陳漢君　張志龍　曾壯

摘 要：文章對(duì)我國(guó)載貨汽車懸架技術(shù)發(fā)展情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，介紹了國(guó)內(nèi)新型板簧懸架、空氣懸架、橡膠懸架、油氣懸架等各類懸架的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用情況，對(duì)載貨汽車懸架的技術(shù)升級(jí)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要梳理。

關(guān)鍵詞：載貨汽車;懸架;發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：U463.33 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）11-236-03

Abstract：?This article briefly analyzes the development of China's truck suspension technology. It introduces technical characteristics and application of various types of suspensions， such as new leaf spring suspension， air suspension， rubber suspension， and hydro-pneumatic suspension. The technology upgrade and development trend of truck suspension were briefly summarized.

Keywords： Truck; Suspension; Development trend

CLC NO.： U463.33 ?Document Code： B ?Article ID：?1671-7988（2020）11-236-03

前言

2019年我國(guó)汽車行業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中承受較大壓力，汽車行業(yè)產(chǎn)銷量呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，其中商用車產(chǎn)銷表現(xiàn)好于乘用車。在基建投資回升、治超加嚴(yán)等利好因素促進(jìn)下，載貨汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到388.8萬(wàn)輛和385萬(wàn)輛，產(chǎn)量同比增長(zhǎng)2.6%，銷量同比下降0.9%。目前國(guó)內(nèi)載貨汽車行業(yè)已建成較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈體系，并培育出一批知名企業(yè)。懸架系統(tǒng)作為載貨汽車底盤的重要構(gòu)成，其研發(fā)水平、制造工藝、供應(yīng)配套在很大程度上直接影響整車的操控性能和安全性能。伴隨全球范圍內(nèi)商用車轉(zhuǎn)型升級(jí)趨勢(shì)，以及國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的強(qiáng)制性要求，先進(jìn)懸架技術(shù)和產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)載貨汽車領(lǐng)域的滲透度不斷提升。

1?載貨汽車懸架發(fā)展現(xiàn)狀

歐美地區(qū)載貨汽車懸架技術(shù)發(fā)展大致經(jīng)歷了“鋼板彈簧懸架→鋼板彈簧和空氣氣囊復(fù)合式懸架→被動(dòng)空氣懸架→主動(dòng)空氣懸架”的變化趨勢(shì)。目前，歐美地區(qū)重型載貨汽車中有80%選裝空氣懸架、15%選裝橡膠懸架、5%選裝鋼板彈簧懸架;掛車中有40%選裝空氣懸架、60%選裝鋼板彈簧懸架。

國(guó)內(nèi)來(lái)看，載貨汽車懸架主流依舊采用傳統(tǒng)的鋼板彈簧懸架，空氣懸架搭載率僅約2%，且集中在高端重型載貨汽車領(lǐng)域;從配套零部件行業(yè)來(lái)看，中國(guó)除了鋼板彈簧懸架的設(shè)計(jì)及應(yīng)用比較成熟以外，其他種類的懸架技術(shù)起步應(yīng)用較晚，大多依賴外資技術(shù)引進(jìn)或者直接海外購(gòu)買。此外，橡膠懸架、油氣懸架等先進(jìn)懸架技術(shù)也發(fā)展緩慢。

2?載貨汽車各類懸架形式及應(yīng)用

2.1?新型板簧懸架

2.1.1?技術(shù)特點(diǎn)

鋼板彈簧懸架是運(yùn)用最早的懸架類型，目前仍是是國(guó)內(nèi)載貨汽車最為主流的懸架形式。近年來(lái)隨著國(guó)家政策法規(guī)及技術(shù)升級(jí)的推動(dòng)，傳統(tǒng)的普通多片鋼板彈簧應(yīng)用比例逐漸下降，少片變截面鋼板彈簧及漸變剛度鋼板彈簧的應(yīng)用日益廣泛，如圖1所示。

2.1.2?應(yīng)用現(xiàn)狀

目前高應(yīng)力鋼板彈簧材料開(kāi)發(fā)和制造技術(shù)的逐漸成熟，推動(dòng)少片鋼板彈簧懸架的發(fā)展，國(guó)內(nèi)新型牽引車少片簧已逐步普及，隨著輕量化進(jìn)程推進(jìn)，高應(yīng)力板簧技術(shù)發(fā)展使得少片簧有繼續(xù)輕量化為單片簧的發(fā)展趨勢(shì)。

2.2?空氣懸架

2.2.1?技術(shù)特點(diǎn)

載貨汽車空氣懸架分為兩類，一種是全空氣懸架，垂向載荷全部由空氣彈簧承受，配合使用四連桿結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2的左側(cè)懸架結(jié)構(gòu);一種是復(fù)合空氣懸架，空氣彈簧和鋼板彈簧共同承受載荷，并由鋼板彈簧承擔(dān)導(dǎo)向作用，見(jiàn)圖2的右側(cè)懸架結(jié)構(gòu)。

空氣懸架的主要特點(diǎn)有：

1）剛度及偏頻低，平順性好;

2）車身高度可調(diào);

3）降低對(duì)路面的沖擊，保護(hù)路面;

4）延長(zhǎng)汽車零部件的使用壽命。

不過(guò)空氣懸架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前關(guān)鍵部件依賴進(jìn)口的程度高。

2.2.2?應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)空氣懸架在載貨汽車上的應(yīng)用處于起步階段，目前作為高端配置主要在對(duì)平順性及營(yíng)運(yùn)效率要求高的高速貨運(yùn)產(chǎn)品上開(kāi)始使用，且主要用在后懸架上，部分車型裝備了ECAS電控空氣懸架系統(tǒng)。

GB1589-2016的落地，對(duì)重型載貨汽車裝配空氣懸架給予了政策支持，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了汽車及掛車單軸、二軸及三軸組的最大允許軸荷限值，明確提出裝備空氣懸架可以增加載重。同時(shí)，政府在治超方面加大了治理力度?？諝鈶壹茉谳d貨汽車上的裝備率將迅速提高。

2.3 橡膠懸架

2.3.1?技術(shù)特點(diǎn)

橡膠懸架以橡膠為主要的彈性單元進(jìn)行承載，其結(jié)構(gòu)主要包含橡膠彈簧、支架總成、均衡梁總成、減振器等，如圖3所示。

橡膠懸架的主要特點(diǎn)有：

1）具有變剛度的特性，平順性較好;

2）輕量化效果好;

3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成化較高;

4）無(wú)須潤(rùn)滑，可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。

橡膠懸架的主要部件橡膠彈簧壽命較短，需要定期更換，增加了維護(hù)成本。

2.3.2?應(yīng)用現(xiàn)狀

橡膠懸架源于北美市場(chǎng)，用于惡劣工況下的工程車輛。在國(guó)內(nèi)橡膠懸架代表車型如重汽的HOWO-A7系列，東風(fēng)天龍綠通版8×4載貨汽車。另外一汽、陜汽福田、江淮等車企也在進(jìn)行橡膠懸架的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和小批量驗(yàn)證工作，配套供應(yīng)商為美國(guó)瀚瑞森。目前載貨汽車高端產(chǎn)品選裝空氣懸架，橡膠懸架車型份額很小，短時(shí)間內(nèi)很難取得較大突破。

2.4?油氣懸架

2.4.1?技術(shù)特點(diǎn)

油氣懸架一般由油氣彈簧、蓄能器、液壓系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成，以油氣彈簧為彈性元件和減振元件，如圖4所示。

油氣懸架的主要特點(diǎn)有：

1）具有變剛度的特性，平順性較好;

2）輕量化效果顯著;

3）車身高度可調(diào);

4）剛性閉鎖。通過(guò)切斷油缸與蓄能器及其它液壓元件的連接油路，利用油液壓縮性較小特點(diǎn)，可使油氣懸架處于剛性狀態(tài)，在這種條件下車輛可承受較大載荷并能緩慢移動(dòng)。

油氣懸架整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)油、氣的密封性要求高，維修維護(hù)困難。

2.4.2?應(yīng)用現(xiàn)狀

油氣懸架的特點(diǎn)使其特別適合重型車輛，主要用于大噸位自卸汽車、大型平板車等，多為非公路使用。國(guó)內(nèi)油氣懸架只有徐工集團(tuán)、北方車輛研究所等少數(shù)單位研制的產(chǎn)品達(dá)到了裝車要求，主要在少數(shù)工程自卸車及軍工車輛上使用。代表車型如陜汽生產(chǎn)的120T寬體礦用自卸車，徐工寬體自卸車。而油氣懸架在載貨汽車方面的應(yīng)用還有待發(fā)展。

2.5?各類懸架對(duì)比

載貨汽車各類懸架對(duì)比分析如表1所示。

3?載貨汽車懸架技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著國(guó)內(nèi)道路條件不斷提升、載貨汽車客戶消費(fèi)升級(jí)、節(jié)能環(huán)保政策趨嚴(yán)，懸架技術(shù)朝“輕量化、電動(dòng)化、智能化”方向發(fā)展的趨勢(shì)愈發(fā)明顯。

3.1 輕量化

懸架系統(tǒng)輕量化主要通過(guò)零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料輕量化、集成化等來(lái)實(shí)現(xiàn)。牽引車市場(chǎng)少片鋼板彈簧應(yīng)用已十分普遍，非金屬?gòu)?fù)合材料作為低密度輕質(zhì)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼板彈簧，輕量化效果突出，有望得到進(jìn)一步發(fā)展。其他零部件減重方案如采用空心穩(wěn)定桿、非金屬限位塊墊板、空氣彈簧復(fù)合材料活塞等可有效減輕懸架零部件重量。

另外懸架系統(tǒng)零部件眾多，可考慮集成化設(shè)計(jì)。如推力桿和橫向穩(wěn)定桿功能可以集成設(shè)計(jì)為復(fù)合穩(wěn)定桿、將空氣彈簧與減振器集成為復(fù)合彈減總成等，這些集成設(shè)計(jì)既簡(jiǎn)化了懸架結(jié)構(gòu)，又降低了懸架系統(tǒng)的質(zhì)量。

3.2 電動(dòng)化

懸架系統(tǒng)電動(dòng)化即被動(dòng)懸架向半主動(dòng)懸架、主動(dòng)懸架方向發(fā)展。隨著汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展，電控單元模塊不斷豐富，傳感器和控制器的成本不斷降低而精度不斷提高，商用車懸架系統(tǒng)新技術(shù)中涉及的電控單元越來(lái)越多，懸架系統(tǒng)電動(dòng)化是智能化的基礎(chǔ)。

3.3 智能化

懸架系統(tǒng)智能化主要是針對(duì)空氣懸架等半主動(dòng)/主動(dòng)懸架系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通過(guò)在系統(tǒng)中增加傳感器、控制單元以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)懸架高度、剛度、阻尼等單一或全部參數(shù)的調(diào)節(jié)，滿足車輛不同的使用要求以及保證良好的性能。

目前，部分懸架研究和生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，已經(jīng)獲得了階段性進(jìn)展。應(yīng)用比較廣泛的有ECAS空氣懸架（剛度可調(diào)）、CDC減振器（阻尼可調(diào)）、ARS穩(wěn)定桿（側(cè)傾剛度可調(diào)）等。國(guó)外MAN 公司采用了采埃孚公司的CDC 連續(xù)阻尼控制半主動(dòng)懸架系統(tǒng)，Lord 公司開(kāi)發(fā)的磁流變減振器已用于大型載貨汽車半主動(dòng)懸架。國(guó)內(nèi)該方面資源比較少，相關(guān)的開(kāi)發(fā)還處于研究階段，不具備批量能力。同時(shí)由于該結(jié)構(gòu)成本較高，其在商用車上的應(yīng)用還需要一段時(shí)間。

4?結(jié)論

綜上所述，隨著國(guó)家節(jié)能減排及強(qiáng)化治理超載的要求，載貨汽車懸架的輕量化、電動(dòng)化、智能化發(fā)展趨勢(shì)愈發(fā)明顯，各類新型技術(shù)會(huì)進(jìn)一步加快應(yīng)用。根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)環(huán)境現(xiàn)狀分析判斷，鋼板彈簧懸架短時(shí)間內(nèi)依然是載貨汽車懸架的主流樣式，少片簧占比會(huì)進(jìn)一步提高;但隨著法規(guī)支持，空氣懸架預(yù)計(jì)會(huì)快速發(fā)展，在公路運(yùn)輸領(lǐng)域逐漸成為主流。

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