汽车空气悬架系统中的关键部件：空气弹簧
汽车空气悬架系统中的关键部件：空气弹簧
空气悬架系统以其独特的调节机制，通过精准控制空气弹簧内的气压，实现对车身高度及悬架刚性的灵活调整，以此来优化车辆对不同路况和驾驶情境的适应性，显著提升乘坐的舒适感受及车辆的操控性能。鉴于电动汽车相较于同级别、同尺寸的燃油车型，往往承载了更重的整车质量，且其质心位置更加偏后，加之初期启动时能够输出较大的动力扭矩，这些特性对车辆的悬架系统提出了更为严苛的挑战，要求悬架系统必须具备更高的响应速度和调节精度，以满足电动汽车独特的行驶需求。
左边是空气弹簧，车厢平稳；右边是钢板弹簧，车厢跳动明显
空气悬架系统，作为一个高度集成的复杂系统，其核心组件包括至关重要的空气弹簧、精密的空气供给单元（该单元集成了空气压缩机、高效储气罐及精密分配阀等）、先进的ECU（电子控制单元）控制器，以及一系列精密传感器（如车身高度传感器与加速度传感器等），这些传感器为系统提供实时数据支持。特别地，空气弹簧往往与可变阻尼减振器协同工作，以实现更加细腻和动态的行驶调节。
在这些核心部件中，空气压缩机与空气弹簧因其技术难度高、制造成本大，成为整个系统中价值最为突出且技术壁垒最为坚固的部分。空气压缩机负责提供稳定且充足的气源，其设计需兼顾高效能与长寿命；而空气弹簧则作为系统的关键弹性元件，其性能直接影响车辆的乘坐舒适性与操控稳定性，因此其材料选择、结构设计及制造工艺均达到了极高的技术水准。
空气弹簧，作为一种独特的弹性组件，其核心在于利用橡胶气囊内部被压缩时产生的反作用力，作为恢复弹性的主要力量。这种元件在汽车工业中占据重要地位，特别是作为空气悬架系统的关键部分。设计上，前部的空气弹簧常与减振器组合安装，以便更有效地吸收和分散行驶中的震动与冲击；而后部的空气弹簧则通常与减振器分开布置，这样的布局可能是出于空间优化、重量分布或特定性能需求的考虑。简而言之，空气弹簧通过其独特的弹性恢复机制，结合不同的安装策略，为汽车提供了更为平稳舒适的行驶体验。
空气弹簧的结构示意图
空气弹簧的核心弹性构造，其设计灵感与真空轮胎有异曲同工之妙，其结构复杂而精密，通常由五层精心组合而成：外层是耐用的外部弹性材料层，负责抵御外界冲击与磨损；紧接着是加强线层，这一层如同钢筋般坚固，大大增强了空气弹簧的承载能力和结构稳定性；再往内是中间弹性材料层，它提供了主要的弹性支撑，确保空气弹簧能够灵活响应压力变化；随后又是另一层加强线层，进一步巩固了结构的强度与耐用性；最内层则是内部弹性材料层，它直接接触并密封住充入的空气，保证了空气弹簧的密封性和气压稳定性。这五层结构紧密配合，共同构成了空气弹簧强大的弹性支撑系统。
空气弹簧的核心壁垒是囊皮的设计及工艺。囊皮作为橡胶件，其耐用性决定了空气弹簧的使用寿命。空气弹簧的反复升降，车辆所处的高低温环境变化，都对囊皮的耐久性能提出很大的挑战，其原胶及帘布材料，橡胶的配方、混炼、压延、成型、硫化、装配工艺等技术都会影响到空气悬架的使用寿命。
空气弹簧的分类
A分类_空气弹簧按气囊的结构型式可分为囊式、膜式和复合式三种：
A1 囊式空气弹簧：由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气所组成。气囊的内层用气密性好的橡胶制成，外层则用耐油橡胶制成。气囊一般做成两节，节与节之间围有钢质的腰环，以防止径向扩张和两节之间的相互摩擦。这种弹簧的弹性较好，但密封性相对复杂。
A2 膜式空气弹簧：其密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。与囊式相比，膜式空气弹簧的弹性特性曲线更为理想，刚度较小，车身自然振动频率较低，且尺寸较小，便于在车上布置，因此多用于轿车上。
A3 复合式空气弹簧：介于囊式和膜式之间的一种型式，综合了上述两种空气弹簧的优点，具有较低的弹簧刚度，但制造工艺相对复杂。
B分类_空气弹簧按腔室结构分类：单腔、双腔、三腔等
B1 单腔空气弹簧：目前市场上最主流的单腔（气室）空气弹簧，具有结构简单、成本低廉且能够满足基本需求的特点，单腔空气弹簧的核心在于其内部仅设有一个气室，这一设计使得其整体结构相对简单。通常由橡胶囊皮与金属膜片压制形成的高压气囊构成，在静载荷状态下，通过向单腔空气弹簧内充入或放出空气，可以实现车身的高度调节。当充入空气时，气囊膨胀，车身相应升高；反之，当放出空气时，气囊收缩，车身降低。然而，由于单腔空气弹簧内部只有一个气室，且充放气过程中其内部受力面积并没有太大变化，因此这一操作并不会引起弹簧刚度的大范围变化。
实车上的前/后空气弹簧结构存在差异。
前（单腔）空气弹簧滑柱总成主要由上顶座总成、扣压环、气囊、铝护筒、防尘罩、活塞、缓冲块、密封盖、减振器等部件组成，其中前空气弹簧与减振器进行合装。
后（单腔）空气弹簧总成主要由轴承座、上座、活塞、扣压环、铝护筒、下座、气囊、防尘罩等部件组成，其中后空气弹簧与减振器通常分开布置，也有少数车型采用后空气弹簧滑柱总成形式。
B2 双腔空气弹簧：空气弹簧内设有主和副两个腔室，两个腔室之间设有唯一通道由电磁阀控制开通和封闭。当通道打开时，主腔室和副腔室连通，有效工作腔容积是主、副两腔室的容积之和，较大容积带来较“软”的悬架，此为低刚度模式；当通道被封闭时，副腔室不再是有效工作腔，有效工作腔容积只是主腔室容积，较小的容积带来较“硬”的悬架，此为高刚度模式。通常双腔空气悬架的高刚度和低刚度模式存在40~50%的刚度差异。
目前搭载了双腔空悬的已面世车型确实包括小鹏G9、极氪009ME、领克09EMP、沃尔沃EM90、第二代保时捷卡宴、2020款宝马X5（选装）以及保时捷2022款Macan系列等。这些车型在底盘悬挂系统上采用了更为高级的双腔空气悬架技术，为驾乘者提供了更为卓越的舒适性和操控性。
在紧急制动的情况下，前轴的空气弹簧可以迅速调整为高刚度模式，这种调整能够有效抑制车身因惯性而过度前倾的“俯冲”现象，确保车辆保持更稳定的姿态，从而提升紧急制动时的安全性。同样地，在高速转弯的情境中，通过即时将空气弹簧切换至高刚度模式，车辆能够显著减少因离心力作用而产生的车身向外侧倾斜的程度。这种动态调整不仅增强了车辆的操控稳定性，还使得转弯过程更加平顺，为驾驶者提供了更高的信心和安全感。
双腔空悬与域控技术结合，可以实现多种驾驶模式，如小鹏G9的前后双腔空气弹簧，与底盘感知、中央预控、全车视觉等结合，可以在每秒进行1000次的路况扫描与200次的悬架调节，提供7种驾驶模式。
B3 三腔空气弹簧：三腔空气弹簧内部有三个腔室、两个电磁阀，可以实现四个级别的刚度。三腔空气弹簧将单腔的气室分为三个气室，获得更多不同容积的气室，与单腔或双腔空气弹簧相比，三腔空气弹簧具有更多的气室容积变化选项，从而提供了更广泛的刚度调节范围。其结构更复杂，成本更高，但综合性能更优越。
目前市场上应用三腔空气弹簧的乘用车并不多，有 2018 款保时捷 Cayenne 和 2018 年款奔驰 GLC。
随着汽车智能化浪潮的深入发展，空气悬架技术正日益与车辆的高精度感知能力相融合，这一创新使得车辆能够提前分析路况并作出主动调整，从而在确保驾驶舒适性的同时，也极大提升了操控的精准性和稳定性。半主动与主动悬架系统，特别是以空气弹簧为核心的系统，正逐渐跃升为中高端乘用车市场中备受瞩目的增值配置，引领着未来汽车悬挂技术的新风尚。
与此同时，国内供应商在空气弹簧领域的技术研发与生产能力正经历着质的飞跃，不仅缩小了与国际先进水平的差距，更在市场份额上实现了稳步扩张，为国内汽车制造业的转型升级注入了强劲动力。
诚然，空气弹簧的广泛应用也伴随着一定的挑战，如成本控制、系统复杂性以及后续维护等难题。然而，这些挑战正激励着行业内外不断探索与创新，寻求更加经济高效、易于维护的解决方案。
展望未来，随着科技的持续进步和市场需求的多样化发展，空气弹簧技术有望在更广泛的车型上实现应用，为驾驶者带来前所未有的舒适与操控体验。其作为高端、智能汽车的标志性配置之一，将在推动汽车行业向更高层次迈进的过程中发挥不可替代的作用。