導(dǎo)讀：空氣懸掛式是什么，有什么好處？空氣懸掛容易壞么？它的失效模式是什么？
▲圖1.理想L9之前的宣傳
一、空氣懸掛
我們首先來(lái)說(shuō)說(shuō)空氣懸架，首先我們來(lái)看一下懸掛的主要作用，是把路面作用于車(chē)輪上的各種反力及其力矩傳遞到車(chē)身和車(chē)架上，并緩沖路面的沖擊。汽車(chē)的懸掛通常分為獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛。
●獨(dú)立懸掛是每一側(cè)車(chē)輪都單獨(dú)地通過(guò)彈性元件掛在車(chē)身或車(chē)架下面。
●非獨(dú)立懸掛則是兩側(cè)的車(chē)輪都一根整體式的車(chē)橋連接。
獨(dú)立懸掛和非獨(dú)立懸掛的差別是當(dāng)一側(cè)車(chē)輪遇到突起的路面，獨(dú)立懸掛只有遇到突起路面的車(chē)輪會(huì)跳動(dòng)，另一側(cè)的車(chē)輪不受影響；而非獨(dú)立懸掛遇到突起的那一側(cè)車(chē)輪會(huì)帶動(dòng)另一側(cè)車(chē)輪跳動(dòng)。因此懸掛是汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)的核心模塊，決定了一輛汽車(chē)的乘坐舒適感和駕駛掌控感。
▲圖2.汽車(chē)懸掛系統(tǒng)的分類(lèi)
從懸架系統(tǒng)基本構(gòu)成有：
●彈性元件（各類(lèi)彈簧，緩沖作用）
●減震元件（減震器，減震作用）
●導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（控制臂等，力的傳導(dǎo)向作用）
●橫向穩(wěn)定器（橫向防傾桿等，減少車(chē)身過(guò)大側(cè)傾）
▲圖3.汽車(chē)懸掛系統(tǒng)的構(gòu)成
設(shè)計(jì)一套汽車(chē)懸掛系統(tǒng)，首先是要符合安全和壽命要求，從性能來(lái)看要解決舒適性和操穩(wěn)性的矛盾，在這里需要平衡，讓車(chē)的駕駛感覺(jué)要么偏向舒適性，要么偏向駕駛性（魚(yú)和熊掌一樣，難以兼得）。這里最大的差異在彈簧和減震器上。
●彈簧剛度大，減震器阻尼大，懸架系統(tǒng)就會(huì)偏“硬”，有利于車(chē)身姿態(tài)保持和整車(chē)彎道的支撐，就會(huì)提高整車(chē)操控性，但會(huì)犧牲舒適性。駕駛者舒服，乘坐者就會(huì)感受差一些。
●彈簧剛度小，減震器阻尼小，簧上的固有頻率越接近1Hz，車(chē)輛行駛過(guò)程中路面沖擊帶來(lái)的共振越小，從感官上懸架系統(tǒng)就會(huì)偏“軟”，整車(chē)舒適性就會(huì)提高，但是路面反饋的敏感度就降低了，整體操控穩(wěn)定性就下降了。太小的剛度會(huì)使得車(chē)輛姿態(tài)難以保證，帶來(lái)高速過(guò)彎側(cè)傾嚴(yán)重等問(wèn)題。?
主動(dòng)懸架系統(tǒng)可以讓駕駛者自由調(diào)節(jié)剛度和阻尼，根據(jù)不同時(shí)間的需求來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)和取舍。空氣懸掛采用空氣彈簧替代了金屬材質(zhì)的螺旋彈簧，電子控制系統(tǒng)通過(guò)空氣泵和電磁閥來(lái)調(diào)整空氣彈簧氣缸里的空氣量和壓力，改變空氣彈簧的硬度和彈性系數(shù)（隨意調(diào)節(jié)懸架的軟和硬）。通過(guò)調(diào)節(jié)泵入的空氣量，調(diào)節(jié)空氣彈簧氣缸活塞的行程和長(zhǎng)度，可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛底盤(pán)的升高或降低，實(shí)現(xiàn)車(chē)身底盤(pán)高低可調(diào)，實(shí)現(xiàn)舒適性和操控性的魚(yú)熊雙得。我們看到在豪華車(chē)型，普遍采用了空氣懸掛配置，有效提高了車(chē)輛的特性。
●空氣彈簧內(nèi)部充滿空氣，具備可壓縮性，遇到不平路面沖擊很多細(xì)小震動(dòng)不易通過(guò)空氣彈簧傳遞到車(chē)內(nèi)，提升行駛舒適性。
●隨著載荷的增加，空氣彈簧內(nèi)部空氣不斷被壓縮，剛度不斷變化，能夠?qū)崿F(xiàn)非線性的剛度曲線，從而提升乘坐的舒適性能。
因此被動(dòng)懸掛系統(tǒng)參數(shù)固定，主動(dòng)懸掛系統(tǒng)各參數(shù)可調(diào)。大部分家用車(chē)型都是采用了被動(dòng)懸掛系統(tǒng)，車(chē)輛設(shè)計(jì)之時(shí)必須在舒適性和操控性之間取得一個(gè)平衡，不同品牌之間底盤(pán)懸掛在成本的考慮下會(huì)做取舍，以形成與自家品牌相匹配的風(fēng)格。當(dāng)彈簧的剛度和減振器的阻尼系數(shù)中的一個(gè)參數(shù)可調(diào)，則為半主動(dòng)懸架（阻尼系數(shù)可調(diào)），有CDC阻尼連續(xù)可變系統(tǒng)和MRC電磁感應(yīng)懸掛系統(tǒng)。
而彈簧剛度、阻尼系數(shù)和長(zhǎng)度均可調(diào)則為主動(dòng)懸掛，在可變阻尼減振器的基礎(chǔ)上加上可變長(zhǎng)度的空氣彈簧，構(gòu)成空氣懸架。空氣懸架將原有的機(jī)械螺旋彈簧和被動(dòng)減振器升級(jí)為空氣彈簧+電控阻尼器之外，增加空氣供給系統(tǒng)和復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，使得空氣彈簧能夠通過(guò)簧內(nèi)氣壓的充放有效改變車(chē)身的高度以及剛度，電控減振器可以通過(guò)阻尼系數(shù)的變化來(lái)調(diào)節(jié)懸架的軟硬，兩者共同作用提升駕乘的舒適性和操控性。
▲圖5.空氣懸掛系統(tǒng)
如上圖所示，空氣懸掛系統(tǒng)的主要部件由空氣供給系統(tǒng)（壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐、分配閥）、ECU、空氣彈簧、CDC減振器、各類(lèi)傳感器以及相關(guān)配套的管路構(gòu)成。ECU接收各類(lèi)傳感器的信號(hào)，確定車(chē)身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、加速度、路面沖擊等），對(duì)底盤(pán)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。壓縮機(jī)提供空氣源，通過(guò)分配閥對(duì)于氣囊進(jìn)行充放氣進(jìn)而調(diào)整空氣彈簧的剛度以及車(chē)身的高度，通過(guò)調(diào)整CDC減振器阻尼系數(shù)的大小，從而對(duì)懸架的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。
▲圖5.空氣懸掛系統(tǒng)
空氣彈簧根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，主要分為囊式和膜式兩種。
●囊式空氣彈簧：氣囊中的封閉壓縮氣體和夾有簾部線的橡膠氣囊組成了囊式空氣彈簧（單個(gè)的或三或四節(jié)）。彈簧的彈性隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加越來(lái)越好，相反的密封性就會(huì)變差，鋼制的腰環(huán)圍在節(jié)與節(jié)中間來(lái)使中間部分，不會(huì)徑向的向外擴(kuò)張。上下蓋板密閉了氣囊，在商用車(chē)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，多用于乘用車(chē)上。
●袖筒式空氣彈簧結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，可以減少重量和裝配的復(fù)雜性。
橡膠空氣彈簧工作時(shí)，內(nèi)腔充入壓縮空氣形成一個(gè)壓縮空氣氣柱。隨著振動(dòng)載荷量的增加，彈簧的高度降低，內(nèi)腔容積減小，橡膠彈簧的剛度增加，內(nèi)腔空氣柱的有效承載面積加大，此時(shí)橡膠彈簧的承載能力增加。當(dāng)振動(dòng)載荷量減小時(shí)，橡膠彈簧的高度升高，內(nèi)腔容積增大，橡膠彈簧的剛度減小，內(nèi)腔空氣柱的有效承載面積減小，此時(shí)橡膠彈簧的承載能力減小。
▲圖6.不同的空氣彈簧
空氣彈簧在有效的行程內(nèi)的高度、內(nèi)腔容積、承載能力隨著振動(dòng)載荷的遞增與減小發(fā)生了平穩(wěn)的柔性傳遞、振幅與振動(dòng)載荷的高效控制；還可以用增、減充氣量的方法，調(diào)整彈簧的剛度和承載力的大小，還可以附設(shè)輔助氣室，實(shí)現(xiàn)自控調(diào)節(jié)。
二、空氣懸掛容易壞么？
實(shí)際上空氣懸掛隨著高級(jí)感（滿滿的逼格）而來(lái)的是高額的成本，相比傳統(tǒng)懸架，空氣式可調(diào)懸架結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，出現(xiàn)故障的幾率和頻率也會(huì)高于螺旋彈簧懸架系統(tǒng)。
▲圖7.復(fù)雜的空氣懸架系統(tǒng)
使用時(shí)間一長(zhǎng)，空氣中的水分就容易附著在橡膠層上并使橡膠層龜裂，這非常考驗(yàn)接頭和橡膠膜等部件的耐磨損能力，而且外露的橡膠本來(lái)就容易受到環(huán)境影響，出現(xiàn)老化，這個(gè)時(shí)候整個(gè)空氣懸掛系統(tǒng)就會(huì)失效，如果駕駛當(dāng)中，出現(xiàn)碎石擊穿氣囊也可能會(huì)使系統(tǒng)失效，空氣懸掛是容易壞的部件。如果系統(tǒng)出現(xiàn)失效，空氣彈簧會(huì)出現(xiàn)漏氣，那時(shí)車(chē)身會(huì)塌下來(lái)的糟糕體驗(yàn)會(huì)讓消費(fèi)者非常崩潰。
▲表1.空氣懸掛的失效模式
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