悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

发布时间:2023-09-23 作者: BB贝博官网网站

  双筒减震器相对于单筒减震器结构上将惰性气体填充在外筒,优点是在连续工作以及高速运动时能够得到稳定的阻尼力。

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  3 阻尼可调式主动减振器,以下是两种常见的通过电子操控方法和磁流体控制来实现阻尼控制的技术手段。

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  通过安装在车身上的传感器对车身状态进行监控,将信号输入ECU做处理,然后主动控制阻尼。一般有两种形式。

  到主动减震器(通过车身传感器来判断车身姿态来主动控制车身高度以及阻力大小控制),这是减震器未来的发展方向。

  通过传感器采集车身及悬架运动信号,由控制器计算得到最优阻尼力和控制电流,通过调节电磁阀电流进而调整减振器阻尼力,使得车辆操稳和舒适性提升的电控系统。>

  定义:由减振器、气囊、控制器、打气泵、传感器、电磁阀、管路等组成:控制器通过高度传感器数据判断车辆状态,控制打气泵和电磁阀工作,对气囊充放气,实现车辆高度的调整。>

  左右两侧减振器上腔、下腔和贮油腔交叉互联,提升车辆侧倾时阻尼力,进而改善车辆侧倾。

  (包括有关专业的同学)和玩车的两类朋友吧,大家可能都有一定基础,讲的太过冗杂反而不好了。身边不乏有想要了解相关知识的朋友,就说一下自己的浅见吧(有不合理的地方还望指正)。>

  与减震器并联作为悬架弹性元件(避震器),弹簧起支撑车身和缓冲的作用,而减震器衰减这些振动。如果车上只有弹簧没有减震的话,估计没人能在车上坐稳吧。附上我前两天看到的美国大叔和他没减震器的车,不要太吃惊,再壮的大叔也顶不住啊……>

  。一些能调节阻尼的减震器也是这三种基础上改进的。无论是哪种阻尼,都会具有欠阻尼,过阻尼和理想阻尼三种情况。>

  就是指阻尼值不够,减震器抑制不住弹簧,车子要上下运动好几次才能稳定下来,该状态下轮胎附着力会降低,汽车操控性能很差。相反,过阻尼就是阻尼太大了,弹簧被压缩了以后反弹困难,该状态也是应该规避的。我们一般希望将阻尼调节到

  下,在及时衰减振动的同时还能保证清晰的地面反馈,让车子控制起来更灵活。另外的话,具有双向阻尼的减震器(即在压缩时和反弹时都有阻尼效果)一般需要

  ,压缩过程主要发挥弹簧缓冲的作用,回弹时再抑制振动。接下来粗略地介绍一下这3种减震的工作原理吧。

  。看起来只有一个筒啊,为啥叫双筒结构呢?其实其内部是双层结构,这个从阻尼液流动原理图可以看出来,内部一层为主要的工作空间,外部一层为储油缸。>

  中。中间的活塞杆往下动,下腔的阻尼液就通过活塞上的阀门流向上腔,多余部分流到储油杠;活塞杆往上运动,上腔阻尼液又被压回来,欠缺的部分由储油杠补。双筒避震有四个阀门,单筒有2个阀门,多出的两个阀门就是与储油缸连接的(单筒没有储油缸)。油液分子与孔壁摩擦,因为摩擦生热(内能),将这能量损耗掉,起到减震作用。阻尼力与运动速度成比例,运动速度越快,阻尼力越大。

  :液压式避震器的发展久远,技术都已经很成熟了,成本相比来说较低,当然市场价的话不可避免的就要看你爱车的品牌了,品牌价值你懂的。因为它的内部只有阻尼液一种,更容易获得我们想要的阻尼值,且行程较大。但油压式为双筒结构散热相比单筒气压式要差,活塞面积相比单筒要小,因此最大承载力会小一些。现阶段,因为气压式减震的发展大多数车其实都使用的气压避震了。

  50 年代人们就研究出了气压式减震器。它与传统油压减震的不同之处在于多了一个气体室(一般为氮气惰性气体)。图为

  ,左侧蓝色气瓶为气体室。其他的还有部分减震器的气体室与主缸体共用,称为单筒式气压减震器,形式可能不同但原理都一样。(有没有看到上面写的内含低压气体哈哈)>

  ,气体与油液之间有一个可以活动的活塞将其分开。活塞在压缩或伸张过程由于两侧压力变化能运动。下图中蓝色部分即为气体室。>

  我认为油气结合是一种相互弥补的作用,油液(阻尼液)粘稠可以有明显效果地的衰减振动,但也反应迟钝,响应不够迅速,气体能够迅速响应但减震又会很硬,两者相结合正好刚柔并济,岂不美妙。

  现在很多车都已经用上了气压式避震器,看看你爱车的避震器上有没有写“内含低压(高压)气体”几个字。如上文提到的长安CS95,2014款长安CX20等 。竞技方面气压式减震器才是如火如荼,上到F1,下到大学生方程式,拥有非常良好品质的气压式减速器被广泛使用。

  则是以上两种减速器的改进。其是在阀门上设计了可以手动调节孔径的结构(能想象是注射器的喷嘴尺寸改变),业内所谓多档减震就是有多个挡位来调节孔径或者孔量。一般用户没事儿谁也不会去调自家阻尼,所以大多车企都是安装的单档的避震,当然这个避震也是经过严格选型,阻尼值满足规定的要求的。空气弹簧与气动避震的区别?

  能够调节车身高度的是空气弹簧,空气弹簧简单理解起来就是把弹簧换成了气囊。它的刚度(软硬)是能够准确的通过气压来调节的。它可以充气来提高刚度增加车身高度,放气减小刚度,降低车身。低趴的车身或者是改了短弹簧,或者就是它的空气弹簧故意放了气吧。

  。理论上ECU能控制它1秒内改变阻尼值一千次。没错,和你想的一样这玩意儿不是便宜货。>

  早在19世纪中叶,道路一般很差劲,那时候的马车最柔软的悬架就是采用半椭圆型的弯曲式钢板悬架,没安装别的特殊装置来提供阻尼,仅依靠弹簧钢片之间的摩擦力来提供悬架的部分减振作用,那时候的钢板悬架是这样滴,各弹簧片之间的夹紧力可通过螺栓调节:

  而后名叫Truffault的工程师在1904年发明了第一代干式摩擦减振器-即

  皮带式减振器同样属于干摩擦式减振器,跟着时间和技术的发展,液压减振器开始引入,具体是这个样子的:

  1919年杠杆l-拉臂式液压减振器在美国开始生产,其内部有可以限制油液通过的通道,从而控制减振器的阻尼,具体是这样滴:

  关于此磁流变液:1948年美国学者JacakRabinow首次发现了磁流变液的磁流变效应,即在外加磁场下,磁流变液可在短时间内(10ms)由低粘度的牛顿液体变为粘度较高的Bingham 半固体。其最大的作用机理是,在磁场作用下,铁磁颗粒沿磁力线形成链状结构,对流体流动运动产生剪切应力的作用,对外表现出粘度增大的类固体特性。无磁场作用下,磁流变液 重新再回到最初的状态,而且这一过程可以相互转换,这就是 磁流变效应。磁流变液(Magneto-rheological Fluid,MRF) 一般是由磁性微粒悬浮体(高磁导率、低矫顽力的微小磁性微粒)母液(磁性微粒悬浮的载体,低粘度、高沸点、低凝固点和较 高密度)、表面活性剂三部分所组成。磁流变液主要在桥梁、阻尼 器、阀门、工艺的研磨、制动器、汽车、建筑物、离合器、抗震等领域有所应用。因为MRF在军工、重工等领域具 有非常高的应用价值,目前为美国Lord公司垄断。而后,美国德 尔福公司与通用汽车联合攻关,在Lord公司的磁流变阻尼器基础之上,研发了汽车用的MRD系统,被称为MagnerideTM,这项技术获得了1999年度世界一百大科技成果奖。并且,通用汽车将这项技术应用在了凯迪拉克Seville STS(2002款)上,是汽车领域首次应用MRD,MRD活塞也不再是片阀组合起来的阀系,而是一团精密设计的电磁线圈。---来源于bars大佬

  这个问题和我之前回答的关于汽车上有哪些不起眼但是技术上的含金量比较高的零部件相似,所以此处直接借用原回答。

  现代主流的汽车前悬架通常为前麦弗逊或者双叉臂结构,后悬架以扭力梁或者多连杆结构为主,通常在产品研究开发初期,根据车型的定位/大小/空间布置/成本等,工程师老爷便会初步确定悬架结构及形式,不同的悬架结构及形式也就代表着减振器有不一样的老爹,它老爹可能长这样。

  :目前世面上的减振器按主动性来分可分为两类,一类是被动型减振器,一类是主动型减振器,如上图所示 。其内部结构以EX5为栗,大致如下图所示。>

  当汽车在不平坦的道路上行驶,车身会发生振动,减振器受到冲击,内部的油液会通过上图所示的阀座、阀片等通道从一个腔室被压向另一个腔室,这时孔壁与油液间的摩擦和油液内的分子间的摩擦形成了对车身振动的阻力,这种阻力即为阻尼力,由这些阀座、阀片等组成的一个小系统较做阀组,减振器压缩时由压缩阀组控制内部油液的流量,减振器拉伸时由拉伸阀组(也也叫复原阀组)控制此时的油液流量(如下图所示),孔径的大小及数量、阀片的数量和厚度等这些不同的元素组合在一起能形成不同的阀组组合,当然通过阀组的油液

  F:阻尼力;K阻尼系数恒定,由阀组等决定;V减振器速度,由车辆行驶工况决定)这时阻尼力形成的曲线如下图所示(a和b分别代表不同的减振器阀组组合)。>

  被动型减振器的优点是成本低、结构相对比较简单,开发周期短等,所以被大范围的应用于A、B级车市场(大约按30万作为分界线吧),缺点呢就是阻尼力不可变,如上图公式所示,减振器受到的冲击越大(如车辆行驶过大坎大坑时),阻尼力越大,相应的传递到乘客的阻尼力也越大,也许聪明的你会想,那我把阻尼系数调小,那么冲击大的时候阻尼力就变小了。可是呢,你有没有想过冲击小的时候阻尼力会是怎样,没错,冲击小的时候阻尼力就会变得很小,则起不到衰减振动的作用了,未解决这种矛盾,聪明的攻城师们给减振器安装了“脑子”,这种带“脑子”的减振器即为主动型减振器。

  如上图所示,为配合减振器感知环境,攻城师们在车身上安装了车身加速度传感器、车轮加速度传感器以及转角传感器(某些车型为配合空气弹簧,还加装了高度传感器),这些不同的传感器就像是减振器的“眼睛”,可以每时每刻监测路面信息的变化,一旦情况不对,赶紧撤退,“眼睛”将看到的路面信息及时传达给减振器的“脑子“ECU,ECU收到指令后经过一通系哩啪啦的计算,最后下发给减振器的控制装置,控制装置收到命令后,及时作出调整减振器内部阀系开关,控制阻尼力的大小,其阻尼力公式仍然可用上述公式:

  F:阻尼力;K阻尼系数可变,由阀组等决定;V减振器速度,由车辆行驶工况决定),只是此处的阻尼系数K可以每时每刻根据不同的指令调整,即相同的速度下,也可以产生不同的阻尼力。>

  接着简单谈一下工艺介绍吧,减振器内部结构较为复杂,零件数量多,通常减振器厂家主要负责减振器的组装及少部分零部件的生产,其它的零部件则是外协采购,这样有助于成本和时间的管控,下图为简单的被动型减振器总装工艺流程介绍。>

  成长的代价总是痛苦的,减振器也是如此,攻城师们为了能够更好的保证交到客户手中的减振器质量放心可靠,于是便对减振器设置了九九八十一个关卡,即减振器的试验过程,减振器的试验主要可分为两部分。一是在厂家出厂之前做的一些摸底台架试验,如减振器的耐久试验、密封性试验、阻尼力合不合格试验等,如果都OK,那算是可以成功通关出厂;另一部分就是汽车厂家的路试试验,减振器装在汽车上之后,汽车厂家攻城师们为了验证其可靠、耐久性,会让专门的试验工程师开着车去专门的试验场(这类试验场通常包含了客户开车过程中可能遇到的每一种路况)里来来的跑,加速减速、急加速急减速、转弯、制动、爬坡、高速、山地城市等不同驾驶模式中去考验零部件的性能。

  如上文原理介绍,当汽车在不平坦的道路上行驶,车身会发生振动,减振器受到冲击,减振器内部通过对油液的流量控制实现减振器的阻尼变化,迅速将振动能量转换为热量,这也就是为什么当你的汽车开了一段时间后,减振器的外筒会发烫的原因(切记刚停车时不要用手去摸),假如没有了减振器,你坐车就会像开船一样,前后上下摇晃,有无减振器的区别看图就知道[手动狗头]。>

  连续的振动衰减能很好的控制行驶平稳性,而减振器外部的弹簧元件和限位结构能很好的防止汽车在激烈的路面冲击时不至于被击穿,同时起到承载车身及乘客重量的使命,而内部的止位功能又可以很好的防止汽车在掉坑时轮胎不翼而飞。>

  汽车在转弯时,由于离心力的作用会产生较大的车身倾斜角。工程师通过减振器搭配前后横向稳定杆,当车身倾斜时,两侧悬架变形不等,横向稳定杆就会起到类似杠杆作用,使左右两边的弹簧变形接近一致,以减少车身的倾斜和振动,提高轿车行驶的稳定性。麦弗逊悬架的汽车在转弯时,方向盘带动转向转向机,通过转向拉杆调节车轮的角度,车轮的转动又带动减振器随之转动形成一个整体。除此外部连接的支座、衬套等结构,还能够更好的降低振动噪声。>

  减振器作为汽车上一个比较精密的零部件,同样它也比较脆弱,通常来说减振器的质保里程都不会超过10万公里,客户在使用的过程中也要学会爱护,哈哈。以上纯属白话简说,另外,涉及到减振器的设计方面同样包含了无数的学问,它需要你有工程力学、材料力学、流体力学、CAE分析、数学建模分析等完善的理论及实际经验才能明明白白的搞好一款减振器,总而言之,言而总之,难。以上就是今天所分享的拙见了,如果大家还有什么想了解的可以留言评论,说的不对的也请指出,我及时改正,图片来源网图,如有侵权及时告知,祝各位看官心情愉悦。

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