從常見的板簧零部件,看進口卡車與國產卡車的技術差距

板簧是商用車懸架結構當中最簡單、最常用的承載零部件,即使目前很多車型都匹配了空氣懸架,但其車輛前橋依然在使用板簧。通常大家對板簧的認知就是多片簧和少片簧,多片簧承載能力強,車輛空載行駛時駕駛室太顛;少片簧重量輕、減振性更好。其實,除了數量之外,板簧裡面的學問非常多,本文就介紹一些你不瞭解的板簧知識,來討論板簧未來的發展趨勢。

第一,單片簧。只要說起“單片簧”,很多人第一反應就是安全問題,一旦斷裂車毀人亡。其實,單片簧在歐洲已經應用了很多年,例如MANTGX牽引車的前橋一直都使用單片簧,達夫中卡的後橋也使用單片簧,其減振效果與空氣懸架相當。歐洲各大商用車企業在設計和應用單片簧時已經充分考慮了斷裂之後的安全問題。其奧秘就是在單片簧後端做一個S彎處理,這個S彎的厚度比其他位置薄10%左右,是整個板簧的最薄弱點,一旦發生斷裂必然是這個位置。板簧前吊耳主要發揮承載、推力和導向等作用,後吊耳採用旋轉結構主要發揮承載作用,推力和導向作用可忽略不計。假設在S彎處發生了斷裂,板簧中間上方的限位塊會把板簧頂住繼續發揮承載作用。由於板簧前部沒有斷裂,前吊耳可以發揮推力和轉向作用,車輛依然可以正常行駛。只要司機緊急情況下處理得當,立即緩慢剎車並靠邊,就不會發生重大交通事故。

從常見的板簧零部件,看進口卡車與國產卡車的技術差距

MAN TGX車型的前橋一片簧

目前國內很多企業都在研究單片簧,其重量可以比兩片簧降重30%左右,由於客戶對單片簧安全效能的擔憂,因此一直沒有商業化推廣。特透過本文進行科普:單片簧是安全的!

從常見的板簧零部件,看進口卡車與國產卡車的技術差距

一片簧後吊耳附近的S彎薄弱點

第二,反弓板簧。在中國商用車行業,板簧都是下弧形,前後吊耳的位置高,中間與車橋固定的位置低。在大家的意識當中:一旦板簧被壓平即認為已經達到了板簧承載的極限,出現反弓(中間的位置高於前後吊耳位置)則認為即將斷裂。實際這種認識是錯誤的。在歐洲很多重卡車型都採用反弓板簧,空載的時候板簧是平直的,過載的時候板簧出現反弓。從設計理論上來講,假設板簧和前橋的騎馬螺栓去掉,板簧反弓設計也是一種穩定結構,可以防止在緊急剎車時出現嚴重的板簧S變形和車橋前後竄動,從而預防車輛出現剎車跑偏的現象。

從常見的板簧零部件,看進口卡車與國產卡車的技術差距

反弓板簧示意圖

板簧反弓設計另外一個好處是可以提高前橋的離地間隙。國內的卡車前橋都是階梯橋,中間低兩頭高,前橋就成為離地間隙最小的地方。目前賓士Arcos工程車就採用了“直梁橋+反弓板簧”的設計方案,其前橋的離地間隙已經達到了380mm。

從常見的板簧零部件,看進口卡車與國產卡車的技術差距

板簧穩定性示意圖

從常見的板簧零部件,看進口卡車與國產卡車的技術差距

賓士Arcos工程車的反弓板簧和直梁,離地間隙為380mm

由於反弓板簧的加工難度和成本並沒有增加,並且可以解決剎車跑偏和增大離地間隙,隨著國內很多商用車企業開展反弓板簧的設計研究工作,相信未來反弓板簧也會成為行業主流。

第三,100mm寬板簧。降低板簧重量、增加板簧承載能力、提升板簧減振效果最有效的方法就是增加板簧寬度,例如:賓士Arcos工程車的後橋就採用四片變截面板簧,其承載能力與國內重卡工程車的多片簧(10-13片)相當,其原因就是板簧寬度達到100mm,而國內板簧寬度主流為80mm、90mm。寬板簧的橫向剛度也得到同步增加,車輛轉彎過程當中需要板簧來承擔向心力,因此在拐彎較多的工程車使用場景將發揮重要作用。相同厚度的板簧,100mm比90mm寬的板簧重量增加11%、承載能力增加11%,如果90mm板簧要達到100mm板簧相同的承載能力,需要增加一片板簧,其重量增加為20%左右。

但板簧寬度不是你想增加就能增加的,目前重卡車架在不斷加寬,從800mm增加到850mm,甚至個別企業達到了870mm,其宣稱:寬車架有利於提升整車抗側傾能力。這個說法很難成立,車架增寬是“弊大於利”,因為整車寬度是固定的,輪胎寬度是固定的,只能壓縮懸架空間,則板簧無法安裝100mm的寬板簧,無法使用315的寬胎(目前國內主流是295的輪胎),抗側傾能力並沒有提升太多,反而還影響了其他效能。隨著中國商用車設計能力不斷提升,100mm 寬板簧將成為未來發展趨勢。

從常見的板簧零部件,看進口卡車與國產卡車的技術差距

賓士重卡後橋板簧採用100mm寬板簧

從常見的板簧零部件,看進口卡車與國產卡車的技術差距

車架、輪胎、懸架、板簧寬度的示意圖

以小見大,從板簧這一商用車行業最普通最常見的零部件上,就能看到我們與進口卡車存在的技術差距,建議國內商用車企業能沉下心來認認真真做好基礎研究工作,也希望更多使用者能瞭解和接受更多新的板簧技術。