采埃孚商用车独立悬架新技术

    独立悬架系统(IFS)具有安装空间小、自质量轻、同一桥的2个车轮不再相互影响等优势。自20世纪90年代以来，随着车速的提高以及乘客对舒适性要求的提高，独立前悬架系统已经成为欧洲长途客车的标准配置，北美的部分长途客车也开始配置独立悬架系统。如今， 随着我国道路条件的改善、乘客对舒适性要求的提高，国内一些客车主机厂也纷纷开始了独立悬架系统的开发应用。

    德国采埃孚集团自1998年就开始为旅游车批量提供RL 75E独立悬架系统。如今，采埃孚专为公交车研发并已批量生产的RL 75EC系列，进一步扩充了采埃孚客车双横臂独立悬架产品系列。本文重点介绍采埃孚公司用于城市公交车的RL 75EC悬架系统，以及它在卡车独立悬架系统方面的最新进展。

    采埃孚公交车独立悬架系统

    1.RL 75EC独立悬架系统的特点

    RL 75EC是采埃孚针对公交车设计开发的双横臂独立悬架系统，具备优越的运动学特性和可靠的球形铰链设计，在车桥单侧可以提供给 底盘 4个转向节点；更小的安装空间可以满足公交系统对弹性行程（与刚性桥相比）和通道宽度的要求，采用该悬架的公交车车内直行通道宽度可以达到900 mm，能满足德国交通企业协会(VDV)对公交车内部空间最严格的要求。RL 75EC具有更长的弹性行程和更小的安装空间，而且左右车轮独立跳动，可以显著改善行驶舒适性和安全性，同时可以实现更大的转向回转，整车转弯半径更小，从而确保公交车具有更好的机动性。此外，RL 75EC还具有很好的侧倾稳定性。

    RL 75EC双横臂独立悬架系统集成了采埃孚集团各分公司的研发力量，操纵、平顺和转向性能的调试由各分公司协同完成，为客户提供完整的车桥系统。采埃孚萨克斯进行 减振 性能调试；采埃孚转向系统公司进行转向系统调试；采埃孚伦福德公司进行平顺性测试及导向、转向杆系开发，包括控制臂、转向杆件和橡胶衬套刚度选择；采埃孚帕绍公司完成整个系统的整合和验证。对于整车制造商而言，这样的研发体系具有一定优势：可以直接提供用于装配的调整测试好的系统，从而有效减少物流、装配和交易的成本。

    2.双横臂独立悬架系统的结构与设计

    双横臂布置具有出色的运动学特性。由于采用高强度的铰链，在实际使用中具有很高的可靠性，每轴单侧有不多于4个的 底盘 安装点。采埃孚RL 75EC悬架系统的主要零件包括控制臂、转向节支撑和转向拉杆。上控制臂是进行了质量优化的球墨铸铁件，它由2个分开并可互换的臂组成。转向节支撑是独立悬架的中心零件，决定着主销轴倾角，承载着整个车轮，空气弹簧、 减振 器和稳定杆也都支撑在转向节支撑上。下控制臂将轮辋连接到车身，将地面作用力传递到悬架系统，通过装在车身上的金属橡胶 轴承 隔离振动和噪声。控制臂的长度和布置决定了悬架系统的特性，从而决定了整车性能。

    中心零件转向节支撑在控制臂上的位置决定了悬架跳动时的运动学性能，它承载着轮辋、支撑着垂直 方向 的力，并引导着空气弹簧和 减振 器的运动。与乘用车车桥不同，转向时轮辋绕转向节支撑本身的 轴承 的轴线转动，从而使悬架跳动和转向摆动运动分开，从而可以进一步优化悬架，改善直线行驶性能(如车轮回正性能）。

    转向节支撑的中心环节是主销的设计。与乘用车不同，商用车独立悬架很少采用转向节通过球铰链直接连接到控制臂的方法，而是通过传统的主销 轴承 ，将轮边总成安装到中心部件转向节支撑上，控制臂通过单独的 轴承 导向。与球铰链相比，这种方法具有以下3个优点。

    ⑴能够采用与非独立悬架的卡车、客车车桥一样的轮边总成，从而使大批量生产的成本大大降低，同时技术服务的成本也会降低。

    ⑵合理的弹簧刚度，使优化的空气弹簧气囊直径最小，从而允许最大的转向角。另外，控制臂不承受垂直力，因此也不受弯折力。尽管增加了转向支柱部件，但并没有使独立前悬架的质量增加。

    ⑶通过选择合适的主销内倾角（约7°～8°），转向性能得到大大改善；减小了主销 轴承 的磨损。同时， 轮胎 摩擦半径也得到优化。

    采埃孚主销 轴承 采用径向滚针 轴承 和轴向滚子 轴承 ，从而使主销轴的摩擦力矩载荷大为减小，显著小于主销衬套轴设计产生的力矩。主销轴对应的高摩擦力矩将造成转向后车轮回正能力不足。转向轮同圆心行驶性能差，行驶稳定性不足。

    目前荷兰客车生产厂VDL(前身是DAF)生产的公交车已经开始批量采用采埃孚独立悬架系统，结束了刚性桥在其传统领域的应用。此外，采埃孚自己的测试车辆行驶试验也证实了RL 75EC的优点，同时 采埃孚也开始了独立悬架在重型卡车上的开发应用。

    采埃孚独立前悬架系列

    RL 75EC是采埃孚专门用于低地板城市公交车、技术上世界领先的独立悬架系统，允许通道宽度为900 mm(为残疾人设计)。RL 75EM系列是房车独立前悬架，是在RL 75E和RL 85E系列基础上开发的。RL 75EM和RL 75EC共享除下控制臂外的所有零件。RL 75EM采用与RL 75EC相同的车轮轮轴和盘式制动器，但支柱和上控制臂则是全新设计的零件，下控制臂和支柱与控制臂间的连接 轴承 与RL 85E的设计一样。

    采埃孚IFS系统通常采用左右相同的零件设计，以减少零件的差异化。大多数支柱采用经济性较好的无型芯球墨铸铁设计。通过将支柱和控制臂间的连接进行整合，所有的控制臂都可以安装到RL 75EM/EC、RL 85E支柱的上端或下端，从而可以在不需要开发新控制臂的条件下，采用已有的模块设计部件就可以完成新的车桥设计。采埃孚目前实现的不同模块系统版本，每个零件最多允许4种设计，车桥允许8种不同设计。

    采埃孚卡车独立悬架应用展望

    独立前悬架的优点在乘用车、SUV和旅游车上已经广为证实。目前欧洲的整车厂商已开始考虑在下一代卡车上采用独立前悬架系统。卡车应用IFS具有以下优势：

    ⑴提高行驶舒适性，减少驾驶疲劳。

    ⑵提高操纵性能，增加主动安全性。

    ⑶改善转向性能。

    ⑷转向角提高，从而增加可操纵性，转弯半径更小。

    除此以外，与刚性桥相比，IFS还具有以下优点：

    ⑴增加侧倾稳定性，从而减小横向稳定杆的直径， 同时减小左、右车轮相互干涉的作用力。

    ⑵有效改善路面的保护状况。

    但是，要在柴油机驱动的卡车 底盘 上应用独立前悬架，需要克服2个困难：第一，车架纵梁宽度限制上控制臂的长度；第二，必须在 底盘 上集成一个用于安装下控制臂的副车架。基于开发和生产客车、旅游车车桥系统方面的经验，采埃孚对卡车IFS的研究已长达5年。IFS取代刚性桥的优点，以及相应的平顺性和操纵性的仿真结果和相关设计概念，采埃孚已经通过样车进行了验证。在2006德国汉诺威IAA商用车展上，采埃孚集团展示了最新开发的卡车独立悬架模块。

    试验显示，卡车重压路面的程度是乘用车的4万～6万倍。采用阻尼控制减小车轮动载能，较为有效地提高了车辆对路面的保护性能。采埃孚通过仿真分析证明，采用IFS能大大减少动态车轮载荷(全局最大值减小25％)，这一点对超载严重的国内卡车应用现状的意义尤为重要。