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摘要：油气弹簧以高压气体取代传统的机械弹性元件作以高压气体为弹性介质，以油液传力密封，承载能力大。本文概述国内油气悬架系统的专利研究现状，并简要分析其专利研究趋势。
关键词：车辆工程；油气弹簧；悬架
一、油气悬架技术起源
重型车辆长期行驶以及作业于恶劣环境中，要求其能够可靠稳定地运行，因而对车辆性能要求更高。而悬架系统是车辆的重要部分，对整车性能起关键性作用。车辆平顺性的好坏主要取决于悬架系统性能的好坏，良好的悬架系统可以有效地隔离路面的振动，既保证了乘员舒适，又能使货物完好无损。然而，传统的悬架的结构相对来说比较简单，在速度不高以及道路较平坦的情况下，传统悬架可以满足平顺性能需求；但在凸凹不平路面行驶时，来自地面的冲击大，悬架不能随激励变化而相应调节，不能充分吸收振动能量，缓冲性能差，适应性不强，已经完全不能满足重型车辆的需求。
因而，为了寻求一种具有优越的工作特性的悬架以能够最大限度地改善重型车辆的行驶平顺性以及操纵稳定性，众多学者对此展开了研究，油气悬架由此应运而生[1]。油气悬架既有传统的悬架性能，又以其非线性刚度、阻尼等特点克服了传统悬架的缺点，很好地缓解路面的冲击和振动，显著地提高驾驶员的乘坐舒适性，极大程度满足了工程车辆的需求。
二、油气悬架系统的技术发展
汽车油气悬架发展经历了“被动油气弹簧-半主动油气悬架-主动油气悬架”等变化型式，其中对于“油气弹簧”阶段的研究主要集中两个方面的研究：
①对油缸结构的改进：如专利公开号CN2693505Y公开的矿用车辆油气式缓冲减振油缸[3]，该专利对油气弹簧的油缸结构进行了改进，使得其结构更简单合理、安装使用方便；专利公开号CN2853504Y公开的重型越野汽车油气弹簧，该专利将传统的单气室油气悬架结构设置为双气室油气悬架结构，正反压力气室同时工作，反压气室具有缓冲作用，有效避免主活塞与缸筒之间发生刚性撞击，降低两者碰撞的概率。
②对油气悬架油路的改进：如专利号CN1597377A公开的多轮消扭连通油气悬架，其将各个液压弹簧的缸体之间相互连通，互相影响，使得车辆通过高低不平的路面时，由于各个液压缸的相互作用，使整车仍保持水平状态，从而提高了车辆的平稳性。
对于“半主动油气悬架”阶段的研究主要集中在改变油气悬架缸的阻尼的研究，如专利号CN101349316A公开的感载变阻尼或可控感载变阻尼减震系统[2]，该减震系统采用在油气悬架上设置一个特殊结构的感载变阻尼阀或可控感载变阻尼阀，从而实现了使油液的流通阻尼可随载荷而自动变化，或者使油液的流通阻尼既可随载荷而自动变化又可由驾驶员的开关或行驶状态传感器发来的信号进行控制，从而实现对阻尼的调节；专利号CN101871502A公开的油气悬架外置机械感应式可调阻尼阀[3]，其通过对其结构进行改进，使得其无需电子控制系统便能够感知路面的激励，实现在路面大激励时处于大阻尼状态，路面小激励时处于小阻尼状态。
对于“主动油气悬架”阶段的研究主要集中在控制策略方面的研究，主要针对如何提高行驶平顺性、操纵稳定性以及安全性等。如专利号CN202463504U公开的多轴油气悬架调平装置[4]，其在车辆行驶过程中，通过高度传感器不断检测每个车轮与车身之间的高度，并通过处理器控制油泵，使得油气弹簧组件充放油，从而主动控制油气弹簧的工作缸举升与下降，进而将车辆调平，从而改善车轮对不平路面的附着，减轻车身扭转负荷和倾角，保证了车辆行驶安全。
此外，在现代节能减排、节约资源的大环境背景下，对于馈能式主动悬架的研究逐渐取代控制策略方面的研究而成为了现代研究的热点。如专利号CN103470672A公开的泵式馈能主动减振系统[5]，其将油气悬架的液压缸的两腔通过单向阀与液压马达相连，并且使得液压马达的转轴与发电机连接，从而当车辆行驶过程中，油气悬架的活塞杆往复运动，带动液压马达并驱动发电机转动，以实现振动能量的回收；并且在振动能量回收过程中，通过主动控制发电机发出电力的大小，进而使液压马达对流经的油液产生不同大小的阻力，从而主动控制油气悬架的阻尼特性。
另外，在油气悬架的基础上派生出了其它具有特别功能的悬架系统。如专利号CN2759819Y公开了一种油气悬架控制装置[6]，其以油气分离式油气弹簧为控制对象，运用电、液控制技术和传感技术，实现悬架闭锁、车体距地高度和车体极限位置调节，以及车体姿态调节（包括升降、侧倾）、车体调平等控制功能调节，最大限度地满足各种类型工程车辆的功能需求；专利号CN101387542A公开了一种基于油气悬架整车自重检测装置[7]，该装置将压力传感器设置在油气弹簧上，从而实现随时随地的测量出整车的重量；专利号CN103089887A公开的可转向油气弹簧[8]，其将转向臂设置在油气悬架的缸筒上，并通过推动转向臂实现车轮转动，从而避免了传统的转向系统与油气悬架之间运动干涉的产生，进而消除了转向系统与悬架之间干涉引起的附加转向角。
三、总结与展望
随着国内生产建设需求的增大，油气悬架必将迎来新的发展，从被动油气悬架向半主动油气悬架、主动油气悬架、主动馈能油气悬架的技术发展路线可以看出，油气悬架正沿着更加人性化、自动化、节能化的方向发展，而未来形成一种超智能化的主动油气悬架并不是不可能。
参考文献
[1]王欣，蔡福海，高顺德.车辆油气悬架技术现状与发展趋势[J].建筑机械，2007，01，：56-61.
[2]郭孔辉，感载变阻尼或可控感载变阻尼减震系统[P].中国，发明专利，ZL200810135048.8，2009，01，21.
[3]北京理工大学，油气悬架外置机械感应式可调阻尼阀[P].中国，发明专利，ZL201010215524.4，2010，10，27.
[4]长春孔辉汽车科技有限公司，多轴车辆油气悬架调平装置[P].中国，实用新型专利，ZL201120557967.1，2012，10，03.
[5] 长春孔辉汽车科技有限公司，泵式馈能主动减振系统[P].中国，发明专利，ZL201310441341.8，2013，12，25.
[6]中国人民解放军63983部队，油气悬架控制装置[P].中国，实用新型专利，ZL200420054912.9，2006，02，22.
[7]中國三江航天工业集团公司特种车辆技术中心，一种基于油气悬架整车自重检测装置及其检测方法[P].中国，发明专利申请公布说明书，ZL200810197489.0，2009，03，18.
[8] 长春孔辉汽车科技有限公司，可转向油气弹簧[P].中国，发明专利，ZL201110346618.X，2013，05，08.
关键词：车辆工程；油气弹簧；悬架
一、油气悬架技术起源
重型车辆长期行驶以及作业于恶劣环境中，要求其能够可靠稳定地运行，因而对车辆性能要求更高。而悬架系统是车辆的重要部分，对整车性能起关键性作用。车辆平顺性的好坏主要取决于悬架系统性能的好坏，良好的悬架系统可以有效地隔离路面的振动，既保证了乘员舒适，又能使货物完好无损。然而，传统的悬架的结构相对来说比较简单，在速度不高以及道路较平坦的情况下，传统悬架可以满足平顺性能需求；但在凸凹不平路面行驶时，来自地面的冲击大，悬架不能随激励变化而相应调节，不能充分吸收振动能量，缓冲性能差，适应性不强，已经完全不能满足重型车辆的需求。
因而，为了寻求一种具有优越的工作特性的悬架以能够最大限度地改善重型车辆的行驶平顺性以及操纵稳定性，众多学者对此展开了研究，油气悬架由此应运而生[1]。油气悬架既有传统的悬架性能，又以其非线性刚度、阻尼等特点克服了传统悬架的缺点，很好地缓解路面的冲击和振动，显著地提高驾驶员的乘坐舒适性，极大程度满足了工程车辆的需求。
二、油气悬架系统的技术发展
汽车油气悬架发展经历了“被动油气弹簧-半主动油气悬架-主动油气悬架”等变化型式，其中对于“油气弹簧”阶段的研究主要集中两个方面的研究：
①对油缸结构的改进：如专利公开号CN2693505Y公开的矿用车辆油气式缓冲减振油缸[3]，该专利对油气弹簧的油缸结构进行了改进，使得其结构更简单合理、安装使用方便；专利公开号CN2853504Y公开的重型越野汽车油气弹簧，该专利将传统的单气室油气悬架结构设置为双气室油气悬架结构，正反压力气室同时工作，反压气室具有缓冲作用，有效避免主活塞与缸筒之间发生刚性撞击，降低两者碰撞的概率。
②对油气悬架油路的改进：如专利号CN1597377A公开的多轮消扭连通油气悬架，其将各个液压弹簧的缸体之间相互连通，互相影响，使得车辆通过高低不平的路面时，由于各个液压缸的相互作用，使整车仍保持水平状态，从而提高了车辆的平稳性。
对于“半主动油气悬架”阶段的研究主要集中在改变油气悬架缸的阻尼的研究，如专利号CN101349316A公开的感载变阻尼或可控感载变阻尼减震系统[2]，该减震系统采用在油气悬架上设置一个特殊结构的感载变阻尼阀或可控感载变阻尼阀，从而实现了使油液的流通阻尼可随载荷而自动变化，或者使油液的流通阻尼既可随载荷而自动变化又可由驾驶员的开关或行驶状态传感器发来的信号进行控制，从而实现对阻尼的调节；专利号CN101871502A公开的油气悬架外置机械感应式可调阻尼阀[3]，其通过对其结构进行改进，使得其无需电子控制系统便能够感知路面的激励，实现在路面大激励时处于大阻尼状态，路面小激励时处于小阻尼状态。
对于“主动油气悬架”阶段的研究主要集中在控制策略方面的研究，主要针对如何提高行驶平顺性、操纵稳定性以及安全性等。如专利号CN202463504U公开的多轴油气悬架调平装置[4]，其在车辆行驶过程中，通过高度传感器不断检测每个车轮与车身之间的高度，并通过处理器控制油泵，使得油气弹簧组件充放油，从而主动控制油气弹簧的工作缸举升与下降，进而将车辆调平，从而改善车轮对不平路面的附着，减轻车身扭转负荷和倾角，保证了车辆行驶安全。
此外，在现代节能减排、节约资源的大环境背景下，对于馈能式主动悬架的研究逐渐取代控制策略方面的研究而成为了现代研究的热点。如专利号CN103470672A公开的泵式馈能主动减振系统[5]，其将油气悬架的液压缸的两腔通过单向阀与液压马达相连，并且使得液压马达的转轴与发电机连接，从而当车辆行驶过程中，油气悬架的活塞杆往复运动，带动液压马达并驱动发电机转动，以实现振动能量的回收；并且在振动能量回收过程中，通过主动控制发电机发出电力的大小，进而使液压马达对流经的油液产生不同大小的阻力，从而主动控制油气悬架的阻尼特性。
另外，在油气悬架的基础上派生出了其它具有特别功能的悬架系统。如专利号CN2759819Y公开了一种油气悬架控制装置[6]，其以油气分离式油气弹簧为控制对象，运用电、液控制技术和传感技术，实现悬架闭锁、车体距地高度和车体极限位置调节，以及车体姿态调节（包括升降、侧倾）、车体调平等控制功能调节，最大限度地满足各种类型工程车辆的功能需求；专利号CN101387542A公开了一种基于油气悬架整车自重检测装置[7]，该装置将压力传感器设置在油气弹簧上，从而实现随时随地的测量出整车的重量；专利号CN103089887A公开的可转向油气弹簧[8]，其将转向臂设置在油气悬架的缸筒上，并通过推动转向臂实现车轮转动，从而避免了传统的转向系统与油气悬架之间运动干涉的产生，进而消除了转向系统与悬架之间干涉引起的附加转向角。
三、总结与展望
随着国内生产建设需求的增大，油气悬架必将迎来新的发展，从被动油气悬架向半主动油气悬架、主动油气悬架、主动馈能油气悬架的技术发展路线可以看出，油气悬架正沿着更加人性化、自动化、节能化的方向发展，而未来形成一种超智能化的主动油气悬架并不是不可能。
参考文献
[1]王欣，蔡福海，高顺德.车辆油气悬架技术现状与发展趋势[J].建筑机械，2007，01，：56-61.
[2]郭孔辉，感载变阻尼或可控感载变阻尼减震系统[P].中国，发明专利，ZL200810135048.8，2009，01，21.
[3]北京理工大学，油气悬架外置机械感应式可调阻尼阀[P].中国，发明专利，ZL201010215524.4，2010，10，27.
[4]长春孔辉汽车科技有限公司，多轴车辆油气悬架调平装置[P].中国，实用新型专利，ZL201120557967.1，2012，10，03.
[5] 长春孔辉汽车科技有限公司，泵式馈能主动减振系统[P].中国，发明专利，ZL201310441341.8，2013，12，25.
[6]中国人民解放军63983部队，油气悬架控制装置[P].中国，实用新型专利，ZL200420054912.9，2006，02，22.
[7]中國三江航天工业集团公司特种车辆技术中心，一种基于油气悬架整车自重检测装置及其检测方法[P].中国，发明专利申请公布说明书，ZL200810197489.0，2009，03，18.
[8] 长春孔辉汽车科技有限公司，可转向油气弹簧[P].中国，发明专利，ZL201110346618.X，2013，05，08.