我國載貨汽車懸架技術發(fā)展研究

陳漢君　張志龍　曾壯

摘 要：文章對我國載貨汽車懸架技術發(fā)展情況進行了簡要分析，介紹了國內(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特點及應用情況，對載貨汽車懸架的技術升級及發(fā)展趨勢進行了簡要梳理。

關鍵詞：載貨汽車;懸架;發(fā)展趨勢

中圖分類號：U463.33 ?文獻標識碼：B ?文章編號：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年我國汽車行業(yè)在轉(zhuǎn)型升級過程中承受較大壓力，汽車行業(yè)產(chǎn)銷量呈現(xiàn)負增長，其中商用車產(chǎn)銷表現(xiàn)好于乘用車。在基建投資回升、治超加嚴等利好因素促進下，載貨汽車產(chǎn)銷分別達到388.8萬輛和385萬輛，產(chǎn)量同比增長2.6%，銷量同比下降0.9%。目前國內(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成，其研發(fā)水平、制造工藝、供應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)型升級趨勢，以及國家最新標準法規(guī)的強制性要求，先進懸架技術和產(chǎn)品在國內(nèi)載貨汽車領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合式懸架→被動空氣懸架→主動空氣懸架”的變化趨勢。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。

國內(nèi)來看，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域;從配套零部件行業(yè)來看，中國除了鋼板彈簧懸架的設計及應用比較成熟以外，其他種類的懸架技術起步應用較晚，大多依賴外資技術引進或者直接海外購買。此外，橡膠懸架、油氣懸架等先進懸架技術也發(fā)展緩慢。

2?載貨汽車各類懸架形式及應用

2.1?新型板簧懸架

2.1.1?技術特點

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

2.1.2?應用現(xiàn)狀

目前高應力鋼板彈簧材料開發(fā)和制造技術的逐漸成熟，推動少片鋼板彈簧懸架的發(fā)展，國內(nèi)新型牽引車少片簧已逐步普及，隨著輕量化進程推進，高應力板簧技術發(fā)展使得少片簧有繼續(xù)輕量化為單片簧的發(fā)展趨勢。

2.2?空氣懸架

2.2.1?技術特點

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，配合使用四連桿結構，見圖2的左側(cè)懸架結構;一種是復合空氣懸架，空氣彈簧和鋼板彈簧共同承受載荷，并由鋼板彈簧承擔導向作用，見圖2的右側(cè)懸架結構。

空氣懸架的主要特點有：

1）剛度及偏頻低，平順性好;

2）車身高度可調(diào);

3）降低對路面的沖擊，保護路面;

4）延長汽車零部件的使用壽命。

不過空氣懸架的結構復雜，目前關鍵部件依賴進口的程度高。

2.2.2?應用現(xiàn)狀

國內(nèi)空氣懸架在載貨汽車上的應用處于起步階段，目前作為高端配置主要在對平順性及營運效率要求高的高速貨運產(chǎn)品上開始使用，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，對重型載貨汽車裝配空氣懸架給予了政策支持，標準中規(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，政府在治超方面加大了治理力度。空氣懸架在載貨汽車上的裝備率將迅速提高。

2.3 橡膠懸架

2.3.1?技術特點

橡膠懸架以橡膠為主要的彈性單元進行承載，其結構主要包含橡膠彈簧、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有：

1）具有變剛度的特性，平順性較好;

2）輕量化效果好;

3）結構簡單，集成化較高;

4）無須潤滑，可實現(xiàn)免維護。

橡膠懸架的主要部件橡膠彈簧壽命較短，需要定期更換，增加了維護成本。

2.3.2?應用現(xiàn)狀

橡膠懸架源于北美市場，用于惡劣工況下的工程車輛。在國內(nèi)橡膠懸架代表車型如重汽的HOWO-A7系列，東風天龍綠通版8×4載貨汽車。另外一汽、陜汽福田、江淮等車企也在進行橡膠懸架的應用開發(fā)和小批量驗證工作，配套供應商為美國瀚瑞森。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，短時間內(nèi)很難取得較大突破。

2.4?油氣懸架

2.4.1?技術特點

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，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。

油氣懸架整體結構復雜，對油、氣的密封性要求高，維修維護困難。

2.4.2?應用現(xiàn)狀

油氣懸架的特點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。國內(nèi)油氣懸架只有徐工集團、北方車輛研究所等少數(shù)單位研制的產(chǎn)品達到了裝車要求，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用還有待發(fā)展。

2.5?各類懸架對比

載貨汽車各類懸架對比分析如表1所示。

3?載貨汽車懸架技術發(fā)展趨勢

隨著國內(nèi)道路條件不斷提升、載貨汽車客戶消費升級、節(jié)能環(huán)保政策趨嚴，懸架技術朝“輕量化、電動化、智能化”方向發(fā)展的趨勢愈發(fā)明顯。

3.1 輕量化

懸架系統(tǒng)輕量化主要通過零部件結構優(yōu)化、材料輕量化、集成化等來實現(xiàn)。牽引車市場少片鋼板彈簧應用已十分普遍，非金屬復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，可考慮集成化設計。如推力桿和橫向穩(wěn)定桿功能可以集成設計為復合穩(wěn)定桿、將空氣彈簧與減振器集成為復合彈減總成等，這些集成設計既簡化了懸架結構，又降低了懸架系統(tǒng)的質(zhì)量。

3.2 電動化

懸架系統(tǒng)電動化即被動懸架向半主動懸架、主動懸架方向發(fā)展。隨著汽車電子技術的快速發(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)新技術中涉及的電控單元越來越多，懸架系統(tǒng)電動化是智能化的基礎。

3.3 智能化

懸架系統(tǒng)智能化主要是針對空氣懸架等半主動/主動懸架系統(tǒng)來說，通過在系統(tǒng)中增加傳感器、控制單元以及執(zhí)行機構來實現(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)機構，已經(jīng)獲得了階段性進展。應用比較廣泛的有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。國外MAN 公司采用了采埃孚公司的CDC 連續(xù)阻尼控制半主動懸架系統(tǒng)，Lord 公司開發(fā)的磁流變減振器已用于大型載貨汽車半主動懸架。國內(nèi)該方面資源比較少，相關的開發(fā)還處于研究階段，不具備批量能力。同時由于該結構成本較高，其在商用車上的應用還需要一段時間。

4?結論

綜上所述，隨著國家節(jié)能減排及強化治理超載的要求，載貨汽車懸架的輕量化、電動化、智能化發(fā)展趨勢愈發(fā)明顯，各類新型技術會進一步加快應用。根據(jù)國內(nèi)市場環(huán)境現(xiàn)狀分析判斷，鋼板彈簧懸架短時間內(nèi)依然是載貨汽車懸架的主流樣式，少片簧占比會進一步提高;但隨著法規(guī)支持，空氣懸架預計會快速發(fā)展，在公路運輸領域逐漸成為主流。

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