關(guān)于重型商用車搭載空氣懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用分析

鄧剛+常健

摘 要：科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，不僅提高了人們的生活水平，同時(shí)也為我國各個(gè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。空氣懸掛系統(tǒng)作為一種現(xiàn)代化的車輛系統(tǒng)，其雖然已經(jīng)在諸多西方國家以及我國的客車當(dāng)中均得到了廣泛應(yīng)用，但由于受到了成本等多種因素的影響，我國的重型商用車內(nèi)卻并未搭載空氣懸掛系統(tǒng)。基于此，本研究將針對(duì)重型商用車搭載空氣懸掛系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，期望以此來為空氣懸掛系統(tǒng)在我國重型商用車中的合理應(yīng)用提供有效的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：重型商用車；空氣懸掛系統(tǒng)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.199

0 前言

空氣懸掛系統(tǒng)也被稱為空氣懸架系統(tǒng)，其是由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、承載元件和控制系統(tǒng)三部分組成，目前被廣泛應(yīng)用于我國的汽車領(lǐng)域當(dāng)中。不同于重型商用車目前搭載的鋼板彈簧懸掛系統(tǒng)，空氣懸掛系統(tǒng)具有平順性好、維護(hù)方便以及操控方便等多種優(yōu)點(diǎn)，但由于其成本較高，且存在一定的時(shí)效性缺點(diǎn)，因此在我國重型商用車中的應(yīng)用并不廣泛。隨著我國重型商用車的大量應(yīng)用，如何將空氣懸掛系統(tǒng)有效應(yīng)用于重型商用車中，日益成為了該領(lǐng)域內(nèi)研究學(xué)者所關(guān)注的重點(diǎn)。

1 空氣懸掛系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 空氣懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

相比于傳統(tǒng)的鋼板彈簧懸掛系統(tǒng)，空氣懸掛系統(tǒng)擁有較多的優(yōu)點(diǎn)，其中最為主要的就是平順性好。空氣懸掛系統(tǒng)主要是利用空氣彈簧作為承載部件，因此其具有較低的系統(tǒng)頻率，且在空氣彈簧自身特性的影響和作用下，其所承受的載荷越大，系統(tǒng)的剛度越大，車輛所受到的震動(dòng)減少，對(duì)于車輛的壽命提升也將帶來積極的影響。其次，空氣懸掛系統(tǒng)具有操作便利的影響，這主要是由于其采用了電子空氣懸掛控制系統(tǒng)（ECAS），其可以利用操作面板實(shí)現(xiàn)對(duì)整車高度的調(diào)整，確保了車輛與物流平臺(tái)之間的連接性，提高了運(yùn)輸效率[1]。最后，空氣懸掛系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)較為便利，與鋼板彈簧懸掛系統(tǒng)不同，其不需要進(jìn)行定期潤(rùn)滑，從而降低了車輛的維護(hù)成本。

1.2 空氣懸掛系統(tǒng)的缺點(diǎn)

雖然空氣懸掛系統(tǒng)具有較多的優(yōu)點(diǎn)，但由于受到成本等因素的限制，其也出現(xiàn)了成本高、時(shí)效性以及超載性能等缺點(diǎn)。成本高主要是由于空氣懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，從而導(dǎo)致其在市場(chǎng)中的成本要高于普通鋼板彈簧懸掛約5000至6000元，整車成本的增加將會(huì)制約普通用戶的購買情況。時(shí)效性主要表現(xiàn)為空氣懸掛系統(tǒng)主要是由空氣彈簧構(gòu)成，這就使橡膠成為了系統(tǒng)的主要材料。基于橡膠材料的特性，隨著使用時(shí)間的推移將會(huì)使系統(tǒng)自身出現(xiàn)了老化以及龜裂等時(shí)效性問題，這也對(duì)空氣懸掛系統(tǒng)的壽命產(chǎn)生了影響[2]。超載性能主要是由于受到了裝配空間的限制，空氣彈簧無法像鋼板彈簧懸掛結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出更大的超載余量，同時(shí)在空氣壓力的影響和作用下，系統(tǒng)的壓力范圍僅可以滿足整車短時(shí)間的超載需求。

2 重型商用車搭載空氣懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用

重型商用車不同于其他汽車結(jié)構(gòu)，其前后的懸掛載荷存在較大的差異性，這就要求空氣懸掛系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于重型商用車的后懸掛系統(tǒng)當(dāng)中。在國外相關(guān)學(xué)者以及現(xiàn)代化技術(shù)的分析下，可以發(fā)現(xiàn)目前應(yīng)用于重型商用車的空氣懸掛系統(tǒng)主要可以分為全氣囊式和復(fù)合式兩種不同的空氣懸掛結(jié)構(gòu)。

全氣囊式空氣懸掛結(jié)構(gòu)主要利用了空氣彈簧所產(chǎn)生的作用力，在4個(gè)空氣彈簧的作用下，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)后橋豎直載荷的承擔(dān)，而空氣彈簧的剛度即為懸掛系統(tǒng)的剛度。一般來說，全氣囊式空氣懸掛結(jié)構(gòu)是利用四連桿機(jī)構(gòu)發(fā)揮出系統(tǒng)的導(dǎo)向作用，通常上桿所使用的均為V型推力桿結(jié)構(gòu)，而下桿所使用的則為I型推力桿結(jié)構(gòu)。為了有效提高空氣懸掛系統(tǒng)的抗側(cè)傾性能，全氣囊式空氣懸掛結(jié)構(gòu)還配有橫向穩(wěn)定桿，在四連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用下，確保空氣懸掛系統(tǒng)的水平跳動(dòng)，而起所產(chǎn)生的后橋定位參數(shù)的變化以及軸距變化的影響相對(duì)較小。可以發(fā)現(xiàn)，全氣囊式空氣懸掛結(jié)構(gòu)具有較高的系統(tǒng)性能，但由于其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，因此為此結(jié)構(gòu)的維修工作帶來了困難，目前僅應(yīng)用于部分歐系重型商用車當(dāng)中。

復(fù)合式空氣懸掛主要是利用了導(dǎo)向彈簧從而實(shí)現(xiàn)對(duì)部分載荷的承擔(dān)，因?yàn)榭諝鈴椈傻目偤团c導(dǎo)向彈簧之間的關(guān)系屬于并聯(lián)關(guān)系，因此空氣懸掛系統(tǒng)的剛度K可以用此公式來表示：

從公式中可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)向彈簧的杠桿比LAR=B/A，即為氣囊和鋼板與車橋中心線之間的距離，其中Ka表示空氣彈簧的剛度，而KA則表示導(dǎo)向彈簧前半段的剛度。在此過程中，若出現(xiàn)了KA>Ka，則有。由于符合濕空氣懸掛系統(tǒng)會(huì)受到導(dǎo)向彈簧的剛度和導(dǎo)向彈簧杠桿比的綜合影響，因此其系統(tǒng)所產(chǎn)生的剛度也相對(duì)較大，其所產(chǎn)生的車身舒適性也遠(yuǎn)不如全氣囊式空氣懸掛，加之該系統(tǒng)所采用的導(dǎo)向方式為導(dǎo)向彈簧導(dǎo)向，懸掛跳動(dòng)也不屬于平動(dòng)形式，所以對(duì)于傳動(dòng)系角度和輪距等將會(huì)產(chǎn)生一定的影響[3]。但是，由于復(fù)合式空氣懸掛結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單、便捷且成本低的主要優(yōu)點(diǎn)，因此其更適合應(yīng)用于我國的重型商用車當(dāng)中。

除此之外，由于重型商用車的消耗相對(duì)較大，因此通過應(yīng)用具有提升機(jī)構(gòu)的空氣懸掛系統(tǒng)將有效實(shí)現(xiàn)重型商用車的減重和降耗，比如空氣懸掛系統(tǒng)中的中置式空氣懸掛結(jié)構(gòu)和側(cè)置式空氣懸掛結(jié)構(gòu)，均可以通過提升空氣彈簧的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的提升。

3 結(jié)論

近年來，雖然空氣懸掛系統(tǒng)在我國重型商用車中的應(yīng)用技術(shù)正處于不斷完善的發(fā)展趨勢(shì)下，但由于受到了應(yīng)用成本和承載性能等多種因素的影響，有關(guān)于重型商用車搭載空氣懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用仍未得到廣泛的推廣。從本文的分析中，可以發(fā)現(xiàn)其在重型商用車中主要應(yīng)用于后懸掛系統(tǒng)當(dāng)中，且主要分為全氣囊式空氣懸掛和復(fù)合式空氣懸掛兩種主要結(jié)構(gòu)。通過本研究針對(duì)重型商用車搭載空氣懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用研究，將為空氣懸掛系統(tǒng)日后在我國重型商用車的廣泛應(yīng)用提供有效的理論支持和幫助。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]侯桂芳.重型車空氣懸掛座椅動(dòng)態(tài)舒適性研究[J].汽車科技，2015（02）：37-43.

[3]威伯科將電子控制空氣懸掛技術(shù)引入中國卡車市場(chǎng)[J].專用汽車，2014（10）：86.

作者簡(jiǎn)介：鄧剛（1990-），男，湖北仙桃人，本科，助理工程師，研究方向：商用車懸架系統(tǒng)。