徐申敏Xu Shenmin

汽車減振器調校

徐申敏
Xu Shenmin

（奇瑞新能源汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241002）

汽車操穩(wěn)性能開發(fā)中操穩(wěn)調校必不可少，其中重點為減振器調校，即調整減振器閥系使力學性能改變。通過主觀評價不同閥系方案，發(fā)現(xiàn)性能的優(yōu)缺點，逐步調整閥系規(guī)格平衡車輛的操穩(wěn)性和舒適性，獲得最佳操穩(wěn)性能。主要介紹雙筒減振器的工作原理、力學性能和調校方法，為操穩(wěn)調校提供指導。

操穩(wěn)調校；減振器調校；減振器力學性能；減振器閥系

0 引 言

汽車操縱穩(wěn)定性是指在駕駛員不感到過分緊張、疲勞的條件下，汽車能夠遵循駕駛員通過轉向系及轉向車輪給定的方向行駛，且當遭遇外界干擾時，汽車能夠抵抗干擾保持穩(wěn)定行駛的能力[1]。在汽車操穩(wěn)性能調校中最重要的是減振器調校。

汽車減振器具有衰減振動和控制姿態(tài)的作用，可以降低螺旋彈簧由路面顛簸引起的振動，將動能轉換成熱能消散掉，減振器經(jīng)過成熟調校可以平衡各方面性能優(yōu)缺點，同時兼顧操控性和舒適性，達到理想狀態(tài)。

1 減振器原理

減振器是汽車吸收振動的主要器件，當汽車行駛在顛簸路面車身進行往復運動時，減振器活塞在缸筒內(nèi)也往復運動，減振器內(nèi)油液反復從一個腔通過窄小孔隙流入另一腔，此時孔壁與油液間摩擦以及液體分子間摩擦形成阻尼力，使車架振動能量轉化為熱能，擴散至大氣中。

目前比較常見的減振器為雙筒減振器，由內(nèi)筒和外筒兩部分組成，內(nèi)部閥系由壓縮閥和復原閥組成，分別控制減振器壓縮和復原運動，如圖1[2]所示。

圖1 減振器閥系壓縮閥和復原閥示意

圖1中復原運動，活塞向上移動，活塞上腔油壓升高，流通關閉，上腔油壓通過復原閥流入下腔，由于存在活塞桿，則由上腔流入的油液不足以充滿下腔容積，使下腔存在一定真空度，進而使內(nèi)筒油液推開補償閥流入下腔進行補充。

圖1中壓縮運動，活塞向下移動，活塞下腔油壓升高，油液流經(jīng)流通閥流入活塞上腔，由于上腔活塞桿占有一部分空間，則上腔增加的容積小于下腔減小的容積，使一部分油液推開壓縮閥流入內(nèi)筒。

2 減振器力學性能

減振器性能包括外特性和內(nèi)特性，外特性是指減振器相對運動速度與阻尼力的關系，內(nèi)特性是指阻尼力與流量的關系。減振器調校過程中主要關注外特性，可以通過減振器測功臺進行測試，如圖2所示，控制不同的拉伸和復原速度。

圖2 減振器測功臺

減振器外特性速度曲線按其運行速度不同可以分為3級，如圖3所示。

圖3 減振器力學曲線

圖3中1級速度特性曲線的減振器運動速度小于0.1 m/s，此時減振器內(nèi)部工作油壓較低，不足以使壓縮閥及復原閥打開，油液主要通過節(jié)流閥片上的常通孔（槽口縫隙）流動，并且流量隨著閥片縫隙孔面積變化而變化。通過調整節(jié)流閥片常通孔大小使工作速度保持一定（流量恒定），則節(jié)流閥開槽數(shù)量、槽口寬度和節(jié)流閥片厚度決定阻尼力大小，液壓油經(jīng)過常通孔節(jié)流，節(jié)流口流量面積越大，阻尼力越小。此階段對應車輛的初始側傾控制、中心區(qū)響應、路面過濾能力，具有小激勵下的柔和感。

圖3中2級速度特性曲線的減振器運動速度為0.1～0.6 m/s，此時減振器內(nèi)部工作油壓較高，使復原閥及壓縮閥片打開，隨著閥片產(chǎn)生彈性變形其開度增大（閥片式結構的閥），油液不僅通過常通孔，也通過增大開度的節(jié)流孔流動。當工作速度保持一定（流量恒定）時，閥片閥口開度對減振器阻力起主要作用，槽口縫隙及大常通孔（活塞或壓縮閥體上的孔）大小對減振器阻尼力影響較小。隨著節(jié)流片和調節(jié)片彎曲變形，閥片厚度和剛度發(fā)生變化，厚度越厚、剛度越大，則阻尼力越大。此階段對應車輛中等沖擊下衰減控制、非中心區(qū)車輛響應和車身姿態(tài)控制。

圖3中3級速度特性曲線的減振器運動速度大于0.6 m/s，此時減振器內(nèi)部工作油壓很高，使復原閥或壓縮閥片打開到最大限度（被限位），閥口開度對減振器阻尼力起次要作用，大常通孔（活塞或壓縮閥體上的孔）對減振器阻尼力起主導作用。此時閥片開口至最大，活塞孔節(jié)流產(chǎn)生高速阻尼力，可通過活塞或閥體上的孔徑和孔數(shù)進行調節(jié)，閥體孔面積越大產(chǎn)生的阻尼力越小。此階段對應車輛大沖擊下的隔離感、車身受到大激勵時車身控制、極限操控時車身姿態(tài)控制，主要影響車輪跳動的約束以及車輪快速經(jīng)過大路面起伏時的車身姿態(tài)。

3 減振器調校

汽車底盤調校順序依次為輪胎、彈簧、穩(wěn)定桿、減振器和襯套等，其中減振器調校時間最長，主要調整閥系組合并關注力學性能變化，不同閥系組合的實車表現(xiàn)完全不一致。減振器閥系包括彈簧式、閥片式、閥片彈簧式等[3]，本文主要介紹閥片式復原閥調校方法，其閥系主要包括活塞、節(jié)流、閥片、墊片、臺階、高速墊片等，如圖4所示。至于壓縮閥的各調校方法比較類似，通常不改變補償，只調整壓縮部分。

在減振器調校開始階段，通過調整多組閥系參數(shù)得出不同力學性能的可調減振器，并進行實車對比，尋找較優(yōu)組合，之后在此基礎上按照每次只調校1～2個閥系原則逐步進行，最后通過反復調校和主觀評價，達到實車最佳表現(xiàn)。

圖4 復原閥系組成

1）調校活塞

活塞處在復原閥系中間位置，連接復原和流通，主要調整內(nèi)部活塞孔的大小和數(shù)目改變油液流量，內(nèi)外兩側臺階高度基本固定，通常復原臺階比流通臺階高，例如0.62/0.92（56.65），0.62 mm為活塞背面（流通）臺階高度，0.92 mm為活塞正面（復原）臺階高度，56.65 m3為流量大小。

通?；钊谡麄€調校開始階段進行調整，通過調校油液流量大小尋找合適力值曲線，可調范圍小，優(yōu)選流量最大的活塞，主要影響3級特性曲線。

2）調校高速墊片

高速墊片處在活塞正面第一個位置，厚度為固定值，主要調整其外徑大小，外徑越大，則能夠堵住的活塞孔面積越大，由活塞流出的油液流量越小，3級特性曲線越大。

調校高速墊片時，通過在流量最大的活塞上逐步調整外徑尺寸改變流量大小，優(yōu)選小外徑方案與活塞配合，使流量最大化。例如，某復原高速墊片型號為Φ10×Φ15.5-0.6（50.3），其中內(nèi)徑10 mm為活塞桿直徑固定值，外徑為15.5 mm，厚度為0.6 mm，流量為50.3 m3，如果增大內(nèi)徑至Φ10×Φ20-0.6（13.7），則流量減少至13.7 m3。

3）調校復原墊片

復原閥墊片位于高速墊片之后，調校過程中被稱為臺階高低，外徑基本固定且比較小，主要調校厚度大小，厚度越薄，則臺階變低，兩側閥片容易貼合使變形量減小，中速拐點上升，主要影響2級、3級特性曲線。例如，某復原墊片型號為Φ10×Φ16-0.15，其中內(nèi)徑尺寸為10 mm，外徑為16 mm，厚度為0.15 mm，經(jīng)過調校變?yōu)棣?0×Φ16-0.3，厚度增加至0.3 mm。

4）調校節(jié)流閥片

節(jié)流閥片位于復原閥墊片之后，外徑尺寸與活塞復原通道外徑一致，節(jié)流閥片上有很多槽口供油液流出，主要通過調整開槽口數(shù)量改變節(jié)流量，節(jié)流調整范圍大，可調數(shù)目多，通常對于整車路感優(yōu)化有很大提升，主要影響1級特性曲線。例如，某節(jié)流閥片型號為3×0.4-0.2（0.24）-Φ24，其具有3個0.4 mm槽口，厚度為0.2 mm，流量為0.24 m3，直徑為24 mm，經(jīng)過調校后為15×0.9-0.2（2.72）-Φ24，具有15個0.9 mm槽口，流量增加至2.72 m3。

5）調校復原閥片

復原閥片位于節(jié)流閥片之后，通常由多個不同外徑、不同厚度的閥片組成，最少為3片，最多為10多片，閥片堆疊方式有寶塔型或三明治型。調校過程主要針對閥片外徑和厚度，通過不同組合方式實現(xiàn)不同的閥片剛度，常用厚度為0.15、0.2、0.25 mm，常用外徑為18、20、22 mm，主要影響2級、3級特性曲線。例如，某復原閥片型號為Φ10×Φ24-0.15，其中內(nèi)徑為10 mm，外徑為24 mm，厚度為0.15 mm，經(jīng)過調校后為Φ10×Φ18-0.4，外徑變?yōu)?8 mm，厚度變?yōu)?.4 mm。

6）調校墊片

墊片位于閥片之后，與限位器貼合，調校過程中被稱為支點，其厚度基本不變，主要調校外徑大小，外徑越大，則其余閥片圍繞支點不容易變形，且3級特性曲線的復原力越大。如果支點影響效果明顯，曲線復原力會有大幅度變化。例如，某墊片型號為Φ10×Φ14-0.5，其內(nèi)徑為10 mm，外徑為4 mm，厚度為0.5 mm，經(jīng)過調校后為Φ10×Φ16-0.5，外徑變?yōu)?6 mm。

活塞背面流通部分與復原調整方法類似，主要調整節(jié)流和閥片組合，使1級、2級和3級特性曲線對應調整。

減振器不同運行速度與整車行駛表現(xiàn)關系見表1。

表1 整車表現(xiàn)與減振器運行速度對照

續(xù)表1

4 結束語

本文描述了雙筒減振器的工作原理、力學性能、閥系結構和調校方法，重點介紹減振器內(nèi)部活塞、墊片、臺階、節(jié)流、閥片和支點對力學性能的影響，為后續(xù)減振器調校工作提供指導。

[1]余志生.汽車理論[M].5版.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]王望予.汽車設計[M].4版.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[3]王義偉.常見減振器閥系的調校研究[J].北京汽車，2020（2）：52-54.

2022-08-05

1002-4581（2022）06-0017-04

U463.33+5.1

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2022.06.005