空气悬架采用空气弹簧(内部充满空气),替代了金属材质的螺旋弹簧,电子控制系统通过空气泵和电磁阀来调整空气弹簧气缸里的空气量和压力,改变空气弹簧的硬度和弹性系数(随意调节悬架的软和硬)。通过调节泵入的空气量,调节空气弹簧气缸活塞的行程和长度,可以实现车辆底盘的升高或降低,实现车身底盘高低可调,实现舒适性和操控性的鱼熊双得。我们看到在豪华车型,普遍采用了空气悬挂配置,有效提高了车辆的特性。
●空气弹簧内部充满空气,具备可压缩性,遇到不平路面冲击很多细小震动不易通过空气弹簧传递到车内,提升行驶舒适性。
●随着载荷的增加,空气弹簧内部空气不断被压缩,刚度不断变化,能够实现非线性的刚度曲线,从而提升乘坐的舒适性能。
如上图所示,空气悬挂系统的主要部件由空气供给系统(压缩机、储气罐、分配阀)、ECU、空气弹簧、CDC减振器、各类传感器以及相关配套的管路构成。ECU接收各类传感器的信号,确定车身的运动状态(速度、加速度、路面冲击等),对底盘的状态进行调整。压缩机提供空气源,通过分配阀对于气囊进行充放气进而调整空气弹簧的刚度以及车身的高度,通过调整CDC减振器阻尼系数的大小,从而对悬架的参数进行实时调整。
空气弹簧根据结构不同,主要分为囊式和膜式两种。
●囊式空气弹簧:气囊中的封闭压缩气体和夹有帘部线的橡胶气囊组成了囊式空气弹簧 (单个的或三或四节)。弹簧的弹性随着节点数的增加越来越好,相反的密封性就会变差,钢制的腰环围在节与节中间来使中间部分,不会径向的向外扩张。上下盖板密闭了气囊,在商用车上使用比较多。
●膜式空气弹簧:密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成,多用于乘用车上。
●袖筒式空气弹簧结构也比较简单,可以减少重量和装配的复杂性。
橡胶空气弹簧工作时,内腔充入压缩空气形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加,弹簧的高度降低,内腔容积减小,橡胶弹簧的刚度增加,内腔空气柱的有效承载面积加大,此时橡胶弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时,橡胶弹簧的高度升高,内腔容积增大,橡胶弹簧的刚度减小,内腔空气柱的有效承载面积减小,此时橡胶弹簧的承载能力减小。
空气弹簧在有效的行程内的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减小发生了平稳的柔性传递、振幅与振动载荷的高效控制;还可以用增、减充气量的方法,调整弹簧的刚度和承载力的大小,还可以附设辅助气室,实现自控调节。