汽車空氣懸架技術特征

田偉剛

北京柯布克科技開發有限公司 北京市 100102

1 引言

汽車空氣懸架是在汽車懸架結構的基礎上，利用空氣彈簧替代傳統的金屬螺旋彈簧而為車輪與車身間提供緩沖作用的一種結構，汽車采用空氣懸架增加可懸架的高度可調節性，同時由于控制系統中的空氣泵可以直觀地對空氣量和產生的相應壓力進行調控，這樣就可以使空氣彈簧在彈性系數方面較傳統金屬彈簧更具優勢，并且由于空氣懸架結構高度可調，那么就可以對汽車底盤實現升降，使汽車更加符合駕駛人需求。

2 空氣懸架技術簡述

汽車懸架結構是指在車輪和車身間裝備的發揮力學傳遞與連接作用的裝置，由于車輛在行駛中路面會對車輛產生側向力與支撐力等作用，這些作用力與其相應的力矩共同在車輪上作用，并通過車輪與車身間的傳動裝置對車身進行作用，這樣就能牽引車輛向前行駛，為了保證車輛行駛中乘坐者的舒適度，路面傳導來的作用要具備穩定性與連貫性，汽車懸架正是在車輪與車身間進行傳導的結構，因此它能夠穩定地傳導作用力，且對路面力量變動進行緩沖就成為懸架結構性能好壞的評價標準，當前在開車與客車中應用較為廣泛的就是空氣懸架系統，這一系統摒棄了傳統金屬螺旋彈簧而采用空氣彈簧作為減震系統材料，空氣懸架系統在高度上可以調節，也可以通過調整空氣泵來對空氣彈簧的壓力和彈性系數進行調節。

3 空氣懸架的作用與組成

3.1 空氣懸架的作用分析

通常裝備在卡車與客車上的是動態空氣懸架系統，這一系統應用到汽車上取代減震器對車輛力量傳遞起緩沖作用，傳統懸架系統為金屬制螺旋彈簧懸架，其中進行力學傳導與緩沖的裝置為金屬彈簧，而動態空氣懸架系統則是由電氣自動控制模塊控制空氣的進氣量來進行懸架力學傳導，并由高度傳感器對空氣高度進行檢測與參數輸入作為車輛控制反饋，自動化控制系統對閥組進行操控后對空氣泵的運行參數進行適度調節，空氣懸架系統就是通過空氣泵充入空氣彈簧裝置的空氣量來調整車輛高度，使其在各種行駛條件下都能保持相應的高度，而高度傳感器的作用就是提供懸架高度信號來幫助自動控制系統通過增減空氣彈簧中的空氣量進行懸架高度協調，通常空氣懸架只有在發動機運轉的情況下才能進行懸架高度調節。

3.2 空氣懸架的組成介紹

空氣懸架主要組成結構有壓縮機、儲氣筒與空氣濾清器、空氣彈簧組件等。

3.2.1 空氣彈簧結構組成與作用

空氣彈簧的組成結構主要包括氣囊與活塞座、蓋板等，空氣彈簧中會充滿壓縮空氣，這些壓縮空氣就是空氣彈簧工作的主要介質，如果空氣彈簧被壓縮的話就會使氣囊發生向下的撓曲變形。

3.2.2 導向結構的組成與作用

由于空氣彈簧的結構特征決定了它只能承受垂直方向的荷載，因此進行汽車空氣懸架設計時就必須針對縱向力與側向力的傳導進行結構設計，這一結構就是導向機構，導向機構的主要組成形式有鋼制柔性縱向推力桿、橫向推力桿及剛性縱向推力桿的結合這兩種，前者主要應用于前懸架，后者主要用于后懸架。

3.2.3 空氣彈簧的高度控制閥組件

這一組件結構是實現空氣彈簧內部氣體壓力控制的執行結構，它的安裝位置在車橋和車架之間，一旦荷載參數增加就會壓縮空氣彈簧，這樣就會使車橋和車架之間發生位移變化，高度控制閥結構中控制臂就會向上轉動來將空氣彈簧與儲氣筒之間原本封閉的氣道打開，使空氣流向空氣彈簧，這樣就會促使空氣彈簧內部壓力變大，進而伸張，車橋與車架之間的距離增大，控制臂又會向著平衡位置轉動以關閉儲氣筒氣道。當空氣彈簧所承受的荷載減小時則控制閥的動作則會相反，將多余的壓縮空氣從氣囊中釋放出來，如果空氣彈簧發生的振動是快速的、來回的，控制閥不會進行動作，振動緩沖是由控制閥組件中的柔性連接結構實現的。

4 空氣懸架布置型式研究

4.1 轉向橋形式的空氣懸架

這種布置型式的空氣懸架為了保證能夠與主銷的方向保持相同來實現轉向，設計結構如圖1，在貨車上采用這一型式空氣懸架的參數如表1。空氣彈簧的直徑相對較大，如果發生位置偏離就易在車輪轉向的過程中與車輪碰撞摩擦，降低彈簧的安全性。

圖1 轉向橋空氣懸架示意圖

4.2 驅動橋型式空氣懸架

通常驅動橋空氣懸架在車輛行駛中要承受很大的力，基于此在進行空氣彈簧設計時會將其放置于驅動橋之后，以提升其承載能力，重型卡車中的驅動橋空氣懸架一般會采用串聯橋結構，這對于重型車輛減震能力的提升非常適用。

5 汽車空氣懸架在我國的應用現狀及前景

我國開始對空氣懸架的研究還是比較早的，上個世紀50年代我國就通過大量的實驗取得了一定的成果。但是，空氣懸架在我國進入應用階段卻落后了發達國家幾十年。但是最近幾年來，我國的空氣懸架市場又呈現出活躍狀態。這是由于我國人們生活水平穩步提高，高速公路也迅猛發展，人們對高速行駛的汽車舒適性與安全性有了更高的要求。而空氣懸架具有優良的減振等特性，國人逐漸意識到空氣懸架的必要性，國內許多車廠紛紛從國外引進空氣懸架系統。但是由于國外空氣懸架與中國道路狀況以及車輛條件等情況不匹配，導致在使用過程中常常出現一系列的問題；而且，配置國外的空氣懸架成本比較高，所以國內對空氣懸架的研究應用又呈現出一種繁榮狀態。因此，現階段我國的空氣懸架系統已經從國外引進進入到自主研發狀態。我國許多公司已經能夠生產出優秀的空氣懸架部件，更有一些公司開始自主研發空氣懸架系統，而且取得了很好的成果。近幾年，我國自主研發的空氣懸架系統甚至遠銷海外。就應用方面來說，我國車輛的空氣懸架的配置率相對于發達國家來說還是比較低的。近幾年來，由于技術的發展以及人們的需求，國內一部分高級旅游車開始配置空氣懸架。當前我國的高速公路處于飛速發展的階段，人們對于高速行駛汽車舒性能的要求也逐漸提高，這將會大大促進空氣懸架在國內的發展。此外，隨著我國運輸業的發展，重載車數量呈現增長態勢，這就對道路的損壞與養護提出了很大的挑戰，而這也將促進空氣懸架在重載車領域的普及應用。近幾年，我國也出臺了一系列有利于空氣懸架發展的相關政策，如交通部頒布實施《營運客車類型劃分及等級評定》行業標準里明確規定高級大中型客車必須采用空氣懸架。這為空氣懸架在客車上的推廣使用創造了一個良好的環境。可以知道，空氣懸架在我國將會有很大的應用空間，對空氣懸架的需求將會大大帶動我國對空氣懸架的研究。

表1 轉向橋空氣懸架技術參數表

6 結語

總之，汽車空氣懸架在未來會更加廣泛地應用于汽車市場，在實際應用中空氣懸架的控制系統與空氣懸架構建參數都應根據汽車的實際情況進行設計，空氣懸架的主要作用就是對車輛底盤振動進行消減，同時還可以調整車輛高度，因此在實際應用空氣懸架的過程中就要保證空氣泵的性能，以此來保證空氣彈簧的強度與彈性，未來在應用空氣懸架的時候，汽車的控制系統和空氣懸架結構都會向著更加節能和更加智能的方向發展。