重型貨車空氣懸架模塊化設計

金銀花，張志龍

（510640廣東省 廣州市 廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院）

0 引言

重型貨車包括多種驅動形式（4×2，6×2，6×4，8×4等），車型種類多（如牽引車、攪拌車、自卸車等），研發周期長，研發成本高，同時又需響應客戶的高個性化需求。在重型貨車的研發上推廣模塊化設計不僅可以提高零部件通用化率、降低成本、提高生產效率，還可以有效解決維修不便、維修成本高的問題，同時，由于縮短了研發周期，更可以快速響應市場需求，占領市場。

在國家宏觀政策的引導下，重型貨車使用空氣懸架的配置率不斷上漲[1]，在空氣懸架的研發和生產上推廣模塊化理念意義重大。

1 空氣懸架模塊定義

1.1 空氣懸架模塊的組成

空氣懸架主要應用在重型貨車的后懸架上。根據彈性元件的不同，可以分為全空氣懸架（車架與車軸之間的垂向載荷全部由空氣彈簧承受）、復合空氣懸架（車架與車軸之間的垂向載荷部分由空氣彈簧承受）2類[2]。

以全空氣懸架為例，空氣懸架模塊主要由空氣彈簧、減振器、橫向穩定桿、I型推力桿、V型推力桿、限位塊、大支架、懸架托臂等組成，如圖1所示。

圖1 空氣懸架模塊Fig.1 Air suspension module

1.2 空氣懸架模塊的控制參數

空氣懸架模塊的性能控制參數包括軸荷、軸距、輪距、質心高度等，可以通過調整彈簧剛度、減振器阻尼、穩定桿直徑等方法滿足不同車型的性能需求。

空氣懸架模塊的尺寸控制參數包括車架寬度、軸距、輪距、懸架安裝高度等。

在進行空氣懸架模塊設計時，要滿足不同驅動形式車型的通用性，同時需考慮牽引車、載貨車和工程專用車平臺同步開發的要求。以下針對尺寸控制參數對空氣懸架模塊的設計定義進行舉例說明。

空氣懸架模塊適用于一定范圍的車架寬度，通過調整氣囊托臂中心距實現，并對應采用不同的安裝支架將懸架部件連接至車架上。

單個空氣懸架模塊用于單后橋車型，在相對大支架中心對稱后，可用于雙后橋上，雙后橋用2個空氣懸架模塊，見圖2。因此，空氣懸架模塊的大支架中心到車橋中心的距離應為軸距的一半。

圖2 空氣懸架模塊對稱后用于雙后橋上Fig.2 Air suspension module used on double rear axle after symmetry

相對于鼓式制動器，盤式制動器的制動氣室占據更大的X向布置空間，部分車型根據法規要求必須匹配盤式制動器。為了達到空氣懸架模塊對于不同車型的不同制動器形式要求均通用的目的，進行空氣懸架模塊設計時，采用盤式制動器進行布置，同時，要考慮車架寬度、雙后橋的軸距、輪距等，設計空氣彈簧在X向和Y向的相對位置。一般來說，設計結果為前后空氣彈簧的中心距不同，前后空氣彈簧中心至車橋中心的距離不同。

1.3 模塊的接口定義

模塊需具有標準的幾何連接接口，連接接口的標準化設計有利于減少設計人員的工作量，提高研發效率[3]。

空氣懸架模塊與車架和車橋進行連接，需對模塊接口部位結構、尺寸、參數等進行標準化。

與車架連接的部件包括前后空氣彈簧支架、減振器支架、V型推力桿支架、大支架、限位塊支架、穩定桿支架。標準化的內容包括統一同類支架的結構、統一同類支架的安裝孔中心距等[4]。

與車橋連接的部件包括V型推力桿、氣囊托臂。標準化的內容包括：推力桿安裝孔中心距、V型推力桿安裝點相對車橋中心的位置等。

空氣懸架模塊對外接口的定義見表1。

表1 外部接口定義Tab.1 External interface definition

1.4 主要的零部件設計注意事項

（1）空氣彈簧

懸架模塊在不同安裝高度使用時，前后空氣彈簧的安裝高度均應在其安裝高度設計范圍內。

（2）減振器

減振器除了考慮其阻尼作用外，須同時考慮行程校核及限位計算。此外，鑒于目前減振器供應商主要供應乘用車和鋼板彈簧懸架的商用車，提供給重型貨車空氣懸架的減振器產品較少（空氣懸架的減振器需要有限位功能），在設計減振器時應對現有產品進行充分的分析。

（3）大支架

空氣懸架大支架，在雙后橋上的受力及使用工況相對單橋更為惡劣，考慮分別進行設計和使用。同時可以考慮設計雙排I型推力桿安裝孔，以滿足不同懸架安裝高度的需要[5]。

（4）懸架托臂

懸架托臂與車橋的連接面，在設計時考慮留出足夠的長度，以盡量滿足不同車橋不同布置傾角時的安裝使用需求，如圖3所示。

圖3 懸架托臂安裝孔Fig.3 Mounting holes of suspension beam

（5）各類安裝支架

不同車型平臺的軸荷有一定的差異，單后橋和后雙橋的受力也不同，在設計各類安裝支架時，應進行充分的計算校核，必要時設計2組支架以對應不同的使用需求。

2 空氣懸架模塊的應用

2.1 應用于不同車輛高度

空氣懸架模塊應用于不同車輛高度時，可以通用以下方式進行調整：

（1）使用大支架高低不同的安裝孔；

（2）調整減振器安裝支架的位置；

（3）調整穩定桿拉桿；

（4）調整限位塊的位置等。

2.2 應用于不同驅動形式

空氣懸架模塊應用于不同驅動形式時，其主要差異在單后橋和雙后橋上，單后橋的空氣懸架上一般采用輕量化的部件（如大支架、V型推力桿支架、限位塊支架等）。

2.3 應用于不同車型種類

牽引車所用部件相對輕量化；攪拌車為防止車輛側翻，可以采用側傾角剛度更大的橫向穩定桿；對于自卸車，國外采用空氣懸架的產品很少,且多用于提升橋上，國內基本均使用鋼板彈簧懸架。

3 結束語

本文從空氣懸架模塊的定義和空氣懸架模塊的應用兩個方向，對重型貨車空氣懸架的模塊化設計進行了介紹，重點說明了空氣懸架模塊的組成、控制參數、接口定義等內容，并就空氣懸架模塊的具體應用方式進行了分類說明。

通過空氣懸架的模塊化設計，有效實現了懸架零部件通用化，明顯縮短了系統開發周期，并可滿足不同平臺車型的開發需求。