汽车减振器基础知识培训

减振器基础知识培训减震器功能减震器是为了消除路面输入带来的震动而使用的。即，利用流体把弹簧的弹性能量转换成热能，使车辆运动收敛最合理化，以给驾驶者舒适感和稳定感，有助于提高行驶稳定性。[图1]减震器的功能热能释放弹簧减震器冲击能振动能热能1)抑制行驶时传达给车身(Body)的大震动，以提高乘车舒适感(RideComport)。-缓冲传达给驾驶者和乘客的冲击，以提高乘车舒适感，降低疲劳。-保护装载的货物。-延长车身寿命，防止弹簧损坏。2)抑制行驶时车轮的快速震动，以防止轮胎离开路面，从而改善行使稳定性(RideHandling)。-改善行驶稳定性及调整性。-有效地把发动机爆燃压力传达到地面，以节约燃料费用。-提高刹车效果。-延长车体各个部分的寿命，节约车的维护费用。减震器的功能2.减震器减震原理图2-1的质量M变形Xo，然后放手，那么从放手的瞬间开始质量M开始振动,在无任何阻力的情况下，受到弹簧的弹力重复做如图2-3中(I)的特定固有振动频率的周期运动。一方面，在图2-2的情况中，安装了阻尼器“C”，所以在加上同样的变形后放手，就如图2-3中(II)，随着时间振幅减少，特定的周期运动被吸收。如此，在图2-1的状态下车辆驶过突出部位，车体开始持续振动，共振引起摆动，影响乘车舒适性和驾驶稳定性。此时，若要抑制振动，则要如图2-2安装D阻尼器“C”相应的抵抗力。抑制质量M的振动的抵抗力叫做阻尼力，起生成阻尼力作用的Damper叫做减震器。[图2]阻尼力效果mXomXoKKC[2-1][2-2][2-3]3.减震器的构造减震器由产生阻尼力的活塞阀和底阀（BodyValve)，储存油和气体（空气）的气缸本体和贮存管，传达车体运动的连杆，防止内部气体或油泄漏的油封构成。而且，以活塞阀为基准，其上称作活塞上室，其下称作活塞下室，贮存管和气缸本体之间的空间叫贮存室。活塞上下室总是由油灌满，贮存室的下层以油灌满，上层以空气或气体（氮气）灌满。[图3]减震器结构连杆贮存管(基壳）油封气缸管(管)活塞阀底阀活塞上室活塞下部贮存室(空气或气体)贮存室(油)贮存油面高度进入后油面高度减小运作时油面高度变化气压回弹压缩[表1]减震器各零件主要功能分类主要功能最终组装零件结合维持Tube残余应力油封防止漏油及异物流入形成适当的油膜以便连杆顺畅地上下运动贮存止回阀（内侧△贮存）结构密封连杆导向器连杆上下运动导向器抵抗横向、纵向力活塞阀产生回弹阻尼力(检查压缩底阀功能)确保活塞上室和活塞下室之间的油道连杆上下运动导向器抵抗横向、纵向力底阀产生压缩阻尼力(检查回弹底阀功能)确保活塞下室贮存间油道贮存管防止外力导致的管变形，确保阻尼力保管贮存油吸收连杆上下移动导致的体积变化（机器空气及N2气体）释放热能4.减震器分类减震器可以根据运作原理，贮存管有否，贮存室，安装类型，分很多种。▶按照运作原理可分为:双作用式/单作用式-双作用式:在车辆回弹和压缩启动时都产生阻尼力(大部分减震器属于此类.)-单作用式:在车辆单方向启动时产生阻尼力(主要是在伸长时产生阻尼力。适用于越野车。）活塞阀(回弹时产生阻尼力)底阀（BodyValve(压缩时产生阻尼力)[4-1]双作用式[4-2]单作用式▶按有无贮存的分类:TwinTube(孪生管)/MonoTube(单管)-TwinTubeType(孪生管式):有贮存管式(我公司主打产品)-MonoTubeType(单管式):此类型无贮库管，在下部用自由活塞把25～30Bar之间的空气与油分开。与孪生管式相比，油流发生的噪音较少，阻尼力性能优良，虽轻，但在减震器下端安置了气体室，因此基本长度较长，摩擦力较大，对外部冲击较薄弱。[5-1]孪生管式[5-2]单管式高压气体自由活塞▶按贮存室的分类:油式/气体式-油式:此式在贮存室上部灌满空气，贮存室的空气与油混合引起气化。气化在快速运作或连续运作时产生，也是噪音的原因之一。-气体式:此式在贮库室上部灌满了气体（氮气），弥补了油式的缺点，产生稳定的阻尼力，噪音较少。▶按照设置类型的分类:减震器/减震支柱-减震器:此式只产生阻尼力-减震支柱:不只产生阻尼力，也是悬架结构的一部分，起着定位车轮位置的功能，适用于麦弗逊支柱式悬架。[6-1]减震器[6-2]悬架支柱1.减震器的阻尼力原理▶原理:经过阀门的系统油(减震器用油)的流动产生阻尼力-低速区间的阻尼力:Disc-s形成一定面积的缝隙，此缝隙中有油经过时产生阻尼力(用缝隙的面积控制阻尼力)-中、高速区间的阻尼力:随着活塞杆的运作速度提高，单位时间内通过活塞阀的油量增加Disc-s和与此嵌套Disc随之弯曲形成截面积，通过该截面积的量产生阻尼力(Disc-s和嵌套的Disc厚度和Disc内接触面的差异控制阻尼力）减震器性能2.减震器的阻尼力特性DF(回弹)DF(压缩)A回弹A压缩P1P2Aby-1kgfkgf㎠㎠kg/㎠kg/㎠㎠%FOFRT(EC)222755.83.838.119.71.335.2EFN/SFRT(EC)3291205.12.065.059.71.366.5分类阻尼力产生原理DF(reb)=(P1-P2)x(Apiston-Arod),P2≒-0DF(comp)=(P2-P3)xArod,P3≒+0负压产生及Looplag-Bypass-1,2油路中由于孔阻尼力（Orificedamping）产生负压-尤其由于Bypass-1的P2侧负压是Comp.Lag的主要原因⇒对策:适用气体式,增大Bypass截面积适用模型注)如上数据以1.0m/s阻尼力为基准阻尼力的产生及压力特性冲程Bypass-1Bypass-2回弹压缩P1P2P3内压曲线02468101214161820220102030405060708090100110120130140150160Length(mm)压力(kgf/㎠)20℃30℃40℃50℃60℃70℃80℃90℃100℃110℃120℃130℃140℃150℃160℃170℃内压曲线02468101214161820220102030405060708090100110120130140150160Length(mm)压力(kgf/㎠)20℃30℃40℃50℃60℃70℃80℃90℃100℃110℃120℃130℃140℃150℃160℃170℃减震器内部体积:Lmax时减震器内部总体积贮存体积:Lmax时减震器贮存体积油量及冲程(Lmax⇔Lmin)引起的体积变化油面高度:Lmax时贮库室油面高度小孔（puncture)温度:油的体积膨胀(0.008㎤/℃)，使贮存体积变成零的温度油封使用压力■内压特性主要变量[改善前]■内压特性改善效果分析[改善后]0510152025303540455000.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.31.41.51.6PISTONSPEED(m/sec)PRESSURE(kgf/㎠)阻尼力引发的管内压作用于油封的压力▶连杆导向器⇔连杆之间间隙部位的孔阻尼力导致的油封部的压力减少▶结果:维持气体密封压等减震器内部平衡压范围内的压力特性但高速运作时，阻尼力增加带来的压力提高超过孔阻尼力（OrificeDamping），所以实际P2显为减少■油封附加压力检测P1P2顶点减震器内部压力测量设备示意冲程回弹P1P2油封连杆导向器压力器REB.COMP.CLS活塞阀P1P2A(Reb)=Atube-ArodA(Comp)=ArodLVC活塞阀P1P2在回弹的行程中从活塞上室和贮库流入油产生孔阻尼力（orificedamping）引起的负压在连续压缩时产生P2负压导致的无阻尼力现象(looplag)⇒加上气体压力提升P2的绝对压力⇒贮库上部油面作用压力增加导致向Bypass-1的油压性能提高■采用气体是的Lag改善▶乘车舒适感&噪音性能的提高■降低嗖嗖声噪音嗖嗖声噪音:随着压力的降低，流体内的饱和气体气化并消失时发出的声音与阻尼力发生时的ΔP(P1-P2)的绝对值及P2负压的程度成正比⇒加上气体压力，提高P2的绝对压力⇒提高系统全体的压力，在同一阻尼力条件下抑制饱和浓度增大导致的气化DF=ΔPxAeffDFoil=(P1-P2)xArebDFgas=｛(P1+Pgas)-(P2+Pgas)｝xAreb⇒油&气体式都ΔP相同，所以阻尼力相同⇒在气体式中低压侧为“P2+Pgas”，提高饱和浓度，抑制气化(约减少10dBA)Bypass-1P2P3压力平衡改善REB.COMP.油品种类气体种类如上，低速区间和高速区间阻尼力产生及控制因素不同，导致低速区间和高速区间的阻尼力变化具有不连续性，这种不连续性称之为吹泄点。低速时油流高速时油流DiscDisc-s活塞Disc吹泄点θ随着disc缝隙的孔面积大小而变化随着disc厚度和基座阶段（seatstep）而变化随着活塞孔的孔面积大小而变化[图7]CL活塞阀的油流[图8]CL活塞阀阻尼力特性线性图压缩侧面的产生阻尼力的底阀（BodyValve），与此同理,下图表示底阀（BodyValve）的结构。[图9]CL底阀（BodyValve）的油流低阻尼力有助于乘车舒适性，所以这种特性有其好处，但在不连点上，有力的剧变，所以对乘车舒适性有不利影响。而且，在低速领域如果不产生阻尼力，则不能抑制车体的缓慢摇动，并且也不能抑制过渡性的姿态变化，所以导致剧烈震动，成为影响乘车舒适性的原因。为了解除这种不利影响，在运作速度低时，产生稳定的阻尼力，而使用添加如下极低速阀门(LowerVelocityValve)的二阶段阀门。[图10]LVC活塞阀的油流[图11]LVC活塞阀阻尼力特性线性图主V/V吹泄点副V/V吹泄点随着低速disc缝隙的孔面积大小而变化随着disc厚度和基座阶段（seatstep）而变化随着活塞孔的孔面积大小而变化随着低速度disc厚度和内部基座阶段而变化（seatstep）LVC活塞阀的油流LVC活塞阀阻尼力特性线性图随着低速disc缝隙的孔面积大小而变化随着disc厚度和基座阶段（seatstep）而变化随着活塞孔的孔面积大小而变化随着低速度disc厚度和内部基座阶段而变化（seatstep）低速时油流高速时油流副V/V吹泄点主V/V吹泄点Discθ随着disc缝隙的孔面积大小而变化随着disc厚度和基座阶段（seatstep）而变化随着活塞孔的孔面积大小而变化吹泄点▶吹泄点:从低速区间变化到高速区间时发生的不连续点.*缺点:力的剧变对乘车舒适性的不利影响。▶极低速(LVC)阀:为了消除如上缺点使用添加极低速阀门(LowerVelocityValve)的二阶段阀。CL活塞阀的油流CL活塞阀阻尼力特性线性图1.活塞阀类型[图12]活塞阀的种类阻尼阀RE型SN型CL型LVC型2.底阀（BODYVALVE）类型[图14]底阀（BodyValve）的种类RE型CL型3.阀门特性分类阀门结构优缺点阀门单纯支持形态，阻尼力散布较广主要用于商用车，逐渐被CL式替代阀门固定支持形态，阻尼力散布较窄在需要相对较高的压缩（Comp.）阻尼力时使用用于ECS用阻尼器在低速中需要高阻尼力时使用乘车舒适性、转向稳定性优秀CL-CL阀RE-RE阀□优点与CL式相比嗖嗖噪音降低(油式)□优点随着加速度档的降低引发的卡嗒卡嗒噪音减少高速运作时阀门灵敏性提高带来乘车舒适感的改善可以缩小阻尼力散布□缺点加速度档规格上限值分布高速运作时阀门灵敏性降低产生阻尼力散布□缺点产生嗖嗖噪音(油式)4.阀门(RE/CL)特性比较1)LVC阀系结构比较活塞阀组装本体阀（BodyValve）组装连杆垫圈进气弹簧固定器进气阀活塞回弹固定器下Disc下Disc-s主Disc主Disc-S固定器阀座垫圈螺母吸弹簧吸阀副.Disc5.阀结构比较孔垫圈进气弹簧固定器进气阀活塞回弹固定器固定器固定器阀垫圈副阀主阀垫圈进气弹簧吸阀本体固定器垫圈销活塞阀组装本体阀组装2)CL阀系结构比较连杆进气弹簧