車輛慣質懸架專利分析

趙學林

摘 要：車輛慣質懸架，也稱為車輛ISD懸架，是一種由“Inerter（慣容器）-Spring（彈簧）-Damper（阻尼器）”組成的新型懸架。本文從多方面對車輛慣質懸架領域進行了統計分析和梳理，從國內外專利申請量、申請人以及技術發展路線等方面進行深入分析。

關鍵詞：慣質懸架；技術分解；專利分析

1 前言

目前，在汽車上普遍采用的仍多為以“彈簧一阻尼”結構體系為基礎的傳統機械懸架，其結構和主要參數不能隨著汽車行駛速度和路面狀況自動進行調節，懸架性能只是在車輛運行的某個工況下是最好的。

慣容器的發明，使得基于“彈簧-阻尼器”元件體系的經典隔振理論得到根本性的突破和變革，由此引出隔振理論的新發展。由“慣容器-彈簧-阻尼器”構建的新型機械隔振系統比傳統隔振系統具有更為理想的動態性能和隔振效果，一方面較之傳統被動懸架具有更好的工作性能和動態特性，另一方面較之半主動/主動懸架，不需要能量的輸入和結構復雜的控制系統。因此，對于ISD懸架的研究，是一個緊跟機械隔振技術國際前沿，又切合車輛懸架技術發展趨勢的課題，具有重要的學術價值和工程指導意義。

2 車輛慣質懸架技術狀況分析

2.1 專利申請趨勢

為了能夠更清晰的了解本國車輛慣質懸架技術同國外之間的差異，對車輛慣質懸架技術發展歷程中的國內外專利申請量情況進行了分析，如圖2-1所示。

由圖看出，我國的研究相對于全球技術的發展狀況而言起步較晚，但是發展較為迅速，尤其2010年以后的申請量增長較快，申請量已經超過國外申請總量。

2.2 申請區域分布

從圖2-2可以看出，車輛慣質懸架領域申請產出排在前五位的國家或地區是日本、德國、美國、歐洲和中國，其中日本的申請量最大，約占全部申請總數的31%，美國、德國和歐洲申請量比較接近，中國的申請量僅次于上述國家，但也僅占7%的份額。雖然申請量并不能完全代表本國在該領域的技術水平，但是它也在一定程度上反映了該技術在本國的發展狀態。

2.3 全球主要申請人分析

通過統計分析，可以看出，日產汽車公司、東海橡膠工業株式會社、豐田汽車公司等公司在車輛慣質懸架領域的專利申請量都比較大。并且，在排名前十名的申請人中，多數申請人屬于日本，反映了日本在相關領域處于領先地位，而中國的申請人并不在上述排名中，說明在相關技術領域的研發在全球范圍內比較薄弱。

2.4 中國專利申請的申請人分析

通過統計分析，國內申請人的專利申請量較小，且都是以大學為研究主力。其中，江蘇大學的申請量最大，是國內該領域研究的領先單位。

3 車輛慣質懸架技術發展路線

車輛慣質懸架技術的發展中，齒輪齒條式慣容器是最早研發出來的慣容器。2009年，出現滾珠絲杠式慣容器的專利申請，其性能較齒輪齒條式慣容器更好，解決了齒輪齒條式慣容器的摩擦以及背隙問題，滾珠絲杠式慣容器的發展較為迅速。而液壓式慣容器借助液壓泵實現了慣容器在高負載系統的應用，也克服了滾珠絲杠式慣容器中較大的預緊力造成摩擦力較大的弊端。由于液壓系統的控制精度較高，且系統摩擦力小，結構簡單，布置方便，是未來重點發展方向，相關技術分支的技術路線圖如圖3所示。

在車輛工程領域，將慣容器引入車輛懸架，改變了近百年的基于“彈簧-阻尼器”兩種元件所組成的傳統被動懸架結構體系，豐富了車輛懸架的結構設計理論，且ISD懸架的無源性、無能耗、結構可靠性高和性能較傳統被動懸架優越等特點，符合車輛產業未來發展的綠色、環保和節能的主題。在今后的發展中，國內的公司應在該領域加大研發力度，重視車輛慣質懸架的基礎理論研究以及核心技術的開發，加強同科研機構與高校的合作開發，遵循“技術發展，專利先行”的指導思想，積極籌備相關領域的專利申請，形成技術壁壘，從而掌握市場的主動權。