淺談氣體彈簧在汽車懸掛中的應用

王瑞

摘 要：當今世界上先進的汽車制造商都在汽車上設計并應用空氣懸掛系統。在發達國家，絕大部分的中小型客車都安裝了空氣懸掛系統，半數以上的牽引車、卡車和掛車等重型車輛也采用了空氣懸掛系統。氣體彈簧被設計成空氣懸掛系統應用于汽車中，可以提高駕駛員和乘客乘車時的舒適度，而且可以很好地適應坑洼的道路，保護汽車結構。本文主要探究氣體彈簧在汽車懸掛中的應用。

關鍵詞：氣體彈簧；汽車懸掛；應用

引言

我國從上世紀五十年代就對空氣懸架展開了研究，但加上缺乏先進的技術經驗以及空氣懸掛系統的復雜性，研究出的大部分空氣懸掛系統并不能滿足實際應用，因此，并未將研究成果推廣，目前國內各大汽車制造商生產的車輛中采用的都是進口的空氣懸架。為了打造出我國空氣懸架掛系統的自主品牌，目前國內各大汽車制造商、車輛研究所和各大高校的汽車專業都在空氣懸掛系統的設計理論基礎和實用性設計方面展開了深入的研究，并嘗試為不同車輛設計不同的空氣懸掛系統。

1空氣懸掛系統的主要結構

氣體彈簧是空氣懸掛系統的主要承載元件，空氣懸掛系統的剛度與車輛的運載能力相關。氣體彈簧主要分為膜式和囊式兩種結構。在這兩種結構形式中，膜式彈簧的剛度更適用于不同車輛的配置，也是目前為止車輛中使用最多的一種氣體彈簧結構。近年來，空氣懸掛系統中所使用的氣體彈簧需要根據具體的車輛用途來決定，這樣在后期車輛的實際運行中才能彰顯出氣體彈簧的價值?？諝鈶覓煜到y中還配備減震器來輔助氣體彈簧工作，道路特別顛簸的情況下，空氣懸掛中的氣體彈簧作用效果會降低，為了確保氣體彈簧的延伸量處于合理的范圍之內，就需要配備減震器對其進行控制。除此之外，減振器也能提高空氣懸掛系統的平穩性。

2氣體彈簧應用于汽車懸掛中的優點與不足

2.1汽車應用氣體彈簧的優點

2.1.1具有良好的平穩性

氣體彈簧是整個空氣懸掛系統的核心零件，氣體彈簧自身剛度的變化與外部載荷的變化有關，一般情況下，彈簧的剛度和荷載成正比，即載荷越大剛度越大。所以，在大型客車上安裝空氣懸掛系統，能提高客車的平穩性，可有效降低車輛行駛過程中產生的顛簸感。

2.1.2可控制車身高度

近年來，經過對空氣懸掛系統的不斷研究，電子空氣懸掛系統開始應用在一些重型的貨車上，該系統可以通過遙控來改變載貨車廂的高度，有效解決了因貨物高而不能順利裝入車廂的問題，且在卸貨時也可將車身高度降低，方便卸貨，提升了裝載和卸貨的效率。

2.1.3運載能力強，節約運輸成本

鋼板彈簧懸掛系統能在一定程度上減輕重型貨車的自重，進而降低油耗，節約運輸成本。同樣的車輛，同樣滿載貨物，采用空氣懸掛系統的車輛車身自重比鋼板彈簧懸掛系統更輕，這樣一來便能運送更多貨物。因此，采用氣體彈簧的貨車運載能力更強，也能有效節約運輸成本。

2.1.4保養方便

車輛都是需要定期保養的，車輛懸掛系統定期保養的成本很高。采用空氣懸掛系統就能有效降低保養成本，由于氣體彈簧的承載介質是空氣，所以只需要對此部分進行簡單的保養即可，而且空氣懸掛系統的承載機構和導向機構是彼此分開的，因此，有效降低了空氣懸掛系統的故障概率。

2.2汽車應用氣體彈簧的不足

2.2.1造價高

空氣懸掛系統的結構組成非常復雜，設計時需要考慮很多問題。因此，空氣懸掛系統的造價非常高，空氣懸掛系統的造價相較于其他懸掛系統大概高出4000至8000元不等，致使車輛整體價格變貴，縮小了車輛的銷售范圍。

2.2.2使用壽命短

空氣懸掛系統與其他懸掛系統相比最顯著的一個缺點就是使用壽命較短，這主要是受制造氣體彈簧的材料影響。氣體彈簧是空氣懸掛系統一個很重要的零件，制造氣體彈簧的主要材料是橡膠。在使用過程中，橡膠會因風化等原因出現變形和龜裂的情況，縮短了空氣懸掛的使用壽命。

2.2.3超載能力差

氣體彈簧是空氣懸掛系統的主要構件。氣體彈簧與鋼板懸掛系統使用的彈簧性能不同，它受空間限制影響大，自身的超載范圍較小，不能承受過大超載負荷。雖然氣體彈簧的剛性是由壓力決定的，但僅可承受小負荷的超載或者短時間的大負荷超載。如果超載負荷過大或者承受時間過長，會縮短氣體彈簧的使用壽命。這在超載角度來看雖然是缺點，但是車輛安裝的是空氣懸掛系統，也可控制其超載運營。

3空氣懸掛系統的實際應用

3.1應用于重型貨車

重型貨車最為顯著的特點就是貨物的荷載差異過大，一般的彈簧剛度范圍不能滿足重型貨車的要求，因此，人們將剛度能隨負荷量變化的氣體彈簧應用在重型貨車的懸掛中，目前許多大載荷的貨車都采用了這種空氣懸掛系統。國外的空氣懸掛系統技術比較發達，所以，我們設計重型貨車的空氣懸掛系統時可以借鑒其成功的經驗。

3.2匹配不同車輛的性能

懸掛對車輛運行的平穩性和制動安全性有很大的影響，目前空氣懸掛應用時主要考慮空氣懸掛能否匹配不同車輛性能。人們在設計空氣懸掛系統時，通過在電腦中模擬，描繪出空氣懸掛系統的剛度隨車輛載荷變化而變化的動態曲線，得到空氣懸掛剛度的動態數據和影響空氣懸掛汽車運行平穩性和制動安全性的關鍵因素，最終設計出與不同車輛性能匹配的空氣懸掛系統。

3.3提高客車的舒適程度

客車的舒適程度是要體現在運行中車輛的平穩性，平穩性一般是由車底板或者座椅的加速度決定的。例如，客車因乘客較多，增加了車輛重量，車輛在行駛時加速或減速的過程中，乘客相對于座椅會出現不同程度的位移影響車輛運行的平穩程度。車體重心因此發生變化，進而導致輪胎負荷發生變化，對車輛制動也產生了一定影響。所以，應用以氣體彈簧為主體的空氣懸架能夠使車輛在不同的負載條件下提到其舒適程度，滿足運行平穩性要求和制動穩定性的要求。

結語

目前國內汽車行業已經逐漸將空氣懸掛系統應用于不同車輛，隨著對氣體彈簧的不斷研究和空氣懸掛系統技術的發展，汽車懸掛系統的功能將更加強大，空氣懸掛系統在國內汽車中的應用已經成為一種趨勢。

參考文獻

[1]傅雪芹，樓喬卡，俞珊湖.空氣懸掛系統在重型商用車上的應用[J].科技與創新，2017，（05）：156+160.

[2]李海波，王俊偉，趙剛.空氣懸掛系統在重型商用車上的應用[J].專用汽車，2016，（08）：113-116.

[3]程崇.空氣彈簧的力學特性及空氣懸架的主動控制策略研究[D].東北林業大學，2016.