《我国载货汽车悬架技术发展》
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摘 要：文章对我国载货汽车悬架技术发展情况进行了简要分析,介绍了国内新型板簧悬架、空气悬架、橡胶悬架、油气悬架等各类悬架的技术特点及应用情况,对载货汽车悬架的技术升级及发展趋势进行了简要梳理.
关键词：载货汽车;悬架;发展趋势
中图分类号：U463.33 文献标识码：B 文章编号：1671-7988（2020）11-236-03
Abstract：This http://127.1.1.1:801/xdl.php?url等于http://gzslib.vip.qikan.com/Text/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年我國汽车行业在转型升级过程中承受较大压力,汽车行业产销量呈现负增长,其中商用车产销表现好于乘用车.在基建投资回升、治超加严等利好因素促进下,载货汽车产销分别达到388.8万辆和385万辆,产量同比增长2.6%,销量同比下降0.9%.目前国内载货汽车行业已建成较为完善的产业链体系,并培育出一批知名企业.悬架系统作为载货汽车底盘的重要构成,其研发水平、制造工艺、供应配套在很大程度上直接影响整车的操控性能和安全性能.伴随全球范围内商用车转型升级趋势,以及国家最新标准法规的强制性要求,先进悬架技术和产品在国内载货汽车领域的渗透度不断提升.
1载货汽车悬架发展现状
欧美地区载货汽车悬架技术发展大致经历了“钢板弹簧悬架→钢板弹簧和空气气囊复合式悬架→被动空气悬架→主动空气悬架”的变化趋势.目前,欧美地区重型载货汽车中有80%选装空气悬架、15%选装橡胶悬架、5%选装钢板弹簧悬架;挂车中有40%选装空气悬架、60%选装钢板弹簧悬架.
国内来看,载货汽车悬架主流依旧采用传统的钢板弹簧悬架,空气悬架搭载率仅约2%,且集中在高端重型载货汽车领域;从配套零部件行业来看,中国除了钢板弹簧悬架的设计及应用比较成熟以外,其他种类的悬架技术起步应用较晚,大多依赖外资技术引进或者直接海外购买.此外,橡胶悬架、油气悬架等先进悬架技术也发展缓慢.
2载货汽车各类悬架形式及应用
2.1新型板簧悬架
2.1.1技术特点
钢板弹簧悬架是运用最早的悬架类型,目前仍是是国内载货汽车最为主流的悬架形式.近年来随着国家政策法规及技术升级的推动,传统的普通多片钢板弹簧应用比例逐渐下降,少片变截面钢板弹簧及渐变刚度钢板弹簧的应用日益广泛,如图1所示.
2.1.2应用现状
目前高应力钢板弹簧材料开发和制造技术的逐渐成熟,推动少片钢板弹簧悬架的发展,国内新型牵引车少片簧已逐步普及,随着轻量化进程推进,高应力板簧技术发展使得少片簧有继续轻量化为单片簧的发展趋势.
2.2空气悬架
2.2.1技术特点
载货汽车空气悬架分为两类,一种是全空气悬架,垂向载荷全部由空气弹簧承受,配合使用四连杆结构,见图2的左侧悬架结构;一种是复合空气悬架,空气弹簧和钢板弹簧共同承受载荷,并由钢板弹簧承担导向作用,见图2的右侧悬架结构.
空气悬架的主要特点有：
1）刚度及偏频低,平顺性好;
2）车身高度可调;
3）降低对路面的冲击,保护路面;
4）延长汽车零部件的使用寿命.
不过空气悬架的结构复杂,目前关键部件依赖进口的程度高.
2.2.2应用现状
国内空气悬架在载货汽车上的应用处于起步阶段,目前作为高端配置主要在对平顺性及营运效率要求高的高速货运产品上开始使用,且主要用在后悬架上,部分车型装备了ECAS电控空气悬架系统.
GB1589-2016的落地,对重型载货汽车装配空气悬架给予了政策支持,标准中规定了汽车及挂车单轴、二轴及三轴组的最大允许轴荷限值,明确提出装备空气悬架可以增加载重.同时,政府在治超方面加大了治理力度.空气悬架在载货汽车上的装备率将迅速提高.
2.3 橡胶悬架
2.3.1技术特点
橡胶悬架以橡胶为主要的弹性单元进行承载,其结构主要包含橡胶弹簧、支架总成、均衡梁总成、减振器等,如图3所示.
橡胶悬架的主要特点有：
1）具有变刚度的特性,平顺性较好;
2）轻量化效果好;
3）结构简单,集成化较高;
4）无须润滑,可实现免维护.
橡胶悬架的主要部件橡胶弹簧寿命较短,需要定期更换,增加了维护成本.
2.3.2应用现状
橡胶悬架源于北美市场,用于恶劣工况下的工程车辆.在国内橡胶悬架代表车型如重汽的HOWO-A7系列,东风天龙绿通版8×4载货汽车.另外一汽、陕汽福田、江淮等车企也在进行橡胶悬架的应用开发和小批量验证工作,配套供应商为美国瀚瑞森.目前载货汽车高端产品选装空气悬架,橡胶悬架车型份额很小,短时间内很难取得较大突破.
2.4油气悬架
2.4.1技术特点
油气悬架一般由油气弹簧、蓄能器、液压系统和电子控制系统组成,以油气弹簧为弹性元件和减振元件,如图4所示.
油气悬架的主要特点有：
1）具有变刚度的特性,平顺性较好;
2）轻量化效果显著;
3）车身高度可调;
4）刚性闭锁.通过切断油缸与蓄能器及其它液压元件的连接油路,利用油液压缩性较小特点,可使油气悬架处于刚性状态,在这种条件下车辆可承受较大载荷并能缓慢移動.
油气悬架整体结构复杂,对油、气的密封性要求高,维修维护困难.
2.4.2应用现状
油气悬架的特点使其特别适合重型车辆,主要用于大吨位自卸汽车、大型平板车等,多为非公路使用.国内油气悬架只有徐工集团、北方车辆研究所等少数单位研制的产品达到了装车要求,主要在少数工程自卸车及军工车辆上使用.代表车型如陕汽生产的120T宽体矿用自卸车,徐工宽体自卸车.而油气悬架在载货汽车方面的应用还有待发展.
2.5各类悬架对比
载货汽车各类悬架对比分析如表1所示.
3载货汽车悬架技术发展趋势
随着国内道路条件不断提升、载货汽车客户消费升级、节能环保政策趋严,悬架技术朝“轻量化、电动化、智能化”方向发展的趋势愈发明显.
3.1 轻量化
悬架系统轻量化主要通过零部件结构优化、材料轻量化、集成化等来实现.牵引车市场少片钢板弹簧应用已十分普遍,非金属复合材料作为低密度轻质材料代替传统钢板弹簧,轻量化效果突出,有望得到进一步发展.其他零部件减重方案如采用空心稳定杆、非金属限位块垫板、空气弹簧复合材料活塞等可有效减轻悬架零部件重量.
另外悬架系统零部件众多,可考虑集成化设计.如推力杆和横向稳定杆功能可以集成设计为复合稳定杆、将空气弹簧与减振器集成为复合弹减总成等,这些集成设计既简化了悬架结构,又降低了悬架系统的质量.
3.2 电动化
悬架系统电动化即被动悬架向半主动悬架、主动悬架方向发展.随着汽车电子技术的快速发展,电控单元模块不断丰富,传感器和控制器的成本不断降低而精度不断提高,商用车悬架系统新技术中涉及的电控单元越来越多,悬架系统电动化是智能化的基础.
3.3 智能化
悬架系统智能化主要是针对空气悬架等半主动/主动悬架系统来说,通过在系统中增加传感器、控制单元以及执行机构来实现悬架高度、刚度、阻尼等单一或全部参数的调节,满足车辆不同的使用要求以及保证良好的性能.
目前,部分悬架研究和生产机构,已经获得了阶段性进展.应用比较广泛的有ECAS空气悬架（刚度可调）、CDC减振器（阻尼可调）、ARS稳定杆（侧倾刚度可调）等.国外MAN 公司采用了采埃孚公司的CDC 连续阻尼控制半主动悬架系统,Lord 公司开发的磁流变减振器已用于大型载货汽车半主动悬架.国内该方面资源比较少,相关的开发还处于研究阶段,不具备批量能力.同时由于该结构成本较高,其在商用车上的应用还需要一段时间.
4结论
综上所述,随着国家节能减排及强化治理超载的要求,载货汽车悬架的轻量化、电动化、智能化发展趋势愈发明显,各类新型技术会进一步加快应用.根据国内市场环境现状分析判断,钢板弹簧悬架短时间内依然是载货汽车悬架的主流样式,少片簧占比会进一步提高;但随着法规支持,空气悬架预计会快速发展,在公路运输领域逐渐成为主流.
参考文献
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[5] 中国商用车悬架产业发展报告（2019）.
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汽车产业引用文献:
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