空氣懸架采用空氣彈簧(內部充滿空氣),替代了金屬材質的螺旋彈簧,電子控制系統透過空氣泵和電磁閥來調整空氣彈簧氣缸裏的空氣量和壓力,改變空氣彈簧的硬度和彈性系數(隨意調節懸架的軟和硬)。透過調節泵入的空氣量,調節空氣彈簧氣缸活塞的行程和長度,可以實作車輛底盤的升高或降低,實作車身底盤高低可調,實作舒適性和操控性的魚熊雙得。我們看到在豪華車型,普遍采用了空氣懸掛配置,有效提高了車輛的特性。
●空氣彈簧內部充滿空氣,具備可壓縮性,遇到不平路面沖擊很多細小震動不易透過空氣彈簧傳遞到車內,提升行駛舒適性。
●隨著載荷的增加,空氣彈簧內部空氣不斷被壓縮,剛度不斷變化,能夠實作非線性的剛度曲線,從而提升乘坐的舒適效能。
如上圖所示,空氣懸掛系統的主要部件由空氣供給系統(壓縮機、儲氣罐、分配閥)、ECU、空氣彈簧、CDC減振器、各類傳感器以及相關配套的管路構成。ECU接收各類傳感器的訊號,確定車身的運動狀態(速度、加速度、路面沖擊等),對底盤的狀態進行調整。壓縮機提供空氣源,透過分配閥對於氣囊進行充放氣進而調整空氣彈簧的剛度以及車身的高度,透過調整CDC減振器阻尼系數的大小,從而對懸架的參數進行即時調整。
空氣彈簧根據結構不同,主要分為囊式和膜式兩種。
●囊式空氣彈簧:氣囊中的封閉壓縮瓦斯和夾有簾部線的橡膠氣囊組成了囊式空氣彈簧 (單個的或三或四節)。彈簧的彈性隨著節點數的增加越來越好,相反的密封性就會變差,鋼制的腰環圍在節與節中間來使中間部份,不會徑向的向外擴張。上下蓋板密閉了氣囊,在商用車上使用比較多。
●膜式空氣彈簧:密閉氣囊由橡膠膜片和金屬壓制件組成,多用於乘用車上。
●袖筒式空氣彈簧結構也比較簡單,可以減少重量和裝配的復雜性。
橡膠空氣彈簧工作時,內腔充入壓縮空氣形成一個壓縮空氣氣柱。隨著振動載荷量的增加,彈簧的高度降低,內腔容積減小,橡膠彈簧的剛度增加,內腔空氣柱的有效承載面積加大,此時橡膠彈簧的承載能力增加。當振動載荷量減小時,橡膠彈簧的高度升高,內腔容積增大,橡膠彈簧的剛度減小,內腔空氣柱的有效承載面積減小,此時橡膠彈簧的承載能力減小。
空氣彈簧在有效的行程內的高度、內腔容積、承載能力隨著振動載荷的遞增與減小發生了平穩的柔性傳遞、振幅與振動載荷的高效控制;還可以用增、減充氣量的方法,調整彈簧的剛度和承載力的大小,還可以附設輔助氣室,實作自控調節。