向装置，其中不仅包括了奥迪Q7和保时捷911GT3；还有宝马五系等。

后轮转向悬挂在宝马七系中的配置 图2 后轮转向在宝马7系的示意图图3

后轮主动转向系统的悬架组成在宝马七系中的结构可由2得知。相比于传统的前轮转向，该转向机构的悬架结构多配置了两个部件；其一为转向节；其二为转向横拉杆。整体的转向示意图可通过图3进行分析。当前对于四轮转向系统的开发研究较多；全主动四轮转向系统就是其中一种。相比于后轮主动转向系统，该结构对很多部件进行了改进，比如机械转向装置和前轮转向系统；还有后轮主动转向系统和前轮转向机构总成等。经过改进后的全主动四轮转向机构性能突出，可以满足高标准的要求；不过技术实现难度大，具有复杂的结构，因此实际应用受到了限制。在最早的汽车转向系统调节中，操作者多数通过对转向柱和方向盘进行调节达到给前轮动力输出的效果，即前轮驱动。考虑到汽车高速行驶的状态，在遇到比较复杂的路况时需要及时判断，尤其针对老司机，会对路径提前进行规划，以便完成超车；另外在转弯时还应降低速度。结合有关的理论可知，汽车转弯时会产生较大的半径；这是传统汽车表现的共性；不过对于后轮转向系统则具有相反的表现，能够对半径进行减小。此外，后轮主动转向的车辆在中高速时能够实现对后轮角度的控制，不会产生侧滑现象，从而保持车辆的稳定，而且还能防止转向过度，安全性得到了提升。

3．4电子制动力分配系统

图4 汽车电子辅助控制系统示意图

电子制动力分配系统是汽车电子辅助控制系统。如图4所示。该系统能够对传递的轴重信号进行获取，并在此基础上对前后轴的制动比进行自动调整，实现制动效率提高的目的。同时还能配合ABS，达到制动稳定性提升的效果。根据实际可知，在制动时，轮胎的情况会有不同的表现。依据车辆的行驶状态对制动力进行分配是通过ABS的液压控制装置完成的；该装置是辅助ABS工作的；也能起到控制软件添加的作用。另外，还和ABS保持了一致的机械系统，通过配合ABS实现系统效率的提升。如果刹车时地面上的四个轮胎出现了不同的情况，比如：左右轮分别附着在潮湿和干燥的路面上，此时摩擦力在四个车轮中会有不同的表现，会形成差异化的制动力，出现倾斜或者打滑的情况较多。

刹车时，制动钳对车辆的车轮起到钳制作用，使车辆停止。但是，由于路面状况的变化以及车辆重心在减速过程中的移动，四轮将具有不同的地面抓取力。传统的制动系统会将制动总泵的力均匀地分配给四个车轮。从上面可以看出，这种分布不符合制动力的使用效果。电子制动系统的发明是为了最大范围地利用制动力。

车辆在高速运行中一旦出现制动会产生不同的摩擦力，该数值可通过EBD进行计算，在获取相关的结果后对制动装置进行调整，从而符合既定的移动程序，使制动功率和摩擦（牵引力）相结合，确保车辆的稳定性和安全性。如图5所示。

图5 安装ABS+EBD与未安装对比图

在紧急刹车阻塞时，EBD已经平衡了ABS动作前各车轮的实际抓地力，防止了甩尾和横向位移，并缩短了刹车距离。因此，在安全参数方面，汽车的性能是多加了“ABS+EBD”。目前国内的车型如广本奥德赛、Palio、锡耶纳在制动方面都被描述为“ABS+EBD”。

4汽车底盘新技术发展趋势

4．1线控技术

线控技术是用电子信号传输(如开关连接、加速器牵引线、转向执行器、机油制动器等)替换以前连接到机械、液压或气动系统的元件。它不仅取代了连接，还包括操作机构和操作模式的改变，以及致动器的通电。这将改变汽车的传统结构。实现线路综合控制预示了汽车从机械系统到电子系统的改造。线路控制技术要求网络实时良好可靠，线路控制部分要求线路控制功能冗余，确保设备的基本功能在某些故障时仍能实现。与ABS和功率一样，即使电路故障，制动和转向的基本功能仍保持激活状态。这要求有线控制的网络具有高数据传输速度、良好的时间特性和高可靠性。

4．1．1线控转向系统

线控转向系统(steringby wire system)是一种能够承受故障的控制器，有一个执行界面、一个传感器和与网络连接的电子监视装置。它不仅可以设计汽车的推力特性，而且还可以设计汽车的角力特性，从而为设计汽车的运动特性提供无限的空间。当司机驾驶时，驾驶传感器会检查制导数据(反射感应器、照相机等)。它还提供环境测试数据，以供转用。

汽车线路控制转向系统已放弃了方向盘与方向盘之间的机械连接装置，对传统转向系统的各种缺陷进行了消除， 不仅有利于协调其他系统；还能完成相关部件的集成。组成线路控制转向系统的装置既有电子控制系统；也有方向盘系统；还有转向系统。相比于传统的转向装置，该装置在转动方向盘时，会对输入的扭矩以及方向盘角度信号完成电信号的转化，之后作为电子控制器的输入。然后结合相应的传感器信号电子控制器完成电机转向的反馈以及扭矩的控制，参照以上的数据该装置实现对电机方向以及扭矩的模拟控制，以此完成方向盘转向的控制，实现对既定路线的调整，保障汽车的操控性。

4．1．2线控制动

组成线控制动系统的部件不仅有制动踏板和行程传感器；还有接收单元；对车轮的制动进行控制的装置是制动控制器，控制的依据是各种控制信号，其中有驻车制动控制信号，也有踏板和传感器信号。制动有两种：一种为驻车制动；另一种为刹车制动。执行单元除了包括液压制动器外；还有电动制动器。

线控制动系统的优势主要体现在了以下几个方面：首先，具有统一的特征，对防抱死以及稳定性控制进行了改进；进而制动效率有了提高；其次，易于实现，而且使用的制动液大幅减少，有利于环境保护；然后，制造过程简单，使用了模块化的设计方式，进一步优化了部件结构，提升了整体的布局效果，满足了测试以及组装便利化的要求；安全性提升；最后，便于电子控制功能的安装，辅助效应明显。

4．1．3线控技术的优点。

基于技术的角度和传统的汽车控制技术进行对比，其优势包括：（1）具有简单的结构，减少了相关部件的配置，使得整体的投入降低，而且提高了底盘的利用空间，操作的灵活性增强。另外还减少了汽车零部件数量，稳定特征明显。此外，还便于维护保养，缩短了维修时间。作为发展潜力巨大的技术，必然会在后续的汽车技术中发挥更大作用。

4．2集成化技术

现如今汽车的信息化掌控体系已实现了由单调、普通向多数据、多方面、彼此联系的飞跃，它可以与传感器等装置互联，使设备更加简化，减少连接，提高可靠性，将信息纳入计算机程序和中央控制，并改进和扩大各自的独立控制功能。

4．2．1ABS/ASR/ACC的集成化

ABS/ASR/ESP的集成意味着ABS/ASR在制动及传动时成功地解决了方向性问题，但在汽车转弯时未能成功地解决方向性问题。一旦地面提供的摩擦不足，就不能给车辆带来足够的稳定力，则车辆很可能偏离直线行驶，使正常的运动状态被破坏。借助ABS/ASR/ESP综合体系可以使司机在加速、减速和方向的改变上更加灵活机动，在很大程度上减少了交通事故的发生。

同时，捕捉距离传感装置的数据的系统与保持运行状态的ACC电磁装置会加入ABS/ASR电子操纵体系的硬件设备中。基于传统的ABS /ASR程序工具，补充安装了ACC 部分，它可以与传统程序工具完美融合在一起，第一时间捕获、分析并得出每一个车轮运动情况的结论。车载ABS/ ASR/ACC综合体系中，司机与ABS的操纵权限是最大的。

4．3电子化技术

4．3．1牵引力控制系统

如果车辆驱动装置对应的车轮的扭矩偏离了正常范围，则该车轮可能出现打滑的现象。通常，该轮打滑的可能性不能超过1/5，如此方可从地面获得足够的动力，同时驱动轮同样能够在较小的横向作用干扰下保持正常运动。该装置掌握的驱动轮的打滑可能性对应于TCS 体系。它的作用原理来自ABS。它在ABS 刹车片压力掌握的基础上，同样对引擎电子掌控体系即EMS的灵活运用有极高的要求。

一般状态下，TCS与ABS使用同一个ECU体系。而程序只包括前者的操纵、掌控与分析等领域。牵引掌控工具的电子部分按照传感装置感受到的信息综合判断车辆的运行状态。一旦发现驱动车轮的滑动情况超过了正常范围，则该体系会往命令装置提出下达命令的建议。命令装置由两部分组成:引擎装置掌控体系和驱动轮刹车片压力控制体系。

发动机加速器调整对称控制，并调整汽车的两轮驱动。需要减少电机输出扭矩的控件称为 ASR 控制，而增加电机输出扭矩的控件称为 MSR 控制。当两轮驱动的滑动速度超过相应的阈值时，应降低电机输出的扭矩。根据实际情况合理改变引擎控制阀的状态，让每一个驱动轮的力矩各自降低，让其超过所需要的打滑速率范围。如果车辆处于低连接段的最小范围，引擎产生的扭矩小于0，驱动轮就会受此作用而进行一定程度上的打滑现象。如果它过度偏离正常路线，则有可能导致整个车辆失控而发生交通事故。下一步，TCS会借助EMS以提高引擎的扭矩以让驱动轮的打滑可能性回到正常范围。因此，TCS操作通常与它们的有机合作密不可分。TCS 借助CAN由EMS工具捕捉到有效信息，再对EMS下达控制命令。所以，TCS实现了一定程度上的电子化、自动化和系统化，在传统的车辆控制系统中被普遍采用。

4．4网络化技术

如今，汽车上的每一个零件基本分成机械部件、电子元件或信息处理工具。而其中的后两者在所有零件中的地位逐渐提升。如今，汽车的电路分布越来越普遍，电路几乎延伸到车上的每一个角落，线路也越发精密。全车的结构设置、装配和保养负担更加难以承受。此外，线路连接器的增加带来了安全风险。电缆的重量和体积也考虑在内，增加重量会降低效率。由于线(直径)的体积过大，很难跨越相对运动零件之间的线。因此，随着电子设备数量的增加，有必要减少线束。然而，传统的点对点并行连接方法无法解决这个问题，因此基于串行通信传输的网络结构已成为必然选择。基于车架的电子技术、车架线控制技术和网络技术的应用是不可避免的。通过通用电子控制单元集中控制汽车的底盘传感装置、命令装置与电子掌控体系的工作状态已不可或缺。如今，CAN总体系在车辆底盘系统中的运用已经比较普遍，它最早由博世制定(CAN/A即A级CAN，以此类推），首先在欧洲的对应市场上得到普遍采用。之后，全球很多发达国家的汽车领域都采用了它的B～C级标准。Ttp/c与Flex Ray基本使用在汽车的掌控体系上，属于c型体系，它的对应硬件配置与软件的编写与使用还在规划当中。如今只是比较深入地了解了无线区域网络对车辆底盘掌控体系的影响。蓝牙作为无线短程信息领域的新形态，在车辆底盘掌控体系中的潜在价值不可估量，而且消耗比较小，并且易于使用，这是汽车行业公认的。

总 结

根据如今的市场形势，可以发现以后汽车底盘的相关领域将持续发展，同时车辆的制造与保养消耗会逐渐减少。考虑到石油资源的短缺与环保规定的严格化，未来汽车必须尽可能减少汽油的使用。底盘在该任务中可以凭借更轻巧的设计与非滑动摩擦做出自己的贡献。同时，车辆的品牌与型号各有千秋，底盘结构自然也不尽相同。如价格相对低的车辆的底盘必须尽量减轻质量、简化结构、物有所值。这种标准化底盘不仅可以用于某一款车型，也可以用于整个品牌。底盘在这种价位车型的销售中没有单独的宣传价值，为了保证与车型的低成本匹配，不能指望这种车型的底盘能完全满足舒适性需求。相反，高档车的底盘将是保证舒适性、安全性和驾驶乐趣的重要卖点之一，因此有必要在其底盘的研发上表现出较高的技术水平。

同时，如今的贸易制度越来越发达，汽车公司面临白热化的内部竞争，在任何阶段都有可能被逐出市场。在巨大利润的驱动下，汽车公司必须重视对相关理论体系的构建，让汽车的功能提高，风险降低，增强竞争力。同样，他们也开始关注汽车底盘性能的各个方面，并且有了更高的要求，考虑到汽车底盘的牢固性、基本组成、合成过程与电路的引入。如今，热点的底盘研究领域有电子掌控体系、全方位刹车装置、后轮主动转向技术和电子制动力分配系统。同时，汽车底盘的研究也逐渐往自动化、体系化、科学化与智能化过渡。

汽车底盘设计技术研讨

价格 ¥9.90 发布时间 2022年12月17日

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