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避震器生产技术原理

编辑:宁波市镇海斯杰机械制造有限公司  时间:2018-06-06

避震器生产技术原理是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡和吸收路面冲击的能量。假如你开过避震器坏掉的车,你就可以体会车子通过每一坑洞、起伏后余波荡漾的弹跳,而避震器正是用来抑制这样的弹跳。没有避震器将无法控制弹簧的反弹,车子遇到崎岖路面时将会产生严重的弹跳,过弯时也会因为弹簧上下的震动而造成轮胎抓地力和循迹性的丧失。最理想的状况是利用避震器来把弹簧的弹跳限制在一次。



进弯和出弯时车身重量转移(Weight Transfer)的速度会影响操控的平衡,这影响会持续直到重量转移完成,而车身重量转移的速度是由避震器所控制,改变避震器在压缩和拉伸行程的速度可改变车身动量转移的速度。避震器越硬重量转移的速度越快,重量转移越快则车身子的转向反应也越快。


过弯时转动方向盘,轮胎会产生一个滑移角(Slip Angle),进而产生转向力,这力量作用在滚动中心(Roll Center)和重心(Center of Gravity),然后导致车身重量转移,车身产生滚动(Roll)。此时弯外轮的转向力会随着滑移角的增大及车身重量的转移而加大,车子在达到最大转向力及完成重量转移后会建立一个过弯姿势(Take a set),由于避震器控制重量转移的速度,因此也会影响建立过弯姿势的速度。由于转向反应对操控很重要,因此我们希望过弯姿势的建立越快越好,但也不可太快,必须有时间让车手去感觉过弯姿势的建立,并感受循迹性的极限,如果重量转移太快会让车手来不及去感觉,因此设定一个车身重量转移的速度让热车手去感觉极限的接近,并且有所反应是车辆悬吊设定时的重要课题。我们常说车队会依不同的车手而有不同的车辆设定,对悬吊系统设定来说,不同的车手由于驾驶技术和习惯的不同,对转向反应的感觉速度及反应速度也会不同,因此需要不同的悬吊设定,以求得车手的充分发挥。 


车身的重量转移变化,建立一转向力与轮胎抓地力平衡的过弯姿势,所谓的过弯极限是出现在转向力等于轮胎的抓地力。有人在入弯后会连续的转动方向盘,这实在是天大的错误,因为这会造成车身在不平衡状态下过弯,如此车手将无从去驱使车辆逼进极限,降低了过弯的速度并存在着失控的危机。过弯时应该尽量遵循所谓“一手太”原则,判定弯道角度后将方向盘一次打到定位,让车身尽速建立平衡的过弯姿势,出弯后也是一手太让转移的车身重量回复直行时的状态。若在弯中遇到突发状况则必须柔和平顺(Smooth)的修正,避免突然加剧已处于极限边缘的重量转移,让它变得不可控制,造成车身的失控。


当我们以一固定的速度压缩或拉伸避震器其所产生的阻力就称为阻尼。这阻力来自于避震器作动时,活塞会把阻尼油加压使其通过小孔径的阀门,如果改变阀门的孔径就可以改变阻尼的大小。在日本自动车规格(JASO C602)规定以作动速度0.3m/s时的阻力大小来代表避震器的性能,我们称为阻尼系数,单位为Kgf,所谓较硬的避震器就是作动时可产生比较大的阻力。当我们让避震器以非常慢的速度压缩或拉伸时,它的阻力只有来自机构内部的摩擦力,阻尼油几乎不产生阻力。但是当作动速度增加时,阻力的增加会和避震器作动速度变化率的平方成正比,也就是说作动速度增为2倍时阻力却会增为4倍。


避震器的阻力可分为压缩和回弹两部份,压缩阻力和弹簧的硬度有加成效果,作动时可增加弹簧的强度,而回弹阻力则是发生在弹簧受路面冲击压缩后的反弹行程,这也是避震器存在的最大理由,它是用来抵挡弹簧压缩后再将轮胎压回地面的力量,减缓反弹的冲击并保持车辆的平稳。一般道路用的避震器,吸震行程的阻力通常远小于回弹行程,因为吸震行程的阻力太大时会影响行路舒适性,对道路用车来说冲击时和反弹时的阻尼力量比值大约是1:3,但对赛车来说则为1:2~1:1.5,较高的比值会降低舒适性,但却可改善行经不规则路的循迹性。



避震器的阻尼作用是把震动冲击的能量转换成热能。假如悬吊产生大幅度的运动,相对的避震器也会产生相当大的阻力来抑制它,这阻力来自避震器的活塞会把油压入通过小的阀门,如此会把阻力变成热。避震器内部产生的热会使阻尼油加温,油加热后黏度会变稀(这反应就如同引擎机油一般)。变稀后的阻尼油会使通过油阀门的阻力变低,降低了阻尼力,我们称为“阻尼衰退”(Shock Fade)。为了避免阻尼衰退,可由加大避震器或增加阻尼油的容量来改善。所以所谓的高性能的避震器通常都具有是较大的筒径,及较大的阻尼。避震器的另一个问题是阻尼油的气泡问题,避震器作动时活塞为会对阻尼油造成搅动的效果,造成阻尼油产生气泡,气泡的产生会造成阻尼的丧失。为了对抗气泡,以除了使用品质较佳的阻尼油外,制造商通常利用填充高压气体来减少气泡的产生,这做其中最具代表性的产品当属Bilstein,Bilstein的产品有一项独特的设计,它有一个“气室”(Gas Chamber)用来抵抗气泡的产生,这如同用高压来抵抗你的水温问题一样(沸点与压力成正比)。此外这个气室也有对柱栓的冷却效果,因为柱栓暴露在空气中可获致冷却效果。而油封不良造成的漏油问题则是避震器损坏的一大主因,这直接关系到避震器的‘耐用性’,所以较贵的避震器通常也有较好的油封。


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