汽车空气悬架行业深度研究:悬架技术革新,空气悬架方兴未艾

 
楼主   帖子创建时间:  2022-09-22 22:13 回复:0 关注量:182

 

汽车悬架是汽车车身(车架)与车轮之间的连接装臵,主要作用是传递车身与车轮之间的力矩,比 如支撑力、制动力和转向力,并且减少崎岖路对车身的冲击、吸收由车轮运动产生的振动,保证汽 车乘坐的舒适性以及减小货物运输的损耗。通常汽车悬架结构由弹性元件、减振器以及导向机构组 成,这三部分分别起缓冲振动、吸收振动和传递力矩的作用。

弹性元件与减振器共同构成悬架的减振系统,是汽车悬架系统中最重要的部件。弹性元件具有一定 的缓冲作用,能够延长冲击的作用时间,将单位时间内的受力变小,实现缓冲的效果。而减振器可 以吸收能量,将冲击的动能转化为热能,将多余的振动消耗掉,从而实现减振的效果。弹性元件和 减振器一般并联放臵,在弹性元件压缩与回弹的过程中,减振器同时去吸收能量,之后弹性元件恢 复到原长,把车辆支撑到正常高度。

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悬架系统经历从被动悬架到主动悬架的演进

悬架按工作原理的不同可以分为被动悬架、半主动悬架和主动悬架。被动悬架刚度和阻尼不可调控, 出厂时即设定好了悬架的刚度与阻尼系数,难以适应不同路况,乘坐舒适性与稳定性较差。但结构 简单,成本较低,通常主要使用于低端车型上。常见方案有螺旋弹簧加被动减震器。20 世纪 80 年代 后期,以无源控制技术改变悬架阻尼为主的半主动悬架趋于成熟。半主动悬架可以改变阻尼和刚度 之一,主要有两种产品:其一是阻尼可变减振器,可以通过残值车体震动来随时改变系统的阻尼, 抵消车体扰动,提升乘坐舒适性。其二是空气弹簧,可以改变车辆刚度,不改变阻尼。只配臵空气 弹簧的车型主要为载重需求较高的车型,如皮卡、面包车。

主动悬架能有效提升用户舒适度,是目前发展方向。主动悬架的概念在 1954 年由美国通用汽车提出, 它在被动悬架的基础上,增加了可调节刚度和阻尼的控制装臵,让汽车能适应不同的载重、路况以 及操作性需求。汽车悬架系统的主要目标有三个:减小车身垂直加速度、悬架动变形及轮胎动载荷。 主动悬架可以兼顾汽车的平顺性和操作的稳定性。当道路环境变化,主动悬架可以调整刚度和阻尼 等参数,将车身与地面之间的距离保持在合理高度,从而提升汽车的平顺性和稳定性,降低车轮载 荷波动。通常弹性部件使用空气弹簧,并需要能量输入装臵进行调节。主动悬架结构复杂,重量较 高,且主动调整参数能耗高,成本大。目前主动悬架主要难点一方面在于机械系统,需要在小空间 下提供较大的驱动力,保证底盘调试的高频率。国内产品相对较少且成熟度较低,大部分产品仅能 解决 5Hz 以下平顺性,BBA 部分产品可覆盖 20Hz。另一方面难点在于控制逻辑。

空气悬架广泛应用于商用车,乘用车领域定位高端市场

商用车空气悬架相比传统悬架更稳定、更舒适。早期的空气悬挂并未引入电控系统,在欧美国家普 遍搭载于货车、牵引车、客车等商用车上。对于商用车而言,通常采用空气弹簧替换钢制螺旋弹簧 或者钢板簧作为弹性元件的空气悬架,以便获得相比钢板弹簧更大的上下行程,更加均匀的轴荷, 有效的保护了车轴和路面;并且空气悬架的自重比钢板弹簧更轻,提高了整车的承载能力与行驶稳 定性。同时空气悬架可缓和汽车所受冲击力、减轻震动从而优化驾乘体验、保护货物免受强震动损 坏。2017 年发布的新版《机动车运行安全技术条件》GB7258-2017 首次提出,总质量大于等于 12000kg 的危货运输车的后轴,及所有危货运输半挂车、三轴栏板式、仓栅式半挂车应装备空气悬架。

    

 
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