底盘调试中的减振器调试

张来维，王海东，赵 美，唐 瑶

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

不同类型的汽车底盘动态性能要求各不相同，比如赛车追求卓越的操纵性，高级轿车青睐优良的舒适性和安全性，而汽车的操纵性与舒适性又是相对对立的。一般来说，为提高汽车的操纵性，都会减低其舒适性，改善汽车的舒适性又会使其操纵性下降，如何在这两者之间找到一个平衡点，来满足客户的实际需求，是汽车底盘动态性能调试工作的关键。汽车底盘动态性能调试是通过对整车的底盘硬点，轮胎参数，弹簧刚度、稳定杆刚度，减振器阻尼，衬套硬度以及转向系统等进行优化匹配，以提升汽车行驶性能的设计工作。在底盘调试过程中，减振器的调试是整个底盘动态性能匹配一个非常关键的环节。

1 减振器的功能和作用

由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面对车轮的作用力往往具有冲击性，特别在坏路面上高速行驶时冲击力很大，驾驶员或乘客会感到极度的不适。除轮胎之外，弹簧也会起到缓冲冲击的作用，但弹簧受到冲击后还会产生振动，不消除振动就仍得不到良好的乘坐舒适性。因此，为加速汽车振动的衰减，改善其行驶平顺性，大多数汽车悬架都安装有减振器，并且减振器和弹簧是并联安装的。

在实际的驾驶中，我们可以发现：在未安装减振器车体的振动中，其振动将持续很长时间都得不到衰减，而安装了减振器车体的振动，能迅速衰减到很小，得到较好的平顺性（如图1所示）。

减振器主要是为了衰减振动，提高车辆乘坐舒适性而设计的，但其功能不仅仅是衰减振动，它还可以大大改善整车的一些其他性能，如降低轮胎磨损，减小加速、刹车或拐弯时车辆姿态的变化，改善轮胎接地性，抑制车辆高速行驶跳动等。

图1 减振器功能示意图

2 减振器的结构和原理

目前，在汽车悬架中广泛采用的是液力减振器。其中双向作用减振器在其压缩和伸张行程中均能起减振作用，使用最为广泛。其结构一般是由四个阀和两个缸筒组成。四个阀即压缩阀、伸张阀、流通阀和补偿阀；两个缸筒即工作缸筒和储油缸筒。

2.1 减振器作用原理

当车架与车桥作往复运动时，减振器中的活塞在缸筒里也作往复运动，减振器油液反复地从一个缸筒通过阀系节流孔或阀门流入另一个缸筒。此时，具有粘性的油液之间的内摩擦以及其与孔壁的摩擦便产生流体阻力，即减振器阻尼力。于是，车辆的动能就转化为减振器的热能，使振动得到衰减，而产生的热能也被油液和壳体所吸收，散发到空气中。

2.2 减振器阻尼力

减速器阻尼力大小随着汽车振动速度的增减而增减，在做往复运动时有如下要求：

（1）在悬架压缩行程时，阻尼力应较小，便于弹簧充分吸收振动能量，缓冲冲击。

（2）在悬架伸张行程时，阻尼力应较大，促使弹簧振动迅速衰减，提高舒适性。

（3）在压缩或伸张行程时，如果车架和车桥相对速度过大时，减振器应具有通过大量油液的通道，使阻尼力维持在一定限度范围内。

2.3 双向作用筒式减振器阀系总成结构

双向作用筒式减振器阀系总成结构（如图2所示），其原理描述如下：

（1）复原行程主要由复原阀产生复原阻尼力。

（2）压缩行程主要由压缩阀产生压缩阻尼力。

（3）阻尼力随着减振器往复运行速度的变化而变化，我们可以使用减振器测试试验台DMS（如图3所示）测量得到阻尼力大小和特征曲线-示功图（如图4所示）。

图2 减振器阀系总成功能示意图

图3 减振器测试试验台DMS

图4 减振器阻尼力外特性曲线-示功图

3 减振器的调试及实车评价

3.1 车辆主观评价及减振器测试

车辆主观评价项目主要有操纵性、转向性和舒适性三方面性能的评价。考虑到调试车辆原有的操纵性和转向性已基本达到了设定的目标，在减振器的调试过程中，我们主要关注舒适性的改善和提升。

在汽车底盘性能调试中，车辆的主观评价非常关键，通过对调试前后主观评价的对比，找出底盘动态性能的差异，得到车辆状态变化规律，并结合客观的测试数据选择正确的调试策略和方案，制定合理的调试目标，最终达到提升底盘综合性能的目的。

下面通过对一辆车辆减振器调试过程的描述，对整个减振器调试的方法进行介绍。对调试车辆舒适性原有的主观评价：小冲击时跳动过多；大冲击时冲击过硬，缺少缓冲保护；车辆隔振差；后排舒适性差；车身俯仰控制差。

减振器初始阻尼力测试数据，如图5所示。

图5 减振器初始阻尼力测试

3.2 减振器调试策略

通过对调试车辆的主观评价并结合减振器的初始测试数据，拟采用以下的调试策略：

（1）适当增大减振器低、中速的复原阻尼力，以减少小冲击时的跳动；增大减振器高速的复原阻尼力，使振动迅速衰减，以增加大冲击时的缓冲保护。

（2）减小减振器中、高速的压缩阻尼力，改善车身控制和舒适性。

3.3 减振器调试方案

减振器阀系组件的种类不同、规格不同对阻尼力大小的影响各不一样。例如：弹簧的刚度或长度，调整垫片、调整垫圈的厚度或外径可调节阀系总成的预紧力，从而影响了减振器的阻尼力；节流阀片的槽数、槽宽、厚度会影响减振器低速振动时的阻尼力；阻尼阀片的厚度、组合片数对减振器中、高速振动时的阻尼力均有贡献；而减振器高速振动的阻尼力则主要与阀座的孔数、孔径有关。综上所述，根据已拟定的调试策略，减振器采用如下的调试方案：

（1）复原节流片—减少槽数或减小槽宽；复原阻尼片-增大厚度或增加组合片数；复原阀座-减少孔数或减小孔径。

（2）压缩阻尼片—减小厚度或减少组合片数；压缩阀座-增加孔数或增大孔径。

由此可见，改变减振器某一速度段的阻尼力，同时有几种不同的可供选择的调试方法，对于全部速度段的阻尼力调试，则更加具有多种不同的组合方案。因此，拥有一定的调试经验，对阻尼力调试结果进行准确预判，才能更好地完成减振器的调试。

一般来说，在减振器调试的初始阶段，可以一次性调整阀系中的多个参数，通过几组不同方案的阀系结构的实车对比评价，找出较优的阀系组合。之后，在此阀系组合的基础上，按照每次调试试验只更改一至二个阀系参数的原则逐步进行。最后，通过反复的调试试验和实车评价，获得车辆操纵性不降低又拥有最佳舒适性的阀系组合，以满足预定的目标值。

3.4 减振器阻尼力调试

减振器的调试是一个较为繁琐的过程，有许多意外的因素会对实际的结果产生干扰，不利于得到正确的数据或评价结果。我们在减振器的调试过程中，应小心谨慎并尽可能地遵循同一流程，避免出现不必要的差错。例如，每次调试时，弹簧的预紧力应保持一致；各阀系组件应正确、有序地装配；阀片表面应保持清洁；阀体不能被扭曲或有缺口；减振器油液不能被污染和掺杂等。

此外，如果在减振器的有效行程不够，或者减振器的连接固定不好时，会极易造成减振器的意外损坏，或使其在不正常的状态下工作，这样也就得不到理想的测试和评价结果。

经过多次反复的减振器调试试验，最终得到较为理想的阻尼力力值，如图6所示。

图6 减振器理想阻尼力测试

3.5 减振器实车评价

将调试好的减振器安装到试验车辆上，进行操纵性及舒适性方面的主观评价，与初始状态相比，经过减振器调试后的车辆具有更好的底盘性能，特别是舒适性得到了很大的提高。

对完成减振器调试车辆舒适性的主观评价：在小冲击时，只有少量的轻微跳动，在可接受的范围内；在大冲击时，车辆缓冲效果良好，无尖锐的冲击感，改善了后排舒适性，提高了车身控制和隔振效果。

对比减振器调试前后其阻尼力特征曲线-示功图也可发现，阻尼力特征曲线调试后（如图8所示）比调试前（如图7所示）变得更加圆滑饱满，减振器具有更好的衰减振动的作用，从而改善了汽车的乘坐舒适性，也提高汽车底盘的综合性能。

图7 减振器调试前示功图

图8 减振器调试后示功图

通过对汽车底盘性能的对比评价可以看出，经过减振器调试的车辆，大大提升了汽车底盘的动态性能，特别是乘坐舒适性，达到了预定的目标，满足了客户的需求。

4 结束语

在现代汽车的整个开发过程中，底盘性能的调试和主观评价是必不可少的。每一款新的车型一般都要经过几个阶段的底盘调试和主观评价，国外一般分为65%、80%、99%、100%四个主要阶段。通过各个阶段不断地调试和主观评价，将对车辆所有主观能够感知到的性能进行评估，发现并解决问题，最后实现汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性的平衡，设计出具有优秀底盘动态性能的汽车。

[1]宇野高明（日本）著.汽车行驶性能和底盘机构[M].郝长文译，上海：科学普及出版社,1994.

[2]耶尔森·赖姆帕尔（德）著.汽车底盘基础[M].张洪欣译，上海：科学普及出版社,1992.

[3]陈家瑞.汽车构造[M（]下册）第三版.北京：机械工业出版社，2009.