張來維，王海東，趙 美，唐 瑤

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

不同類型的汽車底盤動(dòng)態(tài)性能要求各不相同，比如賽車追求卓越的操縱性，高級轎車青睞優(yōu)良的舒適性和安全性，而汽車的操縱性與舒適性又是相對對立的。一般來說，為提高汽車的操縱性，都會(huì)減低其舒適性，改善汽車的舒適性又會(huì)使其操縱性下降，如何在這兩者之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，來滿足客戶的實(shí)際需求，是汽車底盤動(dòng)態(tài)性能調(diào)試工作的關(guān)鍵。汽車底盤動(dòng)態(tài)性能調(diào)試是通過對整車的底盤硬點(diǎn)，輪胎參數(shù)，彈簧剛度、穩(wěn)定桿剛度，減振器阻尼，襯套硬度以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化匹配，以提升汽車行駛性能的設(shè)計(jì)工作。在底盤調(diào)試過程中，減振器的調(diào)試是整個(gè)底盤動(dòng)態(tài)性能匹配一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

1 減振器的功能和作用

由于汽車行駛的路面不可能絕對平坦，路面對車輪的作用力往往具有沖擊性，特別在壞路面上高速行駛時(shí)沖擊力很大，駕駛員或乘客會(huì)感到極度的不適。除輪胎之外，彈簧也會(huì)起到緩沖沖擊的作用，但彈簧受到?jīng)_擊后還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，不消除振動(dòng)就仍得不到良好的乘坐舒適性。因此，為加速汽車振動(dòng)的衰減，改善其行駛平順性，大多數(shù)汽車懸架都安裝有減振器，并且減振器和彈簧是并聯(lián)安裝的。

在實(shí)際的駕駛中，我們可以發(fā)現(xiàn)：在未安裝減振器車體的振動(dòng)中，其振動(dòng)將持續(xù)很長時(shí)間都得不到衰減，而安裝了減振器車體的振動(dòng)，能迅速衰減到很小，得到較好的平順性（如圖1所示）。

減振器主要是為了衰減振動(dòng)，提高車輛乘坐舒適性而設(shè)計(jì)的，但其功能不僅僅是衰減振動(dòng)，它還可以大大改善整車的一些其他性能，如降低輪胎磨損，減小加速、剎車或拐彎時(shí)車輛姿態(tài)的變化，改善輪胎接地性，抑制車輛高速行駛跳動(dòng)等。

圖1 減振器功能示意圖

2 減振器的結(jié)構(gòu)和原理

目前，在汽車懸架中廣泛采用的是液力減振器。其中雙向作用減振器在其壓縮和伸張行程中均能起減振作用，使用最為廣泛。其結(jié)構(gòu)一般是由四個(gè)閥和兩個(gè)缸筒組成。四個(gè)閥即壓縮閥、伸張閥、流通閥和補(bǔ)償閥；兩個(gè)缸筒即工作缸筒和儲(chǔ)油缸筒。

2.1 減振器作用原理

當(dāng)車架與車橋作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，減振器中的活塞在缸筒里也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，減振器油液反復(fù)地從一個(gè)缸筒通過閥系節(jié)流孔或閥門流入另一個(gè)缸筒。此時(shí)，具有粘性的油液之間的內(nèi)摩擦以及其與孔壁的摩擦便產(chǎn)生流體阻力，即減振器阻尼力。于是，車輛的動(dòng)能就轉(zhuǎn)化為減振器的熱能，使振動(dòng)得到衰減，而產(chǎn)生的熱能也被油液和殼體所吸收，散發(fā)到空氣中。

2.2 減振器阻尼力

減速器阻尼力大小隨著汽車振動(dòng)速度的增減而增減，在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)有如下要求：

（1）在懸架壓縮行程時(shí)，阻尼力應(yīng)較小，便于彈簧充分吸收振動(dòng)能量，緩沖沖擊。

（2）在懸架伸張行程時(shí)，阻尼力應(yīng)較大，促使彈簧振動(dòng)迅速衰減，提高舒適性。

（3）在壓縮或伸張行程時(shí)，如果車架和車橋相對速度過大時(shí)，減振器應(yīng)具有通過大量油液的通道，使阻尼力維持在一定限度范圍內(nèi)。

2.3 雙向作用筒式減振器閥系總成結(jié)構(gòu)

雙向作用筒式減振器閥系總成結(jié)構(gòu)（如圖2所示），其原理描述如下：

（1）復(fù)原行程主要由復(fù)原閥產(chǎn)生復(fù)原阻尼力。

（2）壓縮行程主要由壓縮閥產(chǎn)生壓縮阻尼力。

（3）阻尼力隨著減振器往復(fù)運(yùn)行速度的變化而變化，我們可以使用減振器測試試驗(yàn)臺(tái)DMS（如圖3所示）測量得到阻尼力大小和特征曲線-示功圖（如圖4所示）。

圖2 減振器閥系總成功能示意圖

圖3 減振器測試試驗(yàn)臺(tái)DMS

圖4 減振器阻尼力外特性曲線-示功圖

3 減振器的調(diào)試及實(shí)車評價(jià)

3.1 車輛主觀評價(jià)及減振器測試

車輛主觀評價(jià)項(xiàng)目主要有操縱性、轉(zhuǎn)向性和舒適性三方面性能的評價(jià)?？紤]到調(diào)試車輛原有的操縱性和轉(zhuǎn)向性已基本達(dá)到了設(shè)定的目標(biāo)，在減振器的調(diào)試過程中，我們主要關(guān)注舒適性的改善和提升。

在汽車底盤性能調(diào)試中，車輛的主觀評價(jià)非常關(guān)鍵，通過對調(diào)試前后主觀評價(jià)的對比，找出底盤動(dòng)態(tài)性能的差異，得到車輛狀態(tài)變化規(guī)律，并結(jié)合客觀的測試數(shù)據(jù)選擇正確的調(diào)試策略和方案，制定合理的調(diào)試目標(biāo)，最終達(dá)到提升底盤綜合性能的目的。

下面通過對一輛車輛減振器調(diào)試過程的描述，對整個(gè)減振器調(diào)試的方法進(jìn)行介紹。對調(diào)試車輛舒適性原有的主觀評價(jià)：小沖擊時(shí)跳動(dòng)過多；大沖擊時(shí)沖擊過硬，缺少緩沖保護(hù)；車輛隔振差；后排舒適性差；車身俯仰控制差。

減振器初始阻尼力測試數(shù)據(jù)，如圖5所示。

圖5 減振器初始阻尼力測試

3.2 減振器調(diào)試策略

通過對調(diào)試車輛的主觀評價(jià)并結(jié)合減振器的初始測試數(shù)據(jù)，擬采用以下的調(diào)試策略：

（1）適當(dāng)增大減振器低、中速的復(fù)原阻尼力，以減少小沖擊時(shí)的跳動(dòng)；增大減振器高速的復(fù)原阻尼力，使振動(dòng)迅速衰減，以增加大沖擊時(shí)的緩沖保護(hù)。

（2）減小減振器中、高速的壓縮阻尼力，改善車身控制和舒適性。

3.3 減振器調(diào)試方案

減振器閥系組件的種類不同、規(guī)格不同對阻尼力大小的影響各不一樣。例如：彈簧的剛度或長度，調(diào)整墊片、調(diào)整墊圈的厚度或外徑可調(diào)節(jié)閥系總成的預(yù)緊力，從而影響了減振器的阻尼力；節(jié)流閥片的槽數(shù)、槽寬、厚度會(huì)影響減振器低速振動(dòng)時(shí)的阻尼力；阻尼閥片的厚度、組合片數(shù)對減振器中、高速振動(dòng)時(shí)的阻尼力均有貢獻(xiàn)；而減振器高速振動(dòng)的阻尼力則主要與閥座的孔數(shù)、孔徑有關(guān)。綜上所述，根據(jù)已擬定的調(diào)試策略，減振器采用如下的調(diào)試方案：

（1）復(fù)原節(jié)流片—減少槽數(shù)或減小槽寬；復(fù)原阻尼片-增大厚度或增加組合片數(shù)；復(fù)原閥座-減少孔數(shù)或減小孔徑。

（2）壓縮阻尼片—減小厚度或減少組合片數(shù)；壓縮閥座-增加孔數(shù)或增大孔徑。

由此可見，改變減振器某一速度段的阻尼力，同時(shí)有幾種不同的可供選擇的調(diào)試方法，對于全部速度段的阻尼力調(diào)試，則更加具有多種不同的組合方案。因此，擁有一定的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，對阻尼力調(diào)試結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)判，才能更好地完成減振器的調(diào)試。

一般來說，在減振器調(diào)試的初始階段，可以一次性調(diào)整閥系中的多個(gè)參數(shù)，通過幾組不同方案的閥系結(jié)構(gòu)的實(shí)車對比評價(jià)，找出較優(yōu)的閥系組合。之后，在此閥系組合的基礎(chǔ)上，按照每次調(diào)試試驗(yàn)只更改一至二個(gè)閥系參數(shù)的原則逐步進(jìn)行。最后，通過反復(fù)的調(diào)試試驗(yàn)和實(shí)車評價(jià)，獲得車輛操縱性不降低又擁有最佳舒適性的閥系組合，以滿足預(yù)定的目標(biāo)值。

3.4 減振器阻尼力調(diào)試

減振器的調(diào)試是一個(gè)較為繁瑣的過程，有許多意外的因素會(huì)對實(shí)際的結(jié)果產(chǎn)生干擾，不利于得到正確的數(shù)據(jù)或評價(jià)結(jié)果。我們在減振器的調(diào)試過程中，應(yīng)小心謹(jǐn)慎并盡可能地遵循同一流程，避免出現(xiàn)不必要的差錯(cuò)。例如，每次調(diào)試時(shí)，彈簧的預(yù)緊力應(yīng)保持一致；各閥系組件應(yīng)正確、有序地裝配；閥片表面應(yīng)保持清潔；閥體不能被扭曲或有缺口；減振器油液不能被污染和摻雜等。

此外，如果在減振器的有效行程不夠，或者減振器的連接固定不好時(shí)，會(huì)極易造成減振器的意外損壞，或使其在不正常的狀態(tài)下工作，這樣也就得不到理想的測試和評價(jià)結(jié)果。

經(jīng)過多次反復(fù)的減振器調(diào)試試驗(yàn)，最終得到較為理想的阻尼力力值，如圖6所示。

圖6 減振器理想阻尼力測試

3.5 減振器實(shí)車評價(jià)

將調(diào)試好的減振器安裝到試驗(yàn)車輛上，進(jìn)行操縱性及舒適性方面的主觀評價(jià)，與初始狀態(tài)相比，經(jīng)過減振器調(diào)試后的車輛具有更好的底盤性能，特別是舒適性得到了很大的提高。

對完成減振器調(diào)試車輛舒適性的主觀評價(jià)：在小沖擊時(shí)，只有少量的輕微跳動(dòng)，在可接受的范圍內(nèi)；在大沖擊時(shí)，車輛緩沖效果良好，無尖銳的沖擊感，改善了后排舒適性，提高了車身控制和隔振效果。

對比減振器調(diào)試前后其阻尼力特征曲線-示功圖也可發(fā)現(xiàn)，阻尼力特征曲線調(diào)試后（如圖8所示）比調(diào)試前（如圖7所示）變得更加圓滑飽滿，減振器具有更好的衰減振動(dòng)的作用，從而改善了汽車的乘坐舒適性，也提高汽車底盤的綜合性能。

圖7 減振器調(diào)試前示功圖

圖8 減振器調(diào)試后示功圖

通過對汽車底盤性能的對比評價(jià)可以看出，經(jīng)過減振器調(diào)試的車輛，大大提升了汽車底盤的動(dòng)態(tài)性能，特別是乘坐舒適性，達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)，滿足了客戶的需求。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)代汽車的整個(gè)開發(fā)過程中，底盤性能的調(diào)試和主觀評價(jià)是必不可少的。每一款新的車型一般都要經(jīng)過幾個(gè)階段的底盤調(diào)試和主觀評價(jià)，國外一般分為65%、80%、99%、100%四個(gè)主要階段。通過各個(gè)階段不斷地調(diào)試和主觀評價(jià)，將對車輛所有主觀能夠感知到的性能進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)并解決問題，最后實(shí)現(xiàn)汽車的操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性的平衡，設(shè)計(jì)出具有優(yōu)秀底盤動(dòng)態(tài)性能的汽車。

[1]宇野高明（日本）著.汽車行駛性能和底盤機(jī)構(gòu)[M].郝長文譯，上海：科學(xué)普及出版社,1994.

[2]耶爾森·賴姆帕爾（德）著.汽車底盤基礎(chǔ)[M].張洪欣譯，上海：科學(xué)普及出版社,1992.

[3]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M（]下冊）第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.