浅谈伊卡露斯铰接盘及空气悬挂对车辆制动性能的影响.docx
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浅谈伊卡露斯铰接盘及空气悬挂对车辆制动性能的影响
浅谈依卡露丝铰接系统
及机械式空气悬挂系统对车辆制动性能的影响
2000年后，北京公交集团陆续更换了大量以发动机后置、第三桥驱动的铰接式公交车，这种以后推式铰接公交车大部分采用了伊卡露丝IK19型铰接系统和机械控制式空气悬挂系统。
伊卡露丝IK19铰接系统可有效抑制车辆行驶时的摆尾现象，减小了第三桥的不稳定趋势，在转弯超过限制角度时实现液压锁止，为行车安全提供了保障。
空气悬架控制模式是采用机械式高度阀控制，即通过高度阀阀门的开启调节对空气悬架气囊的充放气，从而保持车辆恒定的行驶高度。
在工作中发现这两套系统出现故障都会对车辆制动性能造成影响。
下面就对以上两种系统对车辆制动性能的影响进行分析。
主要表现在以下几个方面：
1、铰接系统液压阻尼力降低，引起车辆行驶第三桥有不稳定趋势，且紧急制动时车辆甩尾。
2、车辆第二桥单侧空气悬挂系统出现故障时，该侧车轮地面附着力不足引起车辆制动力不合格且紧急制动时甩尾。
一、工作原理：
1、依卡露丝IK19铰接系统由机械系统、液压系统、电器系统组成。
铰接系统通过电器系统采集车辆的重要信息（包括车速信号、刹车信号、档位信号、车辆转弯角度信号），通过分析这些信号，为车辆提供有效的控制信号给相应的控制零件，保证车辆正常运转和铰接系统本身的安全；液压系统采用气压油的方式，在气体压力一定的情况下（6-8bar）,通过控制液压油流量来达到阻尼力的变化。
（1）正常工作状态（前行或倒车、车速≤40Km/h、转弯角度≤52°、无制动）：
车辆在直行或转弯时，铰接系统通过液压控制体感应车辆转弯角度，并提供相对应大小的液压流量，通过液压缸实现相对应大小的阻尼力的产生，维持车辆正常直行、倒车需要或转弯角度大小的平稳过渡。
此时铰接系统阻尼力的大小直接由液压控制体控制，电控系统不工作。
（2）车速＞40Km/h的状态，此时铰接系统ECU接收到车速信号（24V）电压，控制电磁阀工作，增大液压油流量，提高阻尼力，保证车辆行驶的稳定性。
此时可正常行驶，但不允许超速转弯。
同时，黄灯亮（或CAN仪表显示“铰接工作”），表明铰接系统处在高阻尼状态。
（3）制动状态：
当车辆制动时（制动压力＞2bar），铰接系统ECU接收到24V信号电压，控制电磁阀工作，增大液压油流量，提高阻尼力，减少制动时车辆的缓冲，保证车辆制动时后车厢行驶稳定。
此时黄灯亮（或CAN仪表显示“铰接工作”），表明铰接系统处在高阻尼状态。
（4）转弯超角状态：
此时铰接系统处于高阻尼状态（甚至会锁止铰接系统），同时，警示铃会鸣叫。
（5）倒车超角状态：
此时通过液压锁止铰接系统，并且使汽车制动系统工作在制动状态。
2、空气悬挂系统：
悬架是汽车重要组成部分。
提高悬架的性能对提高汽车在不平道路的稳定性和行驶平顺性能有重要意义，汽车悬架对汽车的机动性能有多方面的影响。
其作用有以下几个方面：
①全面改善汽车的机动性能，包括最高行驶速度、牵引特性、制动性能。
②支撑车体。
提供横向、纵向稳定性。
③适应地面不平度的调节能力。
防止车辆构件和货物受到冲击、振动而损坏。
④保证乘员的舒适性。
⑤保证与地面的附着力，传递驱动和制动力矩，提供克服障碍的能力。
发动机后置后推的铰接式公交车多采用机械式高度控制阀控制的空气悬挂系统，通常转向桥使用一只高度控制阀，同时控制左右两个气囊的升降。
第二桥、第三桥各使用两只高度控制阀，左右各一只。
该系统主要由气囊总成、减震器总成、推力杆总成、高度控制阀、连接件及气囊支座等组成。
各零部件功能如下：
（1）气囊：
车辆行驶过程中，垂直方向的载荷及冲击载荷由气囊承担，随着载荷的变化，气囊内压缩空气压力相应变化，气囊的刚度也随之变化，所以具有理想的变刚度特性，改善了车辆行驶的平顺性、稳定性。
（2）减震器：
通过减震器的阻尼作用，可以减小车辆行驶中传递到车身的振动，提高整车的平顺性，改善舒适性，同时防止车身上跳时气囊体与上盖下座脱离。
（3）高度控制阀：
高度控制阀安装在大梁上，调节杆座安装在与车桥连接的支座或托梁上，空气悬挂系统通过高度控制阀来调整气囊高度，当整车的承载力加大时，摆臂上摆，高度阀两出气接口分别向气囊里充气，承载力减少时，摆臂下摆，高度阀排气口打开放气。
如此反复，使车桥与大梁的相对距离保持在设定范围内。
（4）推力杆：
推力杆决定车轮跳动时的运动轨迹和定位参数的变化。
纵向推力杆主要承受车辆在运行过程中制动、加（减）速过程中产生的纵向力。
斜向推力杆承受转向时和车辆运行过程中产生的侧向力，同时也承担一部分纵向力。
（5）稳定杆：
车辆行驶转弯时，车身会产生较大的侧向倾斜和侧向角振动，弹性的横向稳定杆通过吊杆主要用于承受扭转力矩。
车辆产生扭杆内力矩阻碍悬架的变形，从而减小了侧倾和侧向角振动，提高了车辆的稳定性。
二、故障分析：
1、依卡露丝铰接系统引起的制动甩尾主要时液压油路的泄露引起液压阻尼力下降或电控系统故障导致液压阻尼力异常造成车辆制动时甩尾。
具体情况如下：
（1）依卡露丝铰接系统中的液压控制体上有几个油道堵，由于液压系统内高压下工作，容易断裂或O型密封圈损坏，造成液压油泄露，从而导致铰接系统液压阻尼力下降，使车辆制动时容易出现甩尾。
（2）液压缸长时间使用，油封容易磨损或因材质问题，造成液压油泄露，引起液压阻尼力下降。
（3）电磁阀线路短路、断路及电磁阀自身故障，造成车辆制动、加速时不能打开电磁阀，无法增加液压系统阻尼力，造成车辆制动时铰接液压系统无法提供足够的阻尼力。
（4）铰接电控系统输入信号线路故障（如制动信号、车速信号），线路出现短路、断路，铰接系统ECU将接受不到24V信号电压，无法控制电磁阀开启，导致液压系统阻尼力不能处在高阻尼状态，从而引起车辆制动甩尾。
（5）如果车辆为铰接系统提供的气源无法达到要求的6-8bar，就无法保证储油罐内的液压油进入液压系统中，使系统无法建立起高阻尼力。
2、车辆第二桥单侧气囊故障会引起该侧气囊内压力降低或无压力，第三桥左右两侧气囊高度调整不当会引起第二桥左侧或右侧气囊内气体压力差过大，导致第二桥左侧或右侧车轮地面附着力降低，该侧车轮制动力不足，从而造成车辆制动甩尾。
这主要是因为依卡露丝铰接系统结构特点决定的。
依卡露丝铰接系统中，前衔架焊接在前车架上，后衔架焊接在后车架上。
前后衔架分别上平面分别与前后车架水平面平行，前后衔架中心线分别与前后车架中心线重合。
前后衔架（也就是前后车架）之间（也就是前后车架）通过两个球铰连接在一起。
（如图1所示）球铰保障车辆上下坡时车辆的俯仰和道路不平时车辆的左右扭转。
前后车架之间存在相对扭转运动和相对俯仰运动。
通过球铰的挤压变形实现前后车厢的相对扭转，左右扭转的极限角度是±3°。
而前后车厢的俯仰运动是通过球铰的扭曲实现的，上下俯仰的极限角度是±10°。
当第二桥单侧气囊亏气、高度调整不当以及第三桥左右气囊高度差过大时，铰接系统前后衔架连接的球铰承受扭转力，第二桥对应单侧车轮承受车身负荷明显减小，使该车轮与地面附着力降低。
从车辆制动原理我们知道，汽车受到与行驶方向相反的外力时，才能从一定的速度制动到较小的车速或直至停车。
这个外力只能由地面和空气提供。
但由于空气阻力相对较小，所以实际上外力是由地面提供的，称之为地面制动力。
地面制动力愈大，制动减速度愈大，制动距离也愈短，所以地面制动力对汽车制动性具有决定性影响。
地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力，但是地面制动力取决于两个摩擦副的摩擦力：
一个是制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力；一个是轮胎与地面间的摩擦力—附着力。
如果车轮承受车身很小的负荷，那么轮胎与地面之间的摩擦力将减小，附着力随之降低。
当第二桥单侧车轮附着力降低时，该车轮在制动时会先于前轮抱死，且制动力不足，导致车辆制动甩尾。
3、下面以两个实例进行分析：
（1）使S40257号车，车型为BK6150K，此车在做完二级保养后，路试刹车时发现车辆甩尾，但不是很严重，各轮刹车印痕明显。
怀疑甩尾是铰接系统故障造成的，检查仪表发现铰接系统有故障码，读取故障码，铰接液压系统油位低。
因在保养作业中已补充过液压油，怀疑液压系统有泄露。
打开地板发现，右侧液压缸油封处泄露。
更换液压缸并补充液压油后，故障码消失。
此时路试刹车，甩尾现象依然存在，只是略有好转。
为了获得各车轮准确的制动力数据，将车辆上线检测，（见表一），检测单显示第二桥右轮制动力过低，制动差明显超标，但路试时此车轮制动印痕长度符合标准，只是略窄。
将此车开回地沟，在检查该车轮制动器及管路时，发现第二桥右侧气囊偏软，对比左侧气囊存在明显差异。
两侧气囊高度相差不大，右侧高度控制阀随调整拉杆摆动而充、放气均正常，气囊也无漏气现象。
此时联想到铰接系统扭转角度为±3°的特性，检查第三桥气囊高度，发现第三桥右侧气囊偏高，气囊上端盖与下端盖明显不平行，将第三桥右侧气囊高度降低到正常高度后，第二桥右侧气囊刚度明显增加，再上线检测（见表二），制动力恢复正常，路试制动车辆也不再甩尾。
故障是由于第三桥气囊高度调整不当，右侧偏高，由于前后车架扭转角度小，造成第二桥右侧车轮承受的车身负荷降低，使左侧车轮制动力不足造成车辆制动甩尾。
（2）24704号车，车型为BK6160K2，此车在做完三级保养后，路试刹车时车辆甩尾，制动印痕正常。
检查车辆铰接系统，系统工作正常，无渗漏。
上线检测车辆，（见表三）发现第二桥左侧车轮制动力不足，制动差超标。
因制动间隙调整期推杆防尘套损坏，该车轮制动钳及摩擦片已更换，所以制动钳本身的故障可以排除了。
检查第二桥右侧气囊发现，气囊上唇口已经与上端盖脱开，只是不容易发现，说明气囊内没有压缩空气，拆下高度控制阀调整拉杆，上下调整，高度控制阀既不充气，也不放气，怀疑高度控制阀损坏，准备更换高度控制阀时发现，高度阀摆杆多转动90°时开始充气，原来高度控制阀不能正常充气是由于摆杆安装位置错误导致的。
高度控制阀驱动轴上有四个孔为摆杆提供安装位置，此车在可能之前的维修中未注意，将摆杆装错90°，造成第二桥右侧气囊未充气。
因铰接系统扭转角度及俯仰角度小，从车辆外观无法观察出倾斜，故障不容易被发现。
正确安装高度控制阀摆杆，使气囊复位后，上线检测制动力正常（见表四），路试车辆不再甩尾，故障排除。
三、解决措施：
1、依卡露丝铰接系统的故障主要是液压油路的泄露，泄漏点多出现在液压控制体上的油道堵、液压管路、液压缸。
液压系统出现泄露后，储油罐液位会随之降低，系统会报警，我们可以从仪表报警灯或者储油罐上的油位显示灯来判断。
当储油罐液位低时，把点火开关调回ACC档后，故障将由相等长度（大约2.5秒）的信号给出提示，故障指示灯闪烁一次，说明液压油位持续5秒保持低油位。
同时，储油罐上的指示灯将由红色变为绿色。
找出泄漏点，更换这些零部件后，还需要为液压系统重新加注液压油，加油的同时排空液压系统中的空气。
否则铰接系统工作将不稳定，无法保证足够的阻尼力。
手动加油比较繁琐，必须严格按照要求加注。
具体操作如下：
（1）松开液压缸上的排气螺钉，将透明塑料管一端插到液压缸底部的各排气螺钉上，另一端放入油桶。
（2）将储气罐排空，拔掉储油罐上的气管。
（3）将可调式放气阀顶部的螺钉拧松，用手拧下可调式放气阀。
（4）拧下有关上的铜螺母，从油罐顶部注入液压油，使油位达到100mm。
（5）按相反顺序装复铜螺母、可调式放气阀、气管。
（6）着车，使储气罐压力达到6-8bar。
（7）观察液压缸排气螺钉中流出的油有没有气泡，直到没有气泡方可停止加油。
如果一次未加满，重复以上步骤即可。
（8）加油结束后，将可调式放气阀上的调整螺钉顺时针拧到底，以防储液罐中的液压油倒流入储气筒内。
（9）加油结束后，储液罐油位应保证在80-100mm，指示灯由绿色变为红色。
液压系统的泄露，由于底部篷布的包裹，不容易发现，应注意铰接系统故障灯报警发现问题。
2、空气悬挂系统的故障主要是高度控制阀损坏、安装错误和各气囊高度调整不当。
（1）判断高度控制阀是否损坏，可以将高度阀横向摆杆从高度阀驱动轴上卸下来，转动驱动轴，使驱动轴上的定位孔对准高度控制阀阀体上的定位孔。
现在是高度阀关闭位置，此时高度阀排气孔不应排气，否则说明高度阀损坏。
另外，正确装配横向摆杆应在高度阀关闭位置，将横向摆杆水平方向插入高度阀驱动轴中，用螺栓固定牢固。
安装错误会导致气囊不充气。
（2）正确调整气囊高度，可保证各车轮负载均匀，使各车轮有足够的地面制动力，以确保车辆制动性能。
对于发动机后置后推的铰接车，具体调整步骤如下：
a将车辆停放在平坦的路面上，保证车辆储气筒压力地道6bar以上。
b将第三桥左、右高度阀调整杆拆下，排空第三桥两侧气囊中的气体。
c测量前桥气囊高度，（用尺子测量气囊上盖端面到气囊下座底面的距离），确定是否符合设计高度。
通过高度阀的调整杆来调整气囊高度，调整杆向上气囊增高，反之降低。
如果前桥左右气囊高度相差太多时，应检查第二桥左右气囊高度是否相差过大。
d测量并调整第二桥左右气囊高度，气囊高度应符合设计要求，允许误差±5mm，左右两侧气囊高度差应小于10mm，如果超差可通过高度阀调整杆进行调整。
e装复第三桥气囊摆杆，测量调整左右气囊高度，方法及标准同第二桥。
采用依卡露丝铰接系统和机械控制空气悬挂系统的铰接车，出现上述故障时都比较隐蔽，这种故障虽然为数不多，但其危害极大，稍有不慎，则可能造成严重后果。
我们在日常维护及保养中应加强对这两套系统的检修工作，确保车辆安全运营。
北京公交保修分公司二厂检测线
机动车检测记录单
检测流水号：
20090212006送检单位：
牌照号
京S40257
检测日期
2009.02.12
注册员
登录员1
厂牌型号
车辆类型
大型普通客车
检测分类
修理车
车主
车架号
发动机号
车身颜色
蓝色
燃料类型
柴油
灯制
两灯制
轻重分类
重型
生产时间
2004.9.1后
营运证号
质比＞1.2
是
涡轮增压
否
轴数
三轴
驻车轴
后轴
初登日期
受检项目
一轴，二轴，手制，三轴，侧滑
检测项目
检测数据
评价
侧滑
1.3m/km
车速表
标称值（km/h）
实测值（km/h）
误差（%）
40
外检
尾气排放
汽油车
高怠速
低怠速
CO（%）
HC（%）
CO（%）
HC（%）
最高值
最低值
平均值
评价
柴油车
1
2
3
平均值
Rb
Rb
Rb
Rb
整车
轴重kg
左制动daN
右制动daN
制动和%
制动差%
左阻滞%
右阻滞%
一轴
4647
1578
1582
68.0
2.5
0.5
0.8
○
二轴
3306
1605
806
72.9
49.8*
1.1
0.8
×
驻车
16575
1787
2038
23.1
○
三轴
8622
1687
3154
56.1
17.1
1.2
1.8
○
四轴
整车
16575
4870
5542
62.8
○
前照灯
远光
光度（cd）
左/右cm/10m
上/下cm/10m
近光
左/右cm/10m
上/下cm/10m
左灯
右灯
喇叭
总评
不合格
注：
合格——○不合格——×不检——空
北京公交保修分公司二厂检测线
机动车检测记录单
检测流水号：
20090212009送检单位：
牌照号
京S40257
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2009.02.12
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厂牌型号
车辆类型
大型普通客车
检测分类
修理车
车主
车架号
发动机号
车身颜色
蓝色
燃料类型
柴油
灯制
两灯制
轻重分类
重型
生产时间
2004.9.1后
营运证号
质比＞1.2
是
涡轮增压
否
轴数
三轴
驻车轴
后轴
初登日期
受检项目
一轴，二轴，手制，三轴，侧滑
检测项目
检测数据
评价
侧滑
1.8m/km
车速表
标称值（km/h）
实测值（km/h）
误差（%）
40
外检
尾气排放
汽油车
高怠速
低怠速
CO（%）
HC（%）
CO（%）
HC（%）
最高值
最低值
平均值
评价
柴油车
1
2
3
平均值
Rb
Rb
Rb
Rb
整车
轴重kg
左制动daN
右制动daN
制动和%
制动差%
左阻滞%
右阻滞%
一轴
4486
1580
1768
76.2
10.6
0.2
0.8
○
二轴
4046
1120
1266
59.0
11.6
1.2
0.6
○
驻车
17187
2294
2464
27.7
○
三轴
8655
2342
2563
56.7
8.6
0.8
1.4
○
四轴
整车
17187
5042
5597
61.9
○
前照灯
远光
光度（cd）
左/右cm/10m
上/下cm/10m
近光
左/右cm/10m
上/下cm/10m
左灯
右灯
喇叭
总评
合格
注：
合格——○不合格——×不检——空
北京公交保修分公司二厂检测线
机动车检测记录单
检测流水号：
20090205002送检单位：
牌照号
京24704
检测日期
2009.02.05
注册员
登录员1
厂牌型号
车辆类型
大型普通客车
检测分类
修理车
车主
车架号
发动机号
车身颜色
蓝色
燃料类型
柴油
灯制
两灯制
轻重分类
重型
生产时间
2004.9.1后
营运证号
质比＞1.2
是
涡轮增压
否
轴数
三轴
驻车轴
后轴
初登日期
受检项目
一轴，二轴，手制，三轴，侧滑
检测项目
检测数据
评价
侧滑
0.9m/km
车速表
标称值（km/h）
实测值（km/h）
误差（%）
40
外检
尾气排放
汽油车
高怠速
低怠速
CO（%）
HC（%）
CO（%）
HC（%）
最高值
最低值
平均值
评价
柴油车
1
2
3
平均值
Rb
Rb
Rb
Rb
整车
轴重kg
左制动daN
右制动daN
制动和%
制动差%
左阻滞%
右阻滞%
一轴
4534
1728
1600
73.4
8.0
0.3
1.0
○
二轴
3508
656
1914
73.3
66.8*
0.0
1.5
×
驻车
16862
2464
2394
28.8
○
三轴
8820
2637
2495
58.2
2.6
1.1
1.1
○
四轴
整车
16862
5021
6009
65.4
○
前照灯
远光
光度（cd）
左/右cm/10m
上/下cm/10m
近光
左/右cm/10m
上/下cm/10m
左灯
右灯
喇叭
总评
不合格
注：
合格——○不合格——×不检——空
北京公交保修分公司二厂检测线
机动车检测记录单
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20090205006送检单位：
牌照号
京24704
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修理车
车主
车架号
发动机号
车身颜色
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灯制
两灯制
轻重分类
重型
生产时间
2004.9.1后
营运证号
质比＞1.2
是
涡轮增压
否
轴数
三轴
驻车轴
后轴
初登日期
受检项目
一轴，二轴，手制，三轴，侧滑
检测项目
检测数据
评价
侧滑
1.8m/km
车速表
标称值（km/h）
实测值（km/h）
误差（%）
40
外检
尾气排放
汽油车
高怠速
低怠速
CO（%）
HC（%）
CO（%）
HC（%）
最高值
最低值
平均值
评价
柴油车
1
2
3
平均值
Rb
Rb
Rb
Rb
整车
轴重kg
左制动daN
右制动daN
制动和%
制动差%
左阻滞%
右阻滞%
一轴
4546
1596
1779
74.2
10.3
0.4
1.1
○
二轴
4036
1070
1289
58.4
7.7
2.6
0.0
○
驻车
17257
2284
2384
27.8
○
三轴
8675
2131
2607
54.6
5.5
1.1
1.7
○
四轴
整车
17257
4797
5675
60.7
○
前照灯
远光
光度（cd）
左/右cm/10m
上/下cm/10m
近光
左/右cm/10m
上/下cm/10m
左灯
右灯
喇叭
总评
合格
注：
合格——○不合格——×不检——空
升级会员 