空气弹簧是一种利用气体体积缩小压力增大的特性来产生弹性的弹簧。因此，它必须满足两个基本要求：一是能够承受压力而不漏气，二是能够经受变形而不破损。而这些关键性能的实现，在很大程度上依赖于乘用车空气弹簧中的一个重要部件——囊皮，它是一种呈袖管状、富有弹性的非金属零件。
乘用车空气弹簧在工作时，其囊皮包裹的气压在多个大气压之间经历剧烈波动。除此之外，囊皮还需承受悬架引起的拉伸、压缩、扭转和摆动等多方向变形，并抵御外界极端高温和低温环境的考验，以及应对空气中的臭氧、泥水、沙石等侵蚀。无疑，空气弹簧囊皮是乘用车上工作环境最为苛刻的橡胶零件之一。那么，究竟空气弹簧囊皮内部有何种构造，使其能够应对如此严峻的工作条件呢？
通常，空气弹簧的囊皮由两种主要材料构成：高分子骨架材料和高分子弹性体。骨架材料形成网状结构，能够承受因气压和变形产生的力量。而弹性体则填充在网状结构的内外部及中间，起到密封高压气体和保护骨架材料的作用。简而言之，如果空气弹簧发生爆炸，可能是因为骨架材料无法承受巨大力量而断裂；如果空气弹簧出现漏气，则可能是因为弹性体材料老化导致无法封住气体。那么，究竟是如何生产这种空气弹簧囊皮的呢？
上图展示了目前国内大多数空气弹簧囊皮供应商采用的生产工艺——层贴法。该方法先将骨架材料，即帘线，纺织成帘布，随后通过压延工艺在帘布两面涂上橡胶，制成覆胶帘布。同时，另一部分用于制作内层的橡胶被单独压成橡胶片。这两种片状材料在模具（成型毂）上卷贴成筒状，经过硫化后，形成囊皮成品。对轮胎行业有所了解的人会发现，该工艺与轮胎制造工艺有许多相似之处。
在材料方面，过去多数厂家使用天然橡胶加尼龙帘线制作空气弹簧，这种材料基本沿用于汽车轮胎。虽然这种工艺和材料都与轮胎有很大的相似度，其优点在于工艺成熟且成本低，但缺点在于使用寿命与轮胎相当。例如，很多奔驰GL和路虎发现4的车主反映空气弹簧容易漏气。
然而，对于长期使用空气悬架的乘用车车主以及业内人士来说，他们发现近几年的乘用车空气悬架故障率较低，空气弹簧的平均使用寿命可达6-8年，甚至一些车辆的空簧能使用10年而不损坏。这一现象的原因是什么呢？
这主要得益于新材料的出现——氯丁胶以及新工艺的应用——缠绕法。天然橡胶虽然是一种优秀的弹性材料，但在耐高温、耐变形和耐臭氧等方面存在缺陷。而氯丁胶是一种人工合成的高分子材料，其耐高温、耐疲劳变形和耐臭氧的能力使其使用寿命显著延长，达到天然橡胶的数倍。因此，氯丁胶在许多汽车应用上已经取代了天然橡胶，如发动机皮带、空气弹簧、门窗密封条和防尘罩等。
但是，氯丁胶的工艺相对复杂，原料保质期短且价格昂贵，比天然橡胶贵3-4倍。此外，空气弹簧工程师深知“一薄遮百丑”的道理。为了提升性能并降低成本，应尽量减少囊皮胶料的使用量，使囊皮更加轻薄。为此，需要采用最先进的囊皮制造工艺——缠绕法。这种方法能够制作出薄而有良好基本性能的囊皮。
SWAT，全称为Spiral Wound Air-sleeve Technology，即精密缠绕法技术，是由孔辉科技于2024年独家推出的全球领先囊皮制造工艺。该技术通过挤出过程使橡胶直接在芯模上成型，同时骨架材料经由编织机在芯模上精准缠绕，从而省去了传统的橡胶压延及帘线织布步骤。经过批量生产验证，精密缠绕法流程更稳定，所制产品囊皮更薄且厚度分布更为均匀。以下是采用不同工艺成型的囊皮断面及厚度的对比。
孔辉精密缠绕成型囊皮（简称SWAT）与德国威巴克囊皮，均采用了最先进的工艺制造。相较于传统工艺，二者在同种骨架材料条件下，成功实现了更薄的制作，实测厚度减少了20%-30%。此外，二者的厚度公差也大幅缩减，达到了原有水平的三倍减少，即从±0.3mm显著降至±0.1mm。这一改进显著提升了产品的精度和品质。
在寿命方面，经过多次台架及道路试验，采用孔辉科技研发的SWAT囊皮技术的空气弹簧寿命是传统工艺的2-3倍，能够在更为恶劣的工作环境中稳定运行。例如，在极氪某车型上，传统工艺制成的囊皮寿命仅能达到耐久试验寿命的1.5-2倍，而SWAT囊皮则能实现三倍耐久寿命且毫无损坏。这一突破为设计人员提供了更大的设计空间，实现了更优的性能和更大的承载能力。
在性能上，由于囊皮更为轻薄，且应用的骨架材料强度更高、模量更大，使得弹簧的迟滞性更小，对振动的吸收性能更佳，为汽车驾乘者带来更为流畅的行驶体验。耐久测试后，弹簧刚度的变化也较小。包括上汽奥迪、长安等在内的多家主机厂调校专家在采用SWAT囊皮的空簧调校后反馈，仅更换囊皮的情况下，SWAT囊皮展现出更小的迟滞性和更佳的平顺性，对高频振动的吸收也更为出色。其性能甚至能与国外同类产品相媲美。经过性能评估，各大主机厂均表示对SWAT囊皮技术充满期待，并希望尽快将其应用于自家车型。
值得一提的是，孔辉技术团队独立研发完成了所述精密缠绕工艺的关键设备。经过超过三年的努力，以及三代工艺路线的迭代，孔辉成功完成了从橡胶成型到帘线缠绕、从检测到硫化的全套设备硬件及软件的开发，实现了囊皮生产过程的稳定与高效。这一突破使得中国厂家在高品质乘用车空气弹簧囊皮工艺上首次与国外厂家站在同一水平线上，并填补了国内高端空气弹簧工艺装备领域的空白。
孔辉科技计划到2025年，将精密缠绕产线的年产能扩大至40万只。届时，更多主机厂的车型将搭载轻薄、柔软且耐用的SWAT囊皮，从中受益颇丰。
全部评论 （0）