汽車空氣懸架的發展及我國研發對策思考
空氣懸架誕生於(yu) 19世紀中期,早期用於(yu) 機械設備隔振。1947年,美國首先在普耳曼汽車上使用空氣懸架,歐洲及日本等國家和地區也相繼對汽車空氣懸架作了應用研究。目前,國外汽車發達國家無論是客車還是載重汽車都已經比較普遍采用空氣懸架係統。而國內(nei) 卻處於(yu) 剛剛起步階段,隻應用在一些豪華客車和少部分重型載貨車上。?
1、空氣懸架的優(you) 點?
空氣懸架係統以空氣彈簧為(wei) 彈性元件,利用氣體(ti) 的可壓縮性實現彈性作用。不論滿載還是空載,通過壓縮氣體(ti) 的氣壓能夠隨載荷和道路條件變化而進行自動調節,整車高度不會(hui) 變化,可以大大提高乘坐的舒適性。隨著人們(men) 對舒適性要求的提高,空氣彈簧懸架因其獨特的性能和適應性,正在逐步替代傳(chuan) 統的鋼板和螺旋彈簧懸架。空氣彈簧的性能特點是:(1)負載能力可調;(2)剛度隨負載變化;(3)負載變化時,固有頻率幾乎不變;(4)固有頻率較低。?
空氣彈簧運動性能的特點決(jue) 定了空氣懸架具有以下優(you) 點:(1)乘坐更舒適安全;(2)改善車輛的行駛平順性;(3)延長輪胎和製動片的使用壽命;(4)負載變化時車身高度不變;(5)減少電氣、空調、排氣係統、車橋、車身和底盤的維修成本;(6)減少對道路的衝(chong) 擊,保護路麵,降低高速公路的維修費用;(7)延長車輛的使用壽命並提升舊車價(jia) 值。
? 2、國外空氣懸架的發展曆程及現狀
20世紀30年代初,美國凡世通輪胎公司首次把空氣彈簧應用於(yu) 汽車工業(ye) 。哈維·凡世通(Harvey Firestone)在亨利·福特一世(Henry Ford I)和托馬斯·阿瓦·愛迪生(Thomas Alva Edison)的技術支持下,在1934年研製出了柱式空氣彈簧懸架係統——AIREDE空氣彈簧。1944年通用汽車公司與(yu) 凡世通公司合作,在其客車上進行了首輪試驗。試驗結果顯示了空氣懸架係統的內(nei) 在優(you) 越性。通用汽車公司經過大量的產(chan) 品研製開發工作,1953年開始試生產(chan) 裝有空氣懸架的客車,這是商用汽車采用空氣彈簧懸架的開始。20世紀50年代中葉,固特異輪胎公司研製出一種滾動凸輪式空氣彈簧,凸輪在活塞的型麵上滾動,從(cong) 而控製空氣彈簧的負載變化關(guan) 係曲線。同時,空氣控製係統的巨大進步也為(wei) 空氣懸架的應用起了很大的推動作用。?
隨後不久,空氣懸架技術在歐洲也得到很快發展,但歐洲的發展道路和北美有些不同。歐洲的汽車生產(chan) 廠商並未將空氣懸架變成單獨總成,而是各自開發滿足其獨特車型需要的空氣懸架。這種不同的發展道路使歐洲的空氣懸架設計隻適用於(yu) 某種具體(ti) 車型,並采用一些複雜技術,因而其成本較高。而北美的空氣懸架通用性較強,應用較簡單,成本較低。?
美國紐威·安柯洛克國際公司在1951年成立時即作為(wei) 一家懸架係統的專(zhuan) 業(ye) 生產(chan) 廠家,為(wei) 公路和非公路行駛的重型車輛設計和製造鋼板彈簧懸架係統。不久,紐威公司向商用車市場投放了世界上第一種實際應用的空氣懸架係統。因其通用性強,結構簡單,成本較低,迅速占領了北美市場。隨後紐威公司開發了一係列空氣懸架產(chan) 品,應用於(yu) 世界各地的客車、貨車、小轎車及鐵道車輛上。?
目前國外高級大客車幾乎全部使用空氣懸架,重型載貨車使用空氣懸架的比例也已達80%以上,空氣懸架在輕型汽車上的應用量也在迅速上升。部分轎車也逐漸安裝使用空氣懸架,如美國的林肯、德國的Benz300SE和Benz600等。在一些特種車輛(如對防振要求較高的儀(yi) 表車、救護車、特種軍(jun) 用車及要求高度調節的集裝箱運輸車等)上,空氣懸架的使用幾乎為(wei) 唯一選擇。?
國外汽車空氣懸架發展經曆了“鋼板彈簧?氣囊複合式懸架→被動全空氣懸架→主動全空氣懸架(即ECAS電控空氣懸架係統)”的型式變化。主動全空氣懸架應用了電子控製係統,使傳(chuan) 統的空氣懸架係統的性能得到很大改善,汽車在各種路麵、各種工況條件下能實現主動調節、主動控製,並增加了許多輔助功能(如故障診斷功能等)。目前ECAS係統在歐洲一些國家的大客車上已經大量應用。隨著人們(men) 生活水平的提高,對汽車舒適性的要求越來越高,可以預見,ECAS這一先進的空氣懸架係統在汽車上的應用將越來越普及。?
3、我國空氣懸架的應用發展現狀
目前國內(nei) 擁有空氣懸架項目的公司為(wei) 數眾(zhong) 多,但真正擁有空氣懸架係統設計開發、製造的寥寥無幾,規模也十分有限。目前國內(nei) 具有代理性質但無實際設計能力的公司居多,主要以代理美國、德國、韓國、日本產(chan) 品為(wei) 主,公司規模一般不大,產(chan) 品有限。由於(yu) 代理公司主要是以追求經營利潤為(wei) 導向,對設計匹配等技術環節往往存在先天不足,導致主機廠出現問題時無法及時解決(jue) 等問題,影響被代理產(chan) 品的聲譽及市場,因此,國外的製造公司也紛紛以不同的方式直接介入中國市場。比如,美國FIRESTON公司在允許一定代理的同時,在上海設立了銷售辦事處,日本NHK彈簧公司在重慶合資成立NHK重慶公司,韓國大圓鋼業(ye) 會(hui) 社在天津合資成立大圓天津公司,丹麥丹拂斯公司在天津合資成立丹拂斯天津公司,美國固特異公司在大連、青島相繼建立工廠。另外,整車廠為(wei) 降低成本,把空氣懸架係統細分成氣囊、推力杆、直拉杆、穩定杆、高度閥、平衡閥、線束、減振器、導向臂等項目采購,也導致了國內(nei) 空氣懸架產(chan) 品的部件加工、製造正在往高度離散的方向發展。?
空氣懸架在我國的應用已經落後國外幾十年,直到近幾年隨著高檔客車製造技術的引進以及人們(men) 對舒適性要求的提高,加上國家對客車等級劃分的標準要求,空氣懸架才開始逐步應用起來。目前空氣懸架主要集中應用在高等級客車上,但是受多方麵因素的製約,空氣懸架的配置率還很低,基本上還屬於(yu) “導入”階段。據掌握的不完全資料,國內(nei) 部分數量相對較大的應用主要集中在鄭州宇通、廈門金龍、蘇州金龍、揚州亞(ya) 星、一汽客底、東(dong) 風杭汽等規模較大的主要客車及底盤廠家。2002~2004年的大致情況:鄭州宇通有部分自主開發的產(chan) 品,主要選配Newway及ReycoReyco的空氣懸架;揚州亞(ya) 星主要選用Neway及Reyco的空氣懸架;東(dong) 風杭汽近兩(liang) 年先後采用Neway和科曼的空氣懸架;一汽客底主要選用Neway或Reyco的空氣懸架;廈門金龍、蘇州金龍一邊選用Neway、科曼或其他國外公司的產(chan) 品,一邊在進行自主開發。此外,國內(nei) 其它一些客車廠家也都是少批量、以選裝國外空氣懸架產(chan) 品為(wei) 主。目前汽車空氣懸架在載重貨車的應用國內(nei) 尚處於(yu) 起步階段。?
由於(yu) 國內(nei) 已經能夠生產(chan) 優(you) 質的空氣懸架部件,以此為(wei) 支撐,汽車主機廠開始自己設計空氣彈簧懸架產(chan) 品。其產(chan) 品符合中國道路狀況和車輛實際條件,並選裝國內(nei) 優(you) 秀的部件,成本降低。以鄭州宇通客車股份有限公司為(wei) 例,2000年以前采用北京柯布克公司代理的產(chan) 品,由於(yu) 該產(chan) 品與(yu) 中國車輛、道路匹配出現了一係列問題,後來部分采用其他公司代理的產(chan) 品,同樣出現了問題,而且存在成本昂貴的因素。所以宇通公司成立了“鄭州百特零部件公司”,自己設計匹配,分散采購。2002年宇通公司本部生產(chan) 空氣懸架客車235輛,除“猛獅”係列屬德國進口底盤外,國產(chan) 車空氣懸架各部件大多為(wei) 國內(nei) 加工製造。由於(yu) 一些主機廠本身在空氣懸架係統方麵無研製開發能力,完全依賴於(yu) 外部市場,從(cong) 而采取了直接進口國外成熟的空氣懸架係統產(chan) 品,或是依靠國內(nei) 的有關(guan) 公司。以安凱、西沃為(wei) 典型代表。
? 4、我國空氣懸架的市場前景?
我國公路條件的改善為(wei) 汽車空氣懸架創造了基本的使用條件。到2003年底,我國高速公路通車裏程接近30 000 km,位居世界第二,僅(jin) 次於(yu) 美國。而且高速公路正以每年4 000 km的速度增長。按照規劃,我國到2020年將建成70 000 km的高速公路,完成我國現代化交通網絡的基本骨架。國內(nei) 高速公路的發展對空氣懸架國內(nei) 市場產(chan) 生了很大的促進作用。我國高速公路的迅速發展和運輸量的增加以及對高性能客車的需求,都對汽車的操縱穩定性、平順性、安全性提出了更高的要求,空氣懸架客車將逐漸得到廣泛的應用。此外,重型汽車對路麵破壞機理的研究及認識進一步加深,政府對高速公路養(yang) 護的重視,2004年6月國家治理限製超載政策的出台,使空氣懸架在重型車市場的應用也正在進一步擴大,為(wei) 適應高速公路運輸的需要,高級客車和重型載貨車都必須使用空氣懸架。?
高級客車市場的快速發展將大大拉動空氣懸架產(chan) 品的需求增長。近幾年,空氣懸架的需求主要是與(yu) 高等級客車的銷售量直接相關(guan) ,2002年高級客車銷售量為(wei) 4 000輛左右,2003年突破6 000輛,據統計高級客車的需求以每年15%的速度增長。根據國家汽車行業(ye) “十五”規劃要求,我國的客車將“重點發展適應高速公路需要的大中型客車、專(zhuan) 用客車底盤及關(guan) 鍵總成”並“根據市場需求適當發展高檔旅遊客車”。專(zhuan) 家預測,2005年大中型客車年需求量為(wei) 7.7萬(wan) ~8.2萬(wan) 輛(其中大型客車為(wei) 3.1萬(wan) ~3.4萬(wan) 輛,中型客車為(wei) 4.6萬(wan) ~4.8萬(wan) 輛)。2004年,交通部頒布實施《營運客車類型劃分及等級評定》(JT/T 325-2004)行業(ye) 標準,新頒布實施的標準裏麵對大中型客車配置懸架類型作了規定,其中高級大中型客車必須采用空氣懸架。這為(wei) 空氣懸架產(chan) 品的推廣使用創造了一個(ge) 良好的外部環境。?
載貨汽車必將成為(wei) 空氣懸架市場的支撐點。根據國家汽車行業(ye) “十五”規劃要求,載貨汽車的重點是發展重型載貨汽車。專(zhuan) 家預測,2005年重型載貨汽車年需求將達35萬(wan) ~38萬(wan) 輛。僅(jin) 從(cong) 東(dong) 風汽車有限公司2002年4月公開發布的2004~2007年中期事業(ye) 計劃來分析,預計未來幾年“東(dong) 風有限”係列商用車的空氣懸架配置數量約在15 000~30 000套規模;一汽集團的係列商用車的空氣懸架配置數量也大約不低於(yu) 此數量。綜合分析預測,預計2005年全年在國家宏觀產(chan) 業(ye) 政策引導下,適應高速公路需要的大中型客車、高檔旅遊客車,使用空氣懸架彈簧的配置率將會(hui) 較快地增長,其中大型客車占年產(chan) 量30%比例,中型客車占5%比例,將有10 000~12 000輛客車采用空氣懸架彈簧;?重型載貨汽車預計有5%~10%的比例,即20 000~40 000輛將采用空氣懸架係統。?
5、我國空氣懸架的研發現狀及對策思考
以空氣彈簧懸架取代傳(chuan) 統的鋼板彈簧懸架,既是必然趨勢,也是現實的客觀要求。目前,擺在國內(nei) 商用車廠商麵前的形勢是:誰先掌握了汽車空氣懸架的開發技術 ,誰領先開發出配置空氣懸架的成熟車型,誰就掌握了今後若幹年內(nei) 商用車市場的先機和主動。因此,對於(yu) 我國汽車業(ye) 界而言,空氣懸架項目不僅(jin) 僅(jin) 是一個(ge) 難得的商機,更重要的意義(yi) 在於(yu) 空氣懸架的廣泛應用可以較快提升我國商用車的檔次、技術水平和市場競爭(zheng) 力,縮短與(yu) 國外商用車的技術、等級差距,鞏固和擴大國產(chan) 商用車的市場份額。? 我國長春汽車研究所早在1957年就開始了空氣懸架技術的研究,不少高校的相關(guan) 專(zhuan) 家及研究機構多年來也做了大量富有成效的工作,並取得了許多重要研究成果。但是由於(yu) 種種原因,這些研究成果大多還停留在理論上,產(chan) 業(ye) 轉化率非常低,導致許多有價(jia) 值的研究沒能繼續堅持和深入下去。我國汽車懸架技術的研究和應用與(yu) 歐美等發達國家相比處於(yu) 明顯的落後地位。?
目前,我國在汽車懸架係統方麵,除了鋼板彈簧懸架的設計及應用比較成熟以外,其它懸架技術的應用絕大部分還處於(yu) 車型引進、仿製或直接購買(mai) 產(chan) 品階段。懸架產(chan) 品的設計開發滯後,一方麵表現在設計手段落後,計算機應力分析、動態仿真在企業(ye) 中應用還較少;另一方麵沒有建立一套完善的設計評價(jia) 體(ti) 係。在美國,由於(yu) 空氣懸架的普遍應用,已經成就了一批專(zhuan) 門從(cong) 事空氣懸架設計、製造的懸架專(zhuan) 業(ye) 公司。我國交通行業(ye) 標準《營運客車類型劃分及等級評定》已經規定,高級大、中型客車要采用空氣懸架,但既沒有一家整車廠能獨立設計出空氣懸架並成功地應用於(yu) 整車,也沒有一家懸架專(zhuan) 業(ye) 公司能夠設計出並向市場提供成熟的空氣懸架產(chan) 品。雖然我國加入WTO之後,汽車及零部件產(chan) 業(ye) 會(hui) 全麵融入全球經濟一體(ti) 化,汽車行業(ye) 可以實現全球采購,但是不能擁有懸架設計和製造的關(guan) 鍵技術,整車的市場競爭(zheng) 力肯定會(hui) 削弱。?
根據這種狀況,我國汽車零部件企業(ye) 應當抓住機遇,加快研發空氣懸架產(chan) 品。首先必須明確劃分空氣懸架係統設計開發的權限與(yu) 分工,由研發部門負責研發方向、確定係統特性參數,指定具體(ti) 的二級開發單位,實現產(chan) 品的快速研發和升級換代;其次,要從(cong) 產(chan) 品的工藝路線入手,製定合理的開發配套模式,集中於(yu) 一家公司采取“二級開發、總成集配、模塊供貨”。
最後,應摒棄狹隘的自主開發理念,積極開展與(yu) 國外強勢企業(ye) 的合資合作,加快融入空氣懸架領域的國際競爭(zheng) 、合作和發展,最終實現我國商用汽車整體(ti) 技術水平及競爭(zheng) 實力的提升。
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