魔毯的感覺(jué)　認(rèn)識(shí)空氣懸架系統(tǒng)

許暉

如果說(shuō)汽車被發(fā)明出來(lái)最基本的訴求，是如何將所承載的人或者物體從A點(diǎn)運(yùn)送到B 點(diǎn)，那么一個(gè)足以承載人或貨物的橋箱外加四個(gè)輪子足矣。在輕松氣氛且不那么嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆諊?，去討論到底哪些汽車配件是不能缺少的，估?jì)除了車輪與動(dòng)力系統(tǒng)外，不會(huì)有太多的選項(xiàng)。沒(méi)有車燈大不了晚上不開(kāi);沒(méi)有車殼頂多沐浴風(fēng)雨;沒(méi)有座椅，又不是沒(méi)見(jiàn)過(guò)站著開(kāi)車。但是如果沒(méi)有懸架系統(tǒng)，那么顛壞了車上的貨物事小，估計(jì)等不到停車您就要提早預(yù)約脊椎按摩，并直接開(kāi)去醫(yī)院了。

各種路況需要懸架系統(tǒng)去逐一應(yīng)對(duì)

討論懸架系統(tǒng)對(duì)于車輛的重要性，我們要先從車輛所行駛的路面說(shuō)起。根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可以知道，所有力都有大小和方向。如果車輛所行駛的道路是完全平坦沒(méi)有任何起伏，那么可以說(shuō)壓根不需要懸架系統(tǒng)。但這終歸是一個(gè)美好的愿望，即使是全新鋪裝的高速公路，也不可能做到完全平坦。這些高低起伏甚至明顯顛簸的路面，都會(huì)導(dǎo)致車輪垂直于路面上下移動(dòng)。也就是說(shuō)車輪無(wú)時(shí)無(wú)刻都在經(jīng)歷著各式各樣的垂直加速度。倘若沒(méi)有懸架系統(tǒng)的參與，那么這是一臺(tái)沒(méi)有人愿意搭乘的車輛，也是一臺(tái)因無(wú)法濾掉振動(dòng)造成各部位金屬疲勞，無(wú)法長(zhǎng)久使用的車輛。懸架系統(tǒng)主要功能就是最大限度地，提高車輛在道路上行駛時(shí)的整體性能。作為車架和道路之間唯一接觸的部分，懸架系統(tǒng)還負(fù)責(zé)吸收道路顛簸，提供更為安全舒適的乘坐體驗(yàn)。

車輛在運(yùn)動(dòng)之中始終受到來(lái)各方面力的影響

沒(méi)有懸架車輛基本沒(méi)有越野能力

1906年螺旋彈簧首次出現(xiàn)在BrushRunabout量產(chǎn)車上

懸架系統(tǒng)何時(shí)真正出現(xiàn)，似乎已經(jīng)沒(méi)有溯源的意義。大致可分為早期懸架以及現(xiàn)代懸架兩個(gè)階段。早期懸架有明確記載的大概是人類使用牛車的年代。當(dāng)時(shí)的懸架系統(tǒng)是通過(guò)簡(jiǎn)單的鐵鏈，將橋箱懸架于輪子上面，以鐵鏈的搖擺減緩路面沖擊。雖然17 世紀(jì)初期，鐵鏈基本已被更為柔韌的皮帶所取代，但時(shí)至今日世界各地不少地區(qū)仍然可以尋找到類似的使用案例。這些應(yīng)用在畜力車輛上的懸架被統(tǒng)稱為早期懸架系統(tǒng)。

現(xiàn)代懸架系統(tǒng)的出現(xiàn)，最大原因是因?yàn)橛糜谠行罅囕v的早期懸架，只能適應(yīng)相對(duì)較慢的速度。而無(wú)法匹配上內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛更高速的行駛需求。真要算起來(lái)，1750年在部分重型馬車上出現(xiàn)并沿用至今的板簧減振設(shè)計(jì)，算是第一個(gè)現(xiàn)代懸架系統(tǒng)。區(qū)別僅僅在于當(dāng)年重型馬車所使用的是堅(jiān)固木材制造的板簧，而如今重型車輛所使用的，則是低碳鋼材所制造的多層板簧。

1901年，法國(guó)的Mors 汽車首先安裝了帶有彈簧的阻尼減振器，同年HenriFournier憑借這臺(tái)具有阻尼懸架系統(tǒng)的“Mors Machine”，比次名獲得者快了接近半小時(shí)贏得著名的巴黎到柏林比賽。螺旋彈簧誕生于1906 年Brush Motor Company制造的Brush Runabout量產(chǎn)車上。如今，螺旋彈簧作為除了板簧之外的懸架系統(tǒng)之中不可或缺的關(guān)鍵部件，仍被大多數(shù)汽車所采用。1920年扭力梁出現(xiàn)在LeylandMotors的懸架系統(tǒng)之中。至于被譽(yù)為被動(dòng)式懸架系統(tǒng)之中效果最棒的獨(dú)立懸架設(shè)計(jì)，其第一次登臺(tái)亮相就是以獨(dú)立前懸架的形式，被安裝在1922年藍(lán)旗亞Lambd上，并在1932年開(kāi)始逐步普及到整個(gè)大眾市場(chǎng)汽車之中。除了民用車輛對(duì)于懸架系統(tǒng)的需求，賽車領(lǐng)域其實(shí)同樣講究。2002年，MalcolmC.Smith發(fā)明了一種新的被動(dòng)懸架組件，即慣性器。這種設(shè)計(jì)能夠使用飛輪增加車輛懸架的有效慣性，但不會(huì)顯著增加質(zhì)量。它最初被秘密用于一級(jí)方程式賽車，后來(lái)擴(kuò)展到更廣泛的賽車運(yùn)動(dòng)之中。

懸架由輪胎、彈簧、減震器和連桿組成

柔性皮帶作為懸架的馬車

細(xì)心的讀者可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，上面所介紹的各種懸架系統(tǒng)，基本都是由彈簧、減振器（筒）以及導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等部件所組成。而它們的工作原理也無(wú)一例外，都是被動(dòng)作用于那些來(lái)自行駛之中的各種外力，其中彈簧主要起到減緩沖擊力的作用，減振器則負(fù)責(zé)衰減這些由沖擊力而引起的承載系統(tǒng)振動(dòng)，各種外力在經(jīng)過(guò)逐級(jí)緩沖與衰減之后，真正傳遞到車身的沖擊力被有效地抑制和抵消。最終達(dá)成提升車輛性能以及駕乘舒適度的目的?；谄涔ぷ髟?，這些懸架系統(tǒng)通常被稱為被動(dòng)式懸架系統(tǒng)或者傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)。

與其被動(dòng)接招不如主動(dòng)出招，是不少有追求的人與生俱來(lái)的選擇。目前占據(jù)懸架系統(tǒng)絕大部分市場(chǎng)份額的，依然是各種各樣的被動(dòng)懸架系統(tǒng)，可無(wú)法避免只有在感受到外力作用，系統(tǒng)才能被動(dòng)去處理這些復(fù)雜情況，后知后覺(jué)的結(jié)果通常就是慢上半拍。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，倘若懸架系統(tǒng)仍在消化著頭一個(gè)坑所帶來(lái)的沖擊力，瞬間迎來(lái)下一個(gè)更大的坑。那么接踵而至的將會(huì)是車體結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)地砸向路面的一刻。畢竟此時(shí)彈簧以及減振筒仍在拼了老命嘗試回彈到行程原位，就算已經(jīng)回彈了一半，那么減振效果也同樣只具有原本的一半而已。更別提若還沒(méi)回彈，那么懸架系統(tǒng)和橋箱直接等于一個(gè)硬鏈接整體，別說(shuō)被動(dòng)懸架系統(tǒng)舉手投降，換誰(shuí)都沒(méi)轍。這也解釋了為什么對(duì)于越野路段等較為顛簸的行駛狀況，只能通過(guò)減慢車速來(lái)應(yīng)對(duì)。不是車速不想快，而是真的沒(méi)辦法快起來(lái)，被動(dòng)懸架系統(tǒng)此時(shí)所遭遇的車速瓶頸與當(dāng)年早期懸架系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車速所面臨的窘境如出一轍。

橢圓型彈簧其實(shí)是板簧的變種

扭力梁一直是重型坦克的理想懸架譬如德國(guó)豹

豹2內(nèi)部的扭力梁懸架

商用卡車空氣彈簧波紋管剖面示意

奔馳AMG一級(jí)方程式賽車后懸架

奔馳

具有自適應(yīng)阻尼調(diào)節(jié)的懸架系統(tǒng)

科技發(fā)展的好處就是當(dāng)問(wèn)題出現(xiàn)，總會(huì)有人嘗試解決。聰明的汽車工程師又豈會(huì)放任這種情況的發(fā)生？其實(shí)在現(xiàn)代懸架系統(tǒng)之中，還存在著與被動(dòng)懸架系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，更為先進(jìn)的主動(dòng)懸架系統(tǒng)。值得一提的是，主動(dòng)懸架分為真正的主動(dòng)懸架，以及自適應(yīng)或半主動(dòng)懸架兩類。半自適應(yīng)懸架僅改變減振器的硬度以適應(yīng)不斷變化的道路或動(dòng)態(tài)條件，譬如許多改裝發(fā)燒友所熱衷于的絞牙避震。而主動(dòng)懸架則通過(guò)執(zhí)行器讓每個(gè)車輪可以獨(dú)立地升高和降低應(yīng)對(duì)路況?？諝鈶壹?、液壓懸架、電磁懸架等等均可視為主動(dòng)懸架系統(tǒng)。

主動(dòng)懸架系統(tǒng)工作原理看似與被動(dòng)懸架系統(tǒng)有所類似，其運(yùn)動(dòng)依然由路面所決定。但最大區(qū)別在于其不依賴于被動(dòng)懸架系統(tǒng)那些大彈簧，而是通過(guò)車載計(jì)算機(jī)，從車輛傳感器監(jiān)測(cè)車身運(yùn)動(dòng)，并參照這些數(shù)據(jù)控制懸架系統(tǒng)迅速主動(dòng)或半主動(dòng)給出相應(yīng)動(dòng)作，控制車輪相對(duì)于底盤(pán)或車身的垂直運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)懸架系統(tǒng)不但可以讓汽車在彎道中保持輪胎與道路垂直，從而實(shí)現(xiàn)更好的牽引力和控制力，還有助于消除許多包括轉(zhuǎn)彎、加速和制動(dòng)等駕駛情況下的車身側(cè)傾和俯仰變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高程度的行駛質(zhì)量和汽車操控性。

被動(dòng)懸架;電磁主動(dòng)懸架;液壓電磁主動(dòng)懸架

Archibald Sharp申請(qǐng)的密封套件專利

具有前后空氣懸架的ASL摩托車

目前大部分懸架系統(tǒng)都是被動(dòng)懸架系統(tǒng)

作為主動(dòng)懸架系統(tǒng)之中認(rèn)知度最高、普及率最高、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一員，空氣懸掛不但是主動(dòng)懸掛系統(tǒng)之中，更是整個(gè)懸掛系統(tǒng)之中的明星貴族。不要因?yàn)槠浔环诸愔连F(xiàn)代懸架類別下的主動(dòng)懸架系統(tǒng)，就認(rèn)為它是一個(gè)新興事物。實(shí)際上空氣懸掛設(shè)計(jì)甚至比公認(rèn)最早裝車的“MorsMachine”阻尼懸架系統(tǒng)還要早上半年時(shí)間。只不過(guò)當(dāng)年這套設(shè)計(jì)所瞄準(zhǔn)的是當(dāng)時(shí)保有量更大……摩托車。1901年1月7日，英國(guó)工程師Archibald Sharp為一種制造密封件的方法申請(qǐng)了專利，并于四天后申請(qǐng)了使用該設(shè)備的另外一項(xiàng)專利，專為自行車提供空氣懸架。隨后更以此成立了AirSprings Ltd公司，并于1909年開(kāi)始生產(chǎn)以伸縮式空氣裝置取代彈簧的ASL摩托車。這別說(shuō)當(dāng)年摩托車設(shè)計(jì)觀念，就算放在今天也是極不尋常的做法。聰明的發(fā)明家似乎都喜歡戲劇性地扎堆在一起。就在Archibald Sharp開(kāi)始為自行車提供空氣懸架的兩周后，1901年1月22日，遠(yuǎn)在美國(guó)William W. Humphreys為也申請(qǐng)了一個(gè)“車輛氣動(dòng)彈簧”的專利。該設(shè)計(jì)包括一個(gè)左右空氣彈簧，其縱向貫穿整個(gè)車體。通道凹入處放入兩個(gè)長(zhǎng)氣動(dòng)墊。每個(gè)都在一端封閉，在另一端設(shè)有空氣閥。

真正讓空氣懸架發(fā)揚(yáng)光大的是二戰(zhàn)期間，美國(guó)為重型飛機(jī)與卡車開(kāi)發(fā)了專門(mén)的空氣懸架，以通過(guò)緊湊的結(jié)構(gòu)減輕重量。借助可調(diào)節(jié)的氣壓，即使橋箱重載，只要懸架部件具有足夠的強(qiáng)度，那么輪軸高度再也不會(huì)被壓低。隨后的10年里，空氣懸架系統(tǒng)在全球逐步得到認(rèn)可，并且?guī)缀趺恳坏絻赡甓紩?huì)有新的專利或者發(fā)明被公布于眾。1957年，美國(guó)通用汽車以其二戰(zhàn)期間為卡車和飛機(jī)提供空氣懸架方面的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。為自家全新凱迪拉克Eldorado Brougham引入了空氣懸架作為標(biāo)準(zhǔn)配置。這套系統(tǒng)在每個(gè)車輪上的“Air Dome”組件之中都包括傳感器，以補(bǔ)償不平整的路面所帶來(lái)的沖擊力，并自動(dòng)保持汽車的高度。1958 年和1959 年，該系統(tǒng)在EldoradoBrougham 上繼續(xù)使用，并作為其他凱迪拉克車型的付費(fèi)選配部件。

通用汽車對(duì)于空氣懸架系統(tǒng)的使用，讓其他汽車品牌紛紛效仿，特別是德國(guó)品牌。第一款配備自動(dòng)調(diào)平空氣懸架的德國(guó)汽車并不是大家所熟悉的BBA，而是1960年款的Borgward P100（沒(méi)錯(cuò)，就是寶沃）。兩年后奔馳W112平臺(tái)的300SE車型才開(kāi)始采用空氣懸架。該系統(tǒng)使用博世主閥，前部有兩個(gè)軸閥，后部有一個(gè)?？刂泼總€(gè)輪軸上的錐形空氣彈簧。該系統(tǒng)利用由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的單缸空氣壓縮機(jī)填充的儲(chǔ)氣罐保持恒定的行駛高度。1964年，梅賽德斯-奔馳600使用了更大的空氣彈簧，壓縮空氣系統(tǒng)也為制動(dòng)助力器提供動(dòng)力。如今使用空氣懸架的車輛數(shù)不勝數(shù)，其中不乏邁巴赫、勞斯萊斯、保時(shí)捷、林肯等等一眾豪車，甚至在如今的新能源汽車如特斯拉、嵐圖、蔚來(lái)上都能看到空氣懸架系統(tǒng)的身影。比被動(dòng)懸架系統(tǒng)更為舒適、更為先進(jìn)的空氣懸架系統(tǒng)果然無(wú)愧于其“貴族”稱號(hào)。

空氣懸架在二戰(zhàn)期間被應(yīng)用在許多重型飛機(jī)

配備空氣懸架的Eldorado Brougham

Eldorado Brougham的Air Dome

William W.Humphr eys申請(qǐng)的氣動(dòng)彈簧專利

寶沃P 100安裝了首套自動(dòng)配平空氣懸架

奔馳300 SE的空氣懸架系統(tǒng)

很早納斯卡賽車上就有空氣懸架贊助商涂裝

空氣懸掛改裝套件

為汽車配備空氣懸架的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)都與這套系統(tǒng)的高低可調(diào)性有關(guān)。通過(guò)增加或減少空氣彈簧中的空氣量，空氣懸架系統(tǒng)可以在幾秒鐘內(nèi)提高或降低車輛的行駛高度或離地間隙。這有很多好處，一是提高越野能力。從梅賽德斯-奔馳GLS到蘭博基尼Urus和捷豹I-Pace，無(wú)數(shù)SUV都利用空氣懸架來(lái)增加離地間隙并改善接近角、突破角和離去角。提高懸架可減少車輛在越野中因被卡住或因道路上的危險(xiǎn)而受到車身底部損壞的可能性。降低懸架同樣也有好處。更低的車體重心讓那些原本離地間隙較高的車輛在高速行駛之中更為舒適。不妨想象一下，一輛貼地飛行的公交車，會(huì)讓駕乘者有著怎樣的感受。更別提降低車身會(huì)減少其正向迎風(fēng)面積，這將對(duì)整體風(fēng)阻產(chǎn)生積極影響。更少的阻力意味著更為省油。

退一萬(wàn)步說(shuō)，車身姿態(tài)所帶來(lái)的美感與實(shí)用性也足以值回票價(jià)。當(dāng)年通用汽車在二戰(zhàn)中開(kāi)發(fā)的負(fù)載均衡空氣懸架，正是為了重載之中的卡車保持水平車身不至于被重壓下垂。這種做法在今天依然有效，VolvoV90 CrossCounty頂配車型所配置的4C自適應(yīng)底盤(pán)之中，就包含了一套后空氣懸架，作為一臺(tái)實(shí)用型的休旅車，肯定少不了裝載重物的情況出現(xiàn)。有了這套后空氣懸架裝置，車主再也不用擔(dān)心被誤認(rèn)為是包工頭拉了一車水泥了。因?yàn)檐囕v始終保持著該有的優(yōu)雅姿態(tài)而不是耷拉著屁股在跑。當(dāng)然更為極致的就是改裝界自成風(fēng)格體系的HellaFlush改裝文化。也就是大家所常說(shuō)的“低趴姿態(tài)”。人有“一白遮百丑”的說(shuō)法，而汽車也有“一低遮百丑”的說(shuō)法，甚至在改裝圈內(nèi)一直流傳著“百改降為先”的不成文規(guī)矩。喜歡HellaFlush風(fēng)格的車迷都將自己戲稱為“恐高癥患者”。這里面同樣少不了空氣懸架所提供的有力幫助。

配備了空氣懸架可讓SUV有更好的路況應(yīng)對(duì)能力

空氣懸架升降前后對(duì)比

空氣懸架是Hella Flush文化之中的利器

壞了一邊只是難看而已

兩邊都?jí)墓烙?jì)只能拖

Volvo V90cc的4c自適應(yīng)底盤(pán)包含可自動(dòng)配平的后空懸

有了貴族的命，自然少不了貴族的病。說(shuō)了這么多空氣懸架系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，有必要吐槽一下它的缺點(diǎn)了。正如大家所看到的一樣，空氣懸架裝置所涉及技術(shù)之復(fù)雜，零部件之多以及精度要求之高，絕非被動(dòng)懸架系統(tǒng)直觀地以堅(jiān)固金屬或復(fù)合材料工作所能相比。這也意味著空氣懸架系統(tǒng)有著更為高昂的成本，要不眾多汽車生產(chǎn)廠商也不會(huì)僅在頂配車型上使用，或者以選配形式提供而不是通配選項(xiàng)。再者更復(fù)雜的技術(shù)也代表空氣懸架系統(tǒng)存在更多容易發(fā)生故障的部件。這時(shí)候就該輪到傳統(tǒng)懸架系統(tǒng)出來(lái)嘚瑟了。雖然任何彈簧過(guò)載都會(huì)因?yàn)榻饘倨趯?dǎo)致其突然失效，但金屬或復(fù)合彈簧最壞的情況是隨著老化和疲勞而下垂，頂多舒適度降低對(duì)行駛并無(wú)大礙?？梢坏┛諝鈶壹芟到y(tǒng)所嚴(yán)重依賴的橡膠波紋管因?yàn)槟p或破裂導(dǎo)致漏氣，那么下一步將會(huì)是“一次性”的“拖地飛行”。所以善意提醒那些喜歡玩二手車的朋友，不要過(guò)于迷戀空氣懸架系統(tǒng)，或者購(gòu)買(mǎi)之前好好檢查，要不修復(fù)一套“犯病”的空氣懸架系統(tǒng)很有可能比買(mǎi)來(lái)的二手車還貴。

采埃孚CDC持續(xù)阻尼控制

保隆科技合肥園區(qū)空簧減振工廠產(chǎn)線

孔輝科技交付嵐圖10000套空懸

大陸集團(tuán)的空氣懸架零部件

大陸集團(tuán)的空氣懸架已經(jīng)進(jìn)入售后市場(chǎng)

空氣懸架系統(tǒng)被視為“貴族”的另外一個(gè)重要原因，就是該領(lǐng)域之中為各大車企提供空氣懸架系統(tǒng)配套的廠商，大多為排名靠前，起步早，技術(shù)先進(jìn)，積累深厚的海外廠商，如大陸、采埃孚、威巴克等為代表的空氣懸架供應(yīng)商，多年的技術(shù)沉淀與配套經(jīng)驗(yàn)讓其具備ECU（電子控制單元）、空氣彈簧、減振器等部件較全面的供應(yīng)能力，成為寶馬、奧迪、奔馳、路虎等海外高端車型的長(zhǎng)期合作伙伴。而商用車空氣懸架系統(tǒng)領(lǐng)域則是威伯科等天下，甚至還配套中國(guó)重汽等國(guó)產(chǎn)重型商用車。

估計(jì)不曾有人想到，讓空氣懸架系統(tǒng)的貴族身段逐步降低的，是國(guó)內(nèi)零部件企業(yè)不懈的努力。譬如保隆科技、孔輝汽車、中鼎股份三家自主廠商，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)空懸產(chǎn)品的乘用車量產(chǎn)落地。保隆科技在空氣彈簧方面有著較為深厚的積累，2021年12月18日保隆科技自研的乘用車空氣彈簧減振器支柱總成及獨(dú)立式空氣彈簧量產(chǎn)下線，目前已配套蔚來(lái)ET7等車型?？纵x汽車則具備空懸電控等方面能力，2022年1月18日孔輝科技供貨嵐圖FREE第10000套空氣懸架系統(tǒng)量產(chǎn)交付。中鼎股份作為國(guó)產(chǎn)空懸空氣供給單元的主要供應(yīng)商，在收購(gòu)國(guó)外的空懸龍頭AMK后，具備了較高技術(shù)壁壘優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品業(yè)已配套蔚來(lái)、東風(fēng)等車型。天潤(rùn)工業(yè)則在商用車空懸領(lǐng)域展開(kāi)布局。

商用車對(duì)于空氣懸架需求旺盛

隨著國(guó)內(nèi)新能源汽車的異軍突起，國(guó)內(nèi)空氣懸架產(chǎn)業(yè)需求得到快速發(fā)展。當(dāng)然也少不了零部件企業(yè)自身的努力。在不經(jīng)意之間空氣懸架系統(tǒng)的貴族身段已經(jīng)被逐步放低。期待著每一個(gè)車主，都能享受到魔毯一般的駕乘體驗(yàn)。