汽车空气悬架系统全面介绍

【摘 要】 文章介绍了空气悬架系统的发展过程,阐述了汽车空气悬架的工作原理及其结构特性，介绍了电子控制空气悬架的工作原理及其功能和优势。也介绍了国内空气悬架系统的发展现状及其发展的历程,并且分析了我国汽车空气悬架系统的发展趋势。

【关键词】汽车空气悬架  结构  特性  发展

一、引言  

空气悬架系统是高档商用车的关键部件,是汽车钢板弹簧悬挂系统的更新换代产品,现已成为汽车性能提升的主要部件之一,具有独特的变刚度、低振动频率、抗道路凹凸冲击的特性,更加有效地提高了汽车乘坐舒适性、行驶平顺性及操纵稳定性,同时还具有可以减少汽车自重、提高运行速度、减少路面破坏等多项性能。由于以上的诸多优越性,空气悬架系统的研究及发展正越来越受到人们的重视。

对空气悬架系统的研究始于二十世纪五十年代,最初应用在载重车、小轿车、大客车及铁道车辆上。到了六十年代已经进入蓬勃发展阶段,不仅取得了丰富的理论成果,并且在德国、美国等发达国家所生产的大部分公共汽车、豪华旅游车等领域中得到了广泛应用。虽然我国早在六十年代就设计生产了汽车空气悬架系统,但由于当时工业技术条件有限,生产的产品使用效果不是很理想。现在我国国内处于重新起步阶段,而国外生产空气悬架系统的厂家凭借着资金与技术优势进入中国市场,寻求产品代理,为国内生产豪华客车的厂家配套成熟的空气悬架系统产品。

二、汽车空气悬架结构组成

汽车空气悬架系统主要由空气弹簧、导向机构、高度控制阀、减振器、横向稳定器和缓冲限位块等组成。以空气弹簧为弹性元件,利用空气的可压缩性实现其弹性作用的。通过压缩空气的压力能够随着载荷和道路条件变化进行自动调节,不论满载还是空载,整车高度几乎没有变化,可以大大提高乘坐的舒适性。

（一）空气弹簧

空气弹簧是一橡胶/帘布结构的气囊，以空气为介质，利用空气具有的压缩弹性的性质所制成的弹簧。根据橡胶气囊工作时的变形方式，空气弹簧一般分囊式空气弹簧和膜式空气弹簧（如图1）。囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶制成的气囊和密闭在其中的压缩空气构成。气囊外层由耐油橡胶制成单节或多节，节数越多弹簧越软，节与节之间围有钢质腰环，防止两节之间摩擦。气囊上下盖板将空气封于囊内，其主要靠橡胶气囊的挠曲获得弹性变形。膜式空气弹簧由橡胶片和金属压制件组成，在盖板和底座之间放置一圆柱形橡胶气囊。其主要靠橡胶气囊的卷曲获得弹性变形。囊式空气弹簧寿命较长、制造方便、刚度较大，常用于载货汽车上；膜式空气弹簧尺寸较小、弹性特性曲线更理想、刚度较小，常用于轿车上。

图1  空气弹簧

（二）导向机构

由于空气弹簧只能承受垂直载荷，要传递作用在车轮和车架〔或车身〕之间的一切力（纵向力和侧向力）和其力矩，必须在汽车空气悬架中设计导向机构。导向机构的形式很多，目前典型的导向机构有如下几种。

1、板簧式导向机构

主要用于复合式空气弹簧悬架中， 钢板弹簧主要作用为导向元件，同时也承担一部分载荷，兼起一部分弹性元件的作用。日野、日产及韩国的部分大中型客车都采用这种悬架结构型式。这种导向机构对于具有纵梁或类似纵梁的汽车底盘结构布置比较方便，对于传统的工字型锻造前梁和铸造后桥壳，不需进行改造，可直接装置空气悬架。常见有纵置半椭圆钢板弹簧导向机构和纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构。

2、纵向单臂式导向机构

纵向单臂式导向机构类似于纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构，所不同的是纵臂采用刚性臂，而纵置四分之一椭圆钢板弹簧导向机构采用弹性臂，这种导向机构必须设置横向推力杆，用来承担侧向力。该导向机构可降低汽车纵向倾覆力矩中心位置，增加了车身抗纵倾能力。前悬架导向臂一般较长。可保持主销后倾角不变。通常导向臂与车桥及车架弹性连接，消除了刚性连接应力集中的影响，也可减少噪声的传递。

3、A形导向机构

A形导向机构可以看成是纵向单臂式导向机构的特殊型式，它将两根纵置刚性臂通过与车架上一点的连接构成A形架，在传递纵向力的同时还传递侧向力。A形架可避免导向机构内的附加载荷，克服了纵向单臂式导向机构的缺点。A形架的另一优点是可使左右空气弹簧中心距较大，大大提高了悬架的侧向角刚度。但是该结构为了减少轮胎磨损，避免空气弹簧有过大的垂直位移，常把A形架做得很大以增加摆臂长度，使得导向机构尺寸和重量变大。

4、四连杆导向机构

四连杆导向机构是空气弹簧悬架系统广泛采用的一种结构型式。它常采用两种结构型式，一种主要用于前悬架；另一种主要用于后悬架。如依卡露斯256前悬架、三菱扶桑MP158前悬架等，这种导向机构采用一根上纵向推力杆，二根下纵向推力杆和一根横向推力杆组成。依卡露斯256后悬架、日野RE大客车后悬架等其四连杆导向机构采用两根上纵向推力杆在水平面内倾斜布置的方式，构成了一个三角形架,上推力杆不仅承受纵向力，也承受侧向力。

（三）高度控制阀组件

高度控制阀组件是用来控制空气弹簧内气体压力的执行机构，装配在车架和车桥之间，用来感知车身与悬架之间高度变化，即空气弹簧挠度变化，调整空气弹簧的刚度，使之维持在标准高度附近。高速时降低车身，保持汽车稳定性，减少空气阻力。在起伏不平的路面情况下，提高车身高度以提高汽车通过性。

高度控制阀根据阀门开闭对车身振动反应时间分为即时型和延时型。所谓即时型高度控制阀即当车身有相对位移时，高度控制阀就有充放气动作。这就要求控制设备精度高，气路密封性好，同时所有的控制设备每时都处于工作状态，工作负荷较大；延时型高度控制阀避免了这种频繁工作的现象。延时型高度控制阀通过延时装置产生阻尼， 延缓阀门的动作， 其延时时间一般为1—6s，通常使用时间为2—4s，即在两个振动周期左右不敏感，以节省压缩空气无益的消耗，减小了阀中各零部件的磨损，延长了高度控制阀的使用寿命，所以被普遍采用。

（四）减振器

减振器的作用是吸收悬架弹性元件变形时的车辆振动，使其迅速恢复平稳状态，以改善汽车行驶的平稳性。空气悬架系统减振器是一种高性能减振器，该减振器性能随载荷的增减而改变，有很高的拉伸强度,具有极限行程的限位作用。

（五）横向稳定器

安装横向稳定器的目的是为了提高汽车抗侧倾能力和保证汽车具有良好的转向特性。如果空气悬架导向机构有足够的侧倾角刚度时可以没有横向稳定器。

（六）缓冲限位块

空气悬架系统中缓冲限位块的安装形式有两种，一种为安装在空气弹簧的盖板或底座上，另一种为安装在空气弹簧以外的车架或车桥上。缓冲块的作用是避免车架和车桥或导向杆件之间的刚性冲击。在车辆行驶过程中，缓冲块经常受到间断性的冲击压缩，因此，缓冲块应具有足够的强度且内部应力分布要均匀。当空气弹簧漏气或气囊损坏时，缓冲块起到橡胶弹簧的作用。

三、汽车空气悬架系统的特性

（一）空气弹簧的特性

1、空气弹簧的刚度特性

汽车空气悬架中空气弹簧与常见的线性定刚度钢板弹簧不同，它具有非线性刚度特性。其特性:

（1）空气弹簧的刚度是可变的，它取决于其工作压力、有效面积和工作时的容积；

（2）空气弹簧刚度随位移的变化是非线性的；

（3）在工作压力一定的情况下，减小有效面积变化率，增大空气弹簧容积可减小其刚度。

2、空气弹簧的有效面积特性

由于空气弹簧气囊是一个弹性体，一般情况下在空气弹簧变形时有效面积是变化的，而且不同结构形式的空气弹簧，有效面积的变化是不同的。囊式空气弹簧有效面积变化率较大，弹簧刚度较大。但可增加气囊的曲数，减小有效面积变化率（因气囊的变形时由各个曲部平均分担，有效直径变化率小）或采用辅助气室以减小其刚度。膜式空气弹簧有效面积的变化率比囊式弹簧小，并可通过改变底座形状的方法控制其有效面积变化率，以获得比较理想的弹性特性。

3、空气悬架频率特性

传统的金属弹簧悬架的弹簧刚度一般是固定的，所以当簧载质量发生变化时，悬架系统的固有频率也随之发生变化。当簧载质量增加，系统的固有频率下降，反之上升。如果汽车的簧载质量变化较大，固有频率会剧烈变化，汽车的平顺性变差。

空气悬架在簧载质量即载荷发生较大变化时，空气弹簧的内部工作压力也随之改变;另一方面，弹簧刚度与弹簧载荷的比值基本保持一定值，即空气弹簧上的载荷变化对系统的固有频率影响不大——准等频频率特性。由于空气悬架的固有频率随着空气弹簧载荷（或内部气体有效压力）的变化而变化的幅度很小，因此它被称作“准等频悬架”。

另外，我们可以通过降低空气弹簧的工作压力、减小有效面积变化率、增大空气弹簧容积等简单的措施减小其刚度，从而使空气悬架具有较低的固有频率。

空气悬架如此的频率特性对改善汽车的平顺性创造了极好的条件。

（二）空气悬架对整车的影响

1、空气悬架为刚度可变的非线性悬架。当簧载质量变化时，刚度随之变化，以保持空载和满载时车身高度相同，悬架固有频率基本不变。根据需要，可以选择不同的气囊工作高度，获得理想的固有频率，从而得到良好的行驶平顺性。

2、空气悬架质量轻，弹簧刚度低，高速行驶时，轮胎与地面的附着能力强，制动距离短；转向时，过多转向和不足转向倾向减小，转向稳定性强，提高了整车的操纵稳定性。

3、空气弹簧内的空气压力直接反映了簧载质量，可取空气压力作为信号，控制制动缸内的气压，来控制制动时的制动力，更好地保证了行驶安全性。

4、可通过给空气弹簧气囊充气或放气来调节车身高度。在平坦的路面上，降低车身高度，保持空气阻力系数为最佳值，可以减小油耗或在功率不变的情况下获得最大车速。在崎岖不平的道路上，为了通过障碍物，可以提高车身高度。

5、减少整车的振动噪声,提高汽车零部件使用寿命。

6、由于空气悬架刚度低，轮胎动载荷小，能够降低载重汽车对高速公路的破坏。

四、汽车空气悬架的优缺点

（一）汽车空气悬架的优点

由于空气弹簧有以上的一些特性，因此空气悬架比传统的金属弹簧悬架具有很多的优点。主要表现为：

1、空气弹簧具有非线性刚度特性，可将其特性曲线按实际需要进行理想设计，使在额定载荷附近具有较低的刚度值，以得到较低的固有振动频率，保证了汽车良好的行驶平顺性。

2、空气悬架质量轻、弹簧刚度低，高速行驶时，可以提高轮胎的附着能力，提高在低附着系数路面上的起步能力，缩短制动距离；转向时，过多转向和不足转向倾向减小，转向稳定性强，提高了整车的操纵稳定性。

3、负载变化时，借助高度控制阀，使车身高度不变。还可根据需要抬高或降低车身高度，以提高车辆的通过或方便乘客上下车。

4、相对板簧结构而言，空气悬架车体平稳，从空载到满载的整个范围内都能提供一种气垫式的支承，能有效隔断路面传递的振动，具有防震、防噪声等功能。

5、空气弹簧的寿命取决于橡胶气囊的寿命。试验表明， 空气弹簧寿命相当于钢板弹簧的3-4倍。

6、由于振动频率低， 减少了对道路的冲击， 保护路面， 降低高速公路的维修费用。

（二）汽车空气悬架的缺点

1、空气弹簧结构复杂，制造成本高。

2、空气弹簧尺寸大，布置困难。尤其是在非悬架的布置上无法保证两侧的空气弹簧有较大的中心距，从而使悬架侧向角刚度较小，必须装置横向稳定器。

3、密封困难。空气悬架密封环节多，密封不良而漏气将直接影响悬架的性能。

五、电子控制空气悬架系统ECAS

ECAS电控单元、电磁阀、高度传感器、气囊等部件组成。高度调节器负责检测车辆高度的变化，电控单元将接受输入信息，判断当前车辆状态，激发电磁阀工作，几电磁阀实现对各个气囊的充放气调节。

随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高和我国客车悬架技术的发展，空气悬架在客车上的应用日益广泛。传统的空气悬架控制模式是采用机械高度阀，即通过高度阀阀门的开启调节对气囊的充放气，从而保持车辆恒定的行驶高度。随着系统应用的推广和车辆控制技术的发展，电子控制逐渐取代传统的机械控制电子控制系统不仅提高了操作的舒适性和反应的灵敏度，而且可以附加很多辅助功能。威伯科汽车控制系统有限公司早在1986年就开始了电子控制空气悬架系统ECAS（electroni-controlled air suspension）的开发和应用，它是世界上最为先进并且应用最为广泛的电控空气悬架控制系统。

（一）ECAS系统组成和工作原理

ECAS系统主要由电子控制单元（ECU）、电磁阀、高度传感器、气囊等部件组成（如图2）

ECAS系统的基本工作原理是高度传感器负责检测车辆高度（车架和车桥间的距离）的变化，并把这一信息传递给ECU，除高度信息外，ECU还接受其它的输入信息，如车速信息、制动信息、车门信息和供气压力信息等，然后ECU综合所有的输入信息，判断当前车辆状态按照其内部的控制逻辑，激发电磁阀工作，电磁阀实现对各个气囊的充放气调节。

ECAS的一个主要优点是能快速的达到所需的控制高度，这是由于ECAS电磁阀采用大截面的进出气口，然而不管电磁阀的反应有多快，可能过量的空气仍被充入气囊，并导致随后的高度高于期望的标准高度，即过冲。当车辆处于空载状态时，由于系统储气筒压力和空载时气囊间大的压差造成气流速度非常快，导致这种过冲更加频繁。有时过冲能导致高度在标准高度周围长久的振荡这种控制过程不是我们所期望的，同时也减少了电磁阀的寿命。因此，要想达到精确的标准高度，控制过程需按照下面的方式进行：在即将达到标准高度前，减少气流量降低上升速度。如果系统调整的恰当，将不会出现任何过冲。因为电磁阀只能控制气流的通断，不能减少气体的体积，如果用脉冲电流控制电磁阀，那么电磁阀就能短时的中断气体的流通起到了节流的效果。

ECU采用脉冲方式控制电磁阀的开启，根据当前实际高度与预期调节高度的偏差，ECU计算电磁阀的调节脉冲长度，如果需要调节的高度量大、由于没有过冲的危险ECU将给出一个长的脉冲，同时，快的上升速度将减小脉冲长度，这样就能精确控制车辆的高度调节速度，极大的避免了高度的过冲及振荡调节。

1、电控单元

电控单元（ECU）通常安装在驾驶室或者电气仓内，可实现不同高度值的管理和储存，控制包括正常高度在内的多个车辆高度，ECU负责与诊断工具进行数据交换，同时监测系统所有部件的操作，检测并储存系统故障。

2、电磁阀

电磁阀通常安装在车架或车架横梁上。ECAS电磁阀是高度集成化和模块化的设计。取决于不同的配置，在通用的外部壳体内可以布置不同数量的电磁阀部件。ECAS组合电磁阀可大大节省了零部件数量和安装空间以及装配费用。为了降低排气噪声，电磁阀排气口带有消音器。

3、高度传感器

高度传感器的外形看起来与机械高度阀相似，它们的安装方式和安装位置完全相同，通常布置在车架上。传感器内部包含线圈和枢轴，当车桥与车身之间的距离发生变化时，高度横摆杆转动并带动相应的电枢在线圈中上下直线运动，造成线圈的感应系数变化，ECU检测此感应系数的变化并将其转换成高度数字信

（二）ECAS系统的功能和优势

车辆升降功能——车辆行驶时，ECAS维持正常底盘高度，在特殊路况和行驶条件下，可通过控制开关提升或者降低车辆的底盘高度，方便车辆轮渡或者通过隧道。ECAS还允许ECU设置车辆速度，通过车速控制整车高度，比如当车速达到20km/h时，车辆可自动回复正常行程高度。

侧倾功能——此功能是用于城市公交车的专用功能。当车辆到站时，车门侧气囊放气，如只有前车门则将该侧前左右二个气囊同时放气，如有前、后两个车门，则该侧后气囊放气车门侧的踏步高度可自动降低，便于婴儿车、轮椅车的上下，方便老、幼年乘客和残障人士乘车。

ECAS可以实现对侧倾高度的设定和控制，有单侧侧倾或单轴侧倾多种方式供选择同时系统监视安装在车门下的接触开关来保证降低过程的安全性，如果接触开关在降低过程中有反应，客车将自动回复到正常行车高度。

车辆限高功能——ECAS可以设置车辆的最低和最高底盘高度。一旦达到设定的最低和最高位置，ECU将自动结束高度调节。

高度集成化的系统——系统零部件少，安装简单降低装配成本。

快速调节过程——由于采用大截面进（出）气口的电磁阀（名义直径为Φ7mm）而使所有升降过程变得非常迅速。

减少空气消耗——避免车辆正常行驶振动过程中的空气消耗。以低地板城市客车为例与机械高度阀控制的空气悬架系统相比，ECAS可节省大约25％的空气消耗。

压力监视功能——ECU检测供气压力，处于安全的考虑如果气压低于一定值，下降和侧倾功能将受限。

安全控制——ECU根据当前车门开关信息，判断是否能提升/下降车辆。

维修检测——专用诊断软件和检测设备，可做到下线时快速检测及调整；方便的闪码功能，便于售后维修检测。

ECAS系统自1986年问世以来，在市场上得以迅速推广和应用。威伯科公司作为全球最大的商用车控制系统开发和生产商，在电控空气悬架领域占据了全球95％的市场份额。

在我国，ECAS已走进了高档公交车和旅游车市场，它的功能性和便利性越来越多的被市场所接受。在北京公交和杭州公交市场上，已经开始规模使用带ECAS的城市公交车相信随着我国城市公交车的性能提升和产品换代，可以实现车身“侧倾”功能的ECAS系统，将越来越多的出现在城市公交市场，给公共交通事业增添人文色彩。

六、汽车空气悬架的发展及我国研发对策思考

（一）国外空气悬架的发展历程和现状

20世纪30年代初，美国凡世通轮胎公司首次把空气弹簧应用于汽车工业。哈维·凡世通（Harvey Firestone）在亨利·福特一世（Henry Ford I）和托马斯·阿瓦·爱迪生（Thomas Alva Edison）的技术支持下，在1934年研制出了柱式空气弹簧悬架系统——AIREDE空气弹簧。1944年通用汽车公司与凡世通公司合作，在其客车上进行了首轮试验。试验结果显示了空气悬架系统的内在优越性。通用汽车公司经过大量的产品研制开发工作，1953年开始试生产装有空气悬架的客车，这是商用汽车采用空气弹簧悬架的开始。20世纪50年代中叶，固特异轮胎公司研制出一种滚动凸轮式空气弹簧，凸轮在活塞的型面上滚动，从而控制空气弹簧的负载变化关系曲线。同时，空气控制系统的巨大进步也为空气悬架的应用起了很大的推动作用。

随后不久，空气悬架技术在欧洲也得到很快发展，但欧洲的发展道路和北美有些不同。欧洲的汽车生产厂商并未将空气悬架变成单独总成，而是各自开发满足其独特车型需要的空气悬架。这种不同的发展道路使欧洲的空气悬架设计只适用于某种具体车型，并采用一些复杂技术，因而其成本较高。而北美的空气悬架通用性较强，应用较简单，成本较低。 

美国纽威·安柯洛克国际公司在1951年成立时即作为一家悬架系统的专业生产厂家，为公路和非公路行驶的重型车辆设计和制造钢板弹簧悬架系统。不久，纽威公司向商用车市场投放了世界上第一种实际应用的空气悬架系统。因其通用性强，结构简单，成本较低，迅速占领了北美市场。随后纽威公司开发了一系列空气悬架产品，应用于世界各地的客车、货车、小轿车及铁道车辆上。

目前国外高级大客车几乎全部使用空气悬架，重型载货车使用空气悬架的比例也已达80%以上，空气悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速上升。部分轿车也逐渐安装使用空气悬架，如美国的林肯、德国的Benz300SE和Benz600等。在一些特种车辆（如对防振要求较高的仪表车、救护车、特种军用车及要求高度调节的集装箱运输车等）上，空气悬架的使用几乎为唯一选择。

国外汽车空气悬架发展经历了“钢板弹簧→气囊复合式悬架被动全空气悬架→主动全空气悬架（即ECAS电控空气悬架系统）”的型式变化。主动全空气悬架应用了电子控制系统，使传统的空气悬架系统的性能得到很大改善，汽车在各种路面、各种工况条件下能实现主动调节、主动控制，并增加了许多辅助功能（如故障诊断功能等）。目前ECAS系统在欧洲一些国家的大客车上已经大量应用。随着人们生活水平的提高，对汽车舒适性的要求越来越高，可以预见，ECAS这一先进的空气悬架系统在汽车上的应用将越来越普及。 

（二）国内空气悬架的发展历程和现状

目前国内拥有空气悬架项目的公司为数众多，但真正拥有空气悬架系统设计开发、制造的寥寥无几，规模也十分有限。目前国内具有代理性质但无实际设计能力的公司居多，主要以代理美国、德国、韩国、日本产品为主，公司规模一般不大，产品有限。由于代理公司主要是以追求经营利润为导向，对设计匹配等技术环节往往存在先天不足，导致主机厂出现问题时无法及时解决等问题，影响被代理产品的声誉及市场，因此，国外的制造公司也纷纷以不同的方式直接介入中国市场。比如，美国FIRESTON公司在允许一定代理的同时，在上海设立了销售办事处，日本NHK弹簧公司在重庆合资成立NHK重庆公司，韩国大圆钢业会社在天津合资成立大圆天津公司，丹麦丹拂斯公司在天津合资成立丹拂斯天津公司，美国固特异公司在大连、青岛相继建立工厂。另外，整车厂为降低成本，把空气悬架系统细分成气囊、推力杆、直拉杆、稳定杆、高度阀、平衡阀、线束、减振器、导向臂等项目采购，也导致了国内空气悬架产品的部件加工、制造正在往高度离散的方向发展。

空气悬架在我国的应用已经落后国外几十年，直到近几年随着高档客车制造技术的引进以及人们对舒适性要求的提高，加上国家对客车等级划分的标准要求，空气悬架才开始逐步应用起来。目前空气悬架主要集中应用在高等级客车上，但是受多方面因素的制约，空气悬架的配置率还很低，基本上还属于“导入”阶段。据掌握的不完全资料，国内部分数量相对较大的应用主要集中在郑州宇通、厦门金龙、苏州金龙、扬州亚星、东风杭汽等规模较大的主要客车及底盘厂家。2002～2004年的大致情况：郑州宇通有部分自主开发的产品，主要选配Newway及ReycoReyco的空气悬架；扬州亚星主要选用Neway及Reyco的空气悬架；东风杭汽近两年先后采用Neway和科曼的空气悬架；厦门金龙、苏州金龙一边选用Neway、科曼或其他国外公司的产品，一边在进行自主开发。此外，国内其它一些客车厂家也都是少批量、以选装国外空气悬架产品为主。目前汽车空气悬架在载重货车的应用国内尚处于起步阶段。

由于国内已经能够生产优质的空气悬架部件，以此为支撑，汽车制造厂开始自己设计空气弹簧悬架产品。其产品符合中国道路状况和车辆实际条件，并选装国内优秀的部件，成本降低。以郑州宇通客车股份有限公司为例，2000年以前采用北京柯布克公司代理的产品，由于该产品与中国车辆、道路匹配出现了一系列问题，后来部分采用其他公司代理的产品，同样出现了问题，而且存在成本昂贵的因素。所以宇通公司成立了“郑州百特零部件公司”，自己设计匹配，分散采购。2002年宇通公司本部生产空气悬架客车235辆，除“猛狮”系列属德国进口底盘外，国产车空气悬架各部件大多为国内加工制造。由于一些主机厂本身在空气悬架系统方面无研制开发能力，完全依赖于外部市场，从而采取了直接进口国外成熟的空气悬架系统产品，或是依靠国内的有关公司。以安凯、西沃为典型代表。

（三）国内常用的空气悬架

1、带球副的（BALL JOINT）虚拟主销式双横臂悬架

这样的双横臂悬架与轿车上用的双横臂悬架一样，上下横臂分别通过两个球副（BALL JOINT）与转向节相连，可以完成车轮转向和悬架跳动两个自由度的运动，没有实体的主销结构，上下球副的连线即为虚拟的主销。而空气弹簧一般支撑在上横臂上。这样的结构优点在于结构紧凑，重量轻；而缺点是球头所能承受的力量有限，容易损坏，而且球头的制造成本较高。VOLVO的双横臂前悬架使用这样的结构。

2、KING PIN实体主销式双横臂悬架

有了实体的主销，车轮的转向自由度就可以由主销来完成，而悬架跳动的自由度由另外两个联接在上下横臂上的转轴来完成。因此成本降低，承载能力提高，但是连接主销和上下摆臂的这个机构体积很大，很笨重，会使得非簧载质量增加，所以不利于操控稳定性和平顺性的提升。目前大多数双横臂悬架都是采用这样的结构。空气弹簧除了安装在上摆臂上，还可以安装在连接主销和上下摆臂的这个机构上。

3、错位十字轴式（TEE JOINT）虚拟主销式双横臂悬架

这个名字听上去有点怪，其本质就是用一个错位的十字节（称为TEE JOINT）代替球头副，其他结构都与带球副的双横臂悬架相同，而TEE JOINT可以在它的两个相互垂直轴上有两个相互垂直旋转自由度，以完成悬架的跳动与车轮的转向。这样的TEE JOINT可承载的重量比球头副强很多，而且成本比球副的要低。VOITH双横臂悬架使用这样的结构。 

4、非悬架

客车用的非悬架很多，结构变化也很自由，但总结起来无非就是四连杆空气悬架、五连杆空气悬架、板簧悬架和气簧与板簧组合式悬架。

5、五连杆空气悬架

一般由四个等长且平行的纵向导向杆和一个横向推力杆组成，当然纵向导向杆也有不等长不平行的。五连杆悬架一般只用在前悬架上，理论力学上讲五连杆悬架属于超静定结构，悬架自身的干涉量较大，因此导向杆的橡胶衬套挠度也会很大，而且轮胎的磨损也会比较快。另外，如果一侧的空气弹簧意外爆掉，由于横向推力杆的作用车桥会很快推向一侧，后果或许很为危险。目前在客车前悬架中使用的很广泛。

6、四连杆空气悬架

由两个斜向布置的推力杆和两个纵向布置的导向杆组成，其中斜向布置的推力杆要同事承担纵向力和横向力，有个车型直接把这两个斜向布置的推力杆做成一体式的，也就是俗称的“V推”。这种结构在前后非悬架中均有使用。而且一般这四个导向杆的侧向投影都是同向、平行且等长的，原因也不清楚，可能也是为了避免车桥的转动。

 一般空气悬架的客车前悬架左右各一个空气弹簧，共用一个高度调节装置（有侧跪或角跪功能的ECAS系统则是每个空气弹簧使用一个高度调节装置），而后悬架（驱动桥）一般都有四个空气弹簧，每侧两个，中间使用均衡梁（俗称扁担梁）架在车桥上，每侧的两个空气弹簧共用一个高度调节阀。

7、板簧悬架

在欧洲客车上已经弃用，而在国内被各种车型广泛使用的悬架，最大的优点就是成本低，但舒适性很差，这里不再废话。不过少片簧的悬架相比要好很多。 

（四）对策思考我国空气悬架的研发状态

以空气弹簧悬架取代传统的钢板弹簧悬架，既是必然趋势，也是现实的客观要求。目前，摆在国内商用车厂商面前的形势是：谁先掌握了汽车空气悬架的开发技术 ，谁领先开发出配置空气悬架的成熟车型，谁就掌握了今后若干年内商用车市场的先机和主动。因此，对于我国汽车业界而言，空气悬架项目不仅仅是一个难得的商机，更重要的意义在于空气悬架的广泛应用可以较快提升我国商用车的档次、技术水平和市场竞争力，缩短与国外商用车的技术、等级差距，巩固和扩大国产商用车的市场份额。我国长春汽车研究所早在1957年就开始了空气悬架技术的研究，不少高校的相关专家及研究机构多年来也做了大量富有成效的工作，并取得了许多重要研究成果。但是由于种种原因，这些研究成果大多还停留在理论上，产业转化率非常低，导致许多有价值的研究没能继续坚持和深入下去。我国汽车悬架技术的研究和应用与欧美等发达国家相比处于明显的落后地位。 

目前，我国在汽车悬架系统方面，除了钢板弹簧悬架的设计及应用比较成熟以外，其它悬架技术的应用绝大部分还处于车型引进、仿制或直接购买产品阶段。悬架产品的设计开发滞后，一方面表现在设计手段落后，计算机应力分析、动态仿真在企业中应用还较少；另一方面没有建立一套完善的设计评价体系。在美国，由于空气悬架的普遍应用，已经成就了一批专门从事空气悬架设计、制造的悬架专业公司。我国交通行业标准《营运客车类型划分及等级评定》已经规定，高级大、中型客车要采用空气悬架，但既没有一家整车厂能设计出空气悬架并成功地应用于整车，也没有一家悬架专业公司能够设计出并向市场提供成熟的空气悬架产品。虽然我国加入WTO之后，汽车及零部件产业会全面融入全球经济一体化，汽车行业可以实现全球采购，但是不能拥有悬架设计和制造的关键技术，整车的市场竞争力肯定会削弱。

根据这种状况，我国汽车零部件企业应当抓住机遇，加快研发空气悬架产品。首先必须明确划分空气悬架系统设计开发的权限与分工，由研发部门负责研发方向、确定系统特性参数，指定具体的二级开发单位，实现产品的快速研发和升级换代；其次，要从产品的工艺路线入手，制定合理的开发配套模式，集中于一家公司采取“二级开发、总成集配、模块供货”。

最后，应摒弃狭隘的自主开发理念，积极开展与国外强势企业的合资合作，加快融入空气悬架领域的国际竞争、合作和发展，最终实现我国商用汽车整体技术水平及竞争实力的提升。

七、结论

空气悬架自诞生起不断发展完善， 随着现代科技的进步与人们要求的不断提高， 空气悬架必将迎来新的发展。 空气悬架的小型化、 刚度多级甚至无级可调、 控制的智能化是其发展的必然趋势。 随着电子计算机技术的不断发展， 空气悬架控制系统的智能化程度将会越来越高。

参考文献：

[1]陶金忠.汽车空气悬架系统概述.南通航运职业技术学院学报.2005

[2]黄其柏,王勇,赵明,赵志高,朱从云,胡溧.汽车空气悬架系统的发展概述.知网.2002

[3]汪卫东.汽车空气悬架的发展及我国研发对策思考.客车技术与研究.2008

[4]吴修义. 客车电子控制空气悬架（ECAS）系统及其发展趋势.重型汽车.2008