底盤調試中的減振器調試

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態性能要求各不相同，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，都會減低其舒適性，改善汽車的舒適性又會使其操縱性下降，如何在這兩者之間找到一個平衡點，來滿足客戶的實際需求，是汽車底盤動態性能調試工作的關鍵。汽車底盤動態性能調試是通過對整車的底盤硬點，輪胎參數，彈簧剛度、穩定桿剛度，減振器阻尼，襯套硬度以及轉向系統等進行優化匹配，以提升汽車行駛性能的設計工作。在底盤調試過程中，減振器的調試是整個底盤動態性能匹配一個非常關鍵的環節。

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沖擊力很大，駕駛員或乘客會感到極度的不適。除輪胎之外，彈簧也會起到緩沖沖擊的作用，但彈簧受到沖擊后還會產生振動，不消除振動就仍得不到良好的乘坐舒適性。因此，為加速汽車振動的衰減，改善其行駛平順性，大多數汽車懸架都安裝有減振器，并且減振器和彈簧是并聯安裝的。

在實際的駕駛中，我們可以發現：在未安裝減振器車體的振動中，其振動將持續很長時間都得不到衰減，而安裝了減振器車體的振動，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，提高車輛乘坐舒適性而設計的，但其功能不僅僅是衰減振動，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、剎車或拐彎時車輛姿態的變化，改善輪胎接地性，抑制車輛高速行駛跳動等。

圖1 減振器功能示意圖

2 減振器的結構和原理

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。其結構一般是由四個閥和兩個缸筒組成。四個閥即壓縮閥、伸張閥、流通閥和補償閥；兩個缸筒即工作缸筒和儲油缸筒。

2.1 減振器作用原理

當車架與車橋作往復運動時，減振器中的活塞在缸筒里也作往復運動，減振器油液反復地從一個缸筒通過閥系節流孔或閥門流入另一個缸筒。此時，具有粘性的油液之間的內摩擦以及其與孔壁的摩擦便產生流體阻力，即減振器阻尼力。于是，車輛的動能就轉化為減振器的熱能，使振動得到衰減，而產生的熱能也被油液和殼體所吸收，散發到空氣中。

2.2 減振器阻尼力

減速器阻尼力大小隨著汽車振動速度的增減而增減，在做往復運動時有如下要求：

（1）在懸架壓縮行程時，阻尼力應較小，便于彈簧充分吸收振動能量，緩沖沖擊。

（2）在懸架伸張行程時，阻尼力應較大，促使彈簧振動迅速衰減，提高舒適性。

（3）在壓縮或伸張行程時，如果車架和車橋相對速度過大時，減振器應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。

2.3 雙向作用筒式減振器閥系總成結構

雙向作用筒式減振器閥系總成結構（如圖2所示），其原理描述如下：

（1）復原行程主要由復原閥產生復原阻尼力。

（2）壓縮行程主要由壓縮閥產生壓縮阻尼力。

（3）阻尼力隨著減振器往復運行速度的變化而變化，我們可以使用減振器測試試驗臺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 減振器測試試驗臺DMS

圖4 減振器阻尼力外特性曲線-示功圖

3 減振器的調試及實車評價

3.1 車輛主觀評價及減振器測試

車輛主觀評價項目主要有操縱性、轉向性和舒適性三方面性能的評價。考慮到調試車輛原有的操縱性和轉向性已基本達到了設定的目標，在減振器的調試過程中，我們主要關注舒適性的改善和提升。

在汽車底盤性能調試中，車輛的主觀評價非常關鍵，通過對調試前后主觀評價的對比，找出底盤動態性能的差異，得到車輛狀態變化規律，并結合客觀的測試數據選擇正確的調試策略和方案，制定合理的調試目標，最終達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試過程的描述，對整個減振器調試的方法進行介紹。對調試車輛舒適性原有的主觀評價：小沖擊時跳動過多；大沖擊時沖擊過硬，缺少緩沖保護；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據，如圖5所示。

圖5 減振器初始阻尼力測試

3.2 減振器調試策略

通過對調試車輛的主觀評價并結合減振器的初始測試數據，擬采用以下的調試策略：

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

（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 減振器調試方案

減振器閥系組件的種類不同、規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，調整墊片、調整墊圈的厚度或外徑可調節閥系總成的預緊力，從而影響了減振器的阻尼力；節流閥片的槽數、槽寬、厚度會影響減振器低速振動時的阻尼力；阻尼閥片的厚度、組合片數對減振器中、高速振動時的阻尼力均有貢獻；而減振器高速振動的阻尼力則主要與閥座的孔數、孔徑有關。綜上所述，根據已擬定的調試策略，減振器采用如下的調試方案：

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

（2）壓縮阻尼片—減小厚度或減少組合片數；壓縮閥座-增加孔數或增大孔徑。

由此可見，改變減振器某一速度段的阻尼力，同時有幾種不同的可供選擇的調試方法，對于全部速度段的阻尼力調試，則更加具有多種不同的組合方案。因此，擁有一定的調試經驗，對阻尼力調試結果進行準確預判，才能更好地完成減振器的調試。

一般來說，在減振器調試的初始階段，可以一次性調整閥系中的多個參數，通過幾組不同方案的閥系結構的實車對比評價，找出較優的閥系組合。之后，在此閥系組合的基礎上，按照每次調試試驗只更改一至二個閥系參數的原則逐步進行。最后，通過反復的調試試驗和實車評價，獲得車輛操縱性不降低又擁有最佳舒適性的閥系組合，以滿足預定的目標值。

3.4 減振器阻尼力調試

減振器的調試是一個較為繁瑣的過程，有許多意外的因素會對實際的結果產生干擾，不利于得到正確的數據或評價結果。我們在減振器的調試過程中，應小心謹慎并盡可能地遵循同一流程，避免出現不必要的差錯。例如，每次調試時，彈簧的預緊力應保持一致；各閥系組件應正確、有序地裝配；閥片表面應保持清潔；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，會極易造成減振器的意外損壞，或使其在不正常的狀態下工作，這樣也就得不到理想的測試和評價結果。

經過多次反復的減振器調試試驗，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 減振器實車評價

將調試好的減振器安裝到試驗車輛上，進行操縱性及舒適性方面的主觀評價，與初始狀態相比，經過減振器調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。

對完成減振器調試車輛舒適性的主觀評價：在小沖擊時，只有少量的輕微跳動，在可接受的范圍內；在大沖擊時，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。

對比減振器調試前后其阻尼力特征曲線-示功圖也可發現，阻尼力特征曲線調試后（如圖8所示）比調試前（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 減振器調試前示功圖

圖8 減振器調試后示功圖

通過對汽車底盤性能的對比評價可以看出，經過減振器調試的車輛，大大提升了汽車底盤的動態性能，特別是乘坐舒適性，達到了預定的目標，滿足了客戶的需求。

4 結束語

在現代汽車的整個開發過程中，底盤性能的調試和主觀評價是必不可少的。每一款新的車型一般都要經過幾個階段的底盤調試和主觀評價，國外一般分為65%、80%、99%、100%四個主要階段。通過各個階段不斷地調試和主觀評價，將對車輛所有主觀能夠感知到的性能進行評估，發現并解決問題，最后實現汽車的操縱穩定性和乘坐舒適性的平衡，設計出具有優秀底盤動態性能的汽車。

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

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

[3]陳家瑞.汽車構造[M（]下冊）第三版.北京：機械工業出版社，2009.