徐申敏Xu Shenmin
汽车减振器调校
徐申敏
Xu Shenmin
（奇瑞新能源汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241002）
汽车操稳性能开发中操稳调校必不可少，其中重点为减振器调校，即调整减振器阀系使力学性能改变。通过主观评价不同阀系方案，发现性能的优缺点，逐步调整阀系规格平衡车辆的操稳性和舒适性，获得最佳操稳性能。主要介绍双筒减振器的工作原理、力学性能和调校方法，为操稳调校提供指导。
操稳调校；
减振器调校；
减振器力学性能；
减振器阀系
汽车操纵稳定性是指在驾驶员不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能够遵循驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能够抵抗干扰保持稳定行驶的能力[1]。在汽车操稳性能调校中最重要的是减振器调校。
汽车减振器具有衰减振动和控制姿态的作用，可以降低螺旋弹簧由路面颠簸引起的振动，将动能转换成热能消散掉，减振器经过成熟调校可以平衡各方面性能优缺点，同时兼顾操控性和舒适性，达到理想状态。
减振器是汽车吸收振动的主要器件，当汽车行驶在颠簸路面车身进行往复运动时，减振器活塞在缸筒内也往复运动，减振器内油液反复从一个腔通过窄小孔隙流入另一腔，此时孔壁与油液间摩擦以及液体分子间摩擦形成阻尼力，使车架振动能量转化为热能，扩散至大气中。
目前比较常见的减振器为双筒减振器，由内筒和外筒两部分组成，内部阀系由压缩阀和复原阀组成，分别控制减振器压缩和复原运动，如图1[2]所示。
图1 减振器阀系压缩阀和复原阀示意
图1中复原运动，活塞向上移动，活塞上腔油压升高，流通关闭，上腔油压通过复原阀流入下腔，由于存在活塞杆，则由上腔流入的油液不足以充满下腔容积，使下腔存在一定真空度，进而使内筒油液推开补偿阀流入下腔进行补充。
图1中压缩运动，活塞向下移动，活塞下腔油压升高，油液流经流通阀流入活塞上腔，由于上腔活塞杆占有一部分空间，则上腔增加的容积小于下腔减小的容积，使一部分油液推开压缩阀流入内筒。
减振器性能包括外特性和内特性，外特性是指减振器相对运动速度与阻尼力的关系，内特性是指阻尼力与流量的关系。减振器调校过程中主要关注外特性，可以通过减振器测功台进行测试，如图2所示，控制不同的拉伸和复原速度。
图2 减振器测功台
减振器外特性速度曲线按其运行速度不同可以分为3级，如图3所示。
图3 减振器力学曲线
图3中1级速度特性曲线的减振器运动速度小于0.1 m/s，此时减振器内部工作油压较低，不足以使压缩阀及复原阀打开，油液主要通过节流阀片上的常通孔（槽口缝隙）流动，并且流量随着阀片缝隙孔面积变化而变化。通过调整节流阀片常通孔大小使工作速度保持一定（流量恒定），则节流阀开槽数量、槽口宽度和节流阀片厚度决定阻尼力大小，液压油经过常通孔节流，节流口流量面积越大，阻尼力越小。此阶段对应车辆的初始侧倾控制、中心区响应、路面过滤能力，具有小激励下的柔和感。
图3中2级速度特性曲线的减振器运动速度为0.1～0.6 m/s，此时减振器内部工作油压较高，使复原阀及压缩阀片打开，随着阀片产生弹性变形其开度增大（阀片式结构的阀），油液不仅通过常通孔，也通过增大开度的节流孔流动。当工作速度保持一定（流量恒定）时，阀片阀口开度对减振器阻力起主要作用，槽口缝隙及大常通孔（活塞或压缩阀体上的孔）大小对减振器阻尼力影响较小。随着节流片和调节片弯曲变形，阀片厚度和刚度发生变化，厚度越厚、刚度越大，则阻尼力越大。此阶段对应车辆中等冲击下衰减控制、非中心区车辆响应和车身姿态控制。
图3中3级速度特性曲线的减振器运动速度大于0.6 m/s，此时减振器内部工作油压很高，使复原阀或压缩阀片打开到最大限度（被限位），阀口开度对减振器阻尼力起次要作用，大常通孔（活塞或压缩阀体上的孔）对减振器阻尼力起主导作用。此时阀片开口至最大，活塞孔节流产生高速阻尼力，可通过活塞或阀体上的孔径和孔数进行调节，阀体孔面积越大产生的阻尼力越小。此阶段对应车辆大冲击下的隔离感、车身受到大激励时车身控制、极限操控时车身姿态控制，主要影响车轮跳动的约束以及车轮快速经过大路面起伏时的车身姿态。
汽车底盘调校顺序依次为轮胎、弹簧、稳定杆、减振器和衬套等，其中减振器调校时间最长，主要调整阀系组合并关注力学性能变化，不同阀系组合的实车表现完全不一致。减振器阀系包括弹簧式、阀片式、阀片弹簧式等[3]，本文主要介绍阀片式复原阀调校方法，其阀系主要包括活塞、节流、阀片、垫片、台阶、高速垫片等，如图4所示。至于压缩阀的各调校方法比较类似，通常不改变补偿，只调整压缩部分。
在减振器调校开始阶段，通过调整多组阀系参数得出不同力学性能的可调减振器，并进行实车对比，寻找较优组合，之后在此基础上按照每次只调校1～2个阀系原则逐步进行，最后通过反复调校和主观评价，达到实车最佳表现。
图4 复原阀系组成
1）调校活塞
活塞处在复原阀系中间位置，连接复原和流通，主要调整内部活塞孔的大小和数目改变油液流量，内外两侧台阶高度基本固定，通常复原台阶比流通台阶高，例如0.62/0.92（56.65），0.62 mm为活塞背面（流通）台阶高度，0.92 mm为活塞正面（复原）台阶高度，56.65 m³为流量大小。
通常活塞在整个调校开始阶段进行调整，通过调校油液流量大小寻找合适力值曲线，可调范围小，优选流量最大的活塞，主要影响3级特性曲线。
2）调校高速垫片
高速垫片处在活塞正面第一个位置，厚度为固定值，主要调整其外径大小，外径越大，则能够堵住的活塞孔面积越大，由活塞流出的油液流量越小，3级特性曲线越大。
调校高速垫片时，通过在流量最大的活塞上逐步调整外径尺寸改变流量大小，优选小外径方案与活塞配合，使流量最大化。例如，某复原高速垫片型号为Φ10×Φ15.5-0.6（50.3），其中内径10 mm为活塞杆直径固定值，外径为15.5 mm，厚度为0.6 mm，流量为50.3 m³，如果增大内径至Φ10×Φ20-0.6（13.7），则流量减少至13.7 m³。
3）调校复原垫片
复原阀垫片位于高速垫片之后，调校过程中被称为台阶高低，外径基本固定且比较小，主要调校厚度大小，厚度越薄，则台阶变低，两侧阀片容易贴合使变形量减小，中速拐点上升，主要影响2级、3级特性曲线。例如，某复原垫片型号为Φ10×Φ16-0.15，其中内径尺寸为10 mm，外径为16 mm，厚度为0.15 mm，经过调校变为Φ10×Φ16-0.3，厚度增加至0.3 mm。
4）调校节流阀片
节流阀片位于复原阀垫片之后，外径尺寸与活塞复原通道外径一致，节流阀片上有很多槽口供油液流出，主要通过调整开槽口数量改变节流量，节流调整范围大，可调数目多，通常对于整车路感优化有很大提升，主要影响1级特性曲线。例如，某节流阀片型号为3×0.4-0.2（0.24）-Φ24，其具有3个0.4 mm槽口，厚度为0.2 mm，流量为0.24 m³，直径为24 mm，经过调校后为15×0.9-0.2（2.72）-Φ24，具有15个0.9 mm槽口，流量增加至2.72 m³。
5）调校复原阀片
复原阀片位于节流阀片之后，通常由多个不同外径、不同厚度的阀片组成，最少为3片，最多为10多片，阀片堆叠方式有宝塔型或三明治型。调校过程主要针对阀片外径和厚度，通过不同组合方式实现不同的阀片刚度，常用厚度为0.15、0.2、0.25 mm，常用外径为18、20、22 mm，主要影响2级、3级特性曲线。例如，某复原阀片型号为Φ10×Φ24-0.15，其中内径为10 mm，外径为24 mm，厚度为0.15 mm，经过调校后为Φ10×Φ18-0.4，外径变为18 mm，厚度变为0.4 mm。
6）调校垫片
垫片位于阀片之后，与限位器贴合，调校过程中被称为支点，其厚度基本不变，主要调校外径大小，外径越大，则其余阀片围绕支点不容易变形，且3级特性曲线的复原力越大。如果支点影响效果明显，曲线复原力会有大幅度变化。例如，某垫片型号为Φ10×Φ14-0.5，其内径为10 mm，外径为4 mm，厚度为0.5 mm，经过调校后为Φ10×Φ16-0.5，外径变为16 mm。
活塞背面流通部分与复原调整方法类似，主要调整节流和阀片组合，使1级、2级和3级特性曲线对应调整。
减振器不同运行速度与整车行驶表现关系见表1。
表1 整车表现与减振器运行速度对照
续表1
本文描述了双筒减振器的工作原理、力学性能、阀系结构和调校方法，重点介绍减振器内部活塞、垫片、台阶、节流、阀片和支点对力学性能的影响，为后续减振器调校工作提供指导。
[1]余志生.汽车理论[M].5版.北京：机械工业出版社，2009.
[2]王望予.汽车设计[M].4版.北京：机械工业出版社，2004.
[3]王义伟.常见减振器阀系的调校研究[J].北京汽车，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
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