測(cè)量汽車減振器運(yùn)動(dòng)速度對(duì)減振器調(diào)校的意義

賴富剛

吉利汽車研究院 浙江省寧波市 315336

1 引言

對(duì)于汽車底盤調(diào)校來說，減振器調(diào)校是最花費(fèi)時(shí)間和精力的，占總時(shí)間的三之二左右，不僅因?yàn)檎{(diào)校時(shí)需要拆卸其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行閥片的重新組合，更是因?yàn)闇p振器運(yùn)動(dòng)速度范圍大，不同的工況所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)速度都不盡相同，而不同減振器速度對(duì)應(yīng)的阻尼力又同時(shí)影響著操控性和懸架舒適性，是性能平衡的最后環(huán)節(jié)。目前，針對(duì)不同工況主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行減振器調(diào)校，針對(duì)性不強(qiáng)，時(shí)間耗費(fèi)較多。對(duì)于該現(xiàn)狀，本文介紹一種利用應(yīng)變片傳感器測(cè)量出不同工況對(duì)應(yīng)的減振器運(yùn)動(dòng)速度，從而在對(duì)減振器調(diào)校時(shí)可以針對(duì)相應(yīng)速度快速進(jìn)行阻尼力匹配。

2 減振器調(diào)校的基本步驟

汽車底盤調(diào)校主要分為彈性元件調(diào)校、襯套調(diào)校、減振器調(diào)校和輪胎調(diào)校。和彈簧、穩(wěn)定桿、襯套或是輪胎的單一性能相比，減振器調(diào)校則相對(duì)比較復(fù)雜，由于其運(yùn)動(dòng)速度范圍較大（一般為0.05m/s～1.5m/s），每個(gè)速度段都影響到相應(yīng)的性能。比如，對(duì)于懸架舒適性，低速段阻尼力控制車身姿態(tài)，中速段阻尼力影響次級(jí)舒適性，高速段阻尼力決定大沖擊感。而對(duì)于操控性，中低速阻尼力影響緊急變線時(shí)的側(cè)傾支撐感，同時(shí)也影響轉(zhuǎn)向中心感等，見圖1。

圖1

調(diào)校減振器時(shí)，一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)估不同工況所對(duì)應(yīng)的減振器運(yùn)動(dòng)速度來進(jìn)行阻尼力匹配，然后通過減振器性能試驗(yàn)臺(tái)測(cè)得減振器速度對(duì)應(yīng)的阻尼力是否滿足預(yù)估性能，最后裝配到整車上進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于單一新車型，一輪調(diào)校時(shí)間一般需要十天左右，調(diào)校方案往往會(huì)嘗試幾十種才能得到相對(duì)理想的效果，所用時(shí)間相對(duì)較多，如果能測(cè)得不同路面對(duì)應(yīng)的減振器運(yùn)動(dòng)速度，調(diào)校時(shí)就可以有針對(duì)性的進(jìn)行阻尼力匹配，從而起到事半功倍的效果。

3 減振器運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量

對(duì)于轎車而言，由于懸架形式和布置空間限制，一般的位移傳感器體積較大，布置困難，減振器在整車上的運(yùn)動(dòng)速度難以測(cè)量。應(yīng)變片作為電阻式傳感器的一種，可以貼在彈簧上，根據(jù)彈簧壓縮和拉伸時(shí)引起的應(yīng)變片電阻變化，通過計(jì)算得到減振器運(yùn)動(dòng)速度。下面以某車型為例介紹一種利用應(yīng)變片測(cè)量減振器運(yùn)動(dòng)速度的方法，被測(cè)試車輛為B級(jí)轎車，懸架結(jié)構(gòu)為前雙橫臂式獨(dú)立懸架，后多連桿式獨(dú)立懸架。

3.1 應(yīng)變片的構(gòu)成和工作原理

應(yīng)變片通常由敏感柵、基底、覆蓋層和引線組成。敏感柵是應(yīng)變量轉(zhuǎn)化為電阻變化量的敏感部分，一般是康銅絲或鎳鉻絲繞成柵狀后夾在兩層絕緣薄片中；基底和覆蓋層具有定位和保護(hù)電阻絲與被測(cè)體絕緣的作用；引線起著連接測(cè)量導(dǎo)線的作用，一般用鍍錫銅線與應(yīng)變片絲柵連接。如圖2所示：

圖2 應(yīng)變片的構(gòu)成

工作原理：當(dāng)構(gòu)件（本文指彈簧）受力變形時(shí)，粘貼在彈簧上的應(yīng)變片長(zhǎng)度和橫截面積隨著構(gòu)件變化，應(yīng)變片的電阻值也相應(yīng)變化，通過測(cè)量該電阻值的變化率，就可以根據(jù)其覆蓋區(qū)域的應(yīng)變計(jì)算出彈簧變化量，最后根據(jù)減振器與彈簧同軸布置的關(guān)系以及兩者的位移計(jì)算得出減振器的運(yùn)動(dòng)速度。

3.2 應(yīng)變片的使用

3．2．1 貼片

貼片前需先對(duì)被測(cè)試構(gòu)件（即彈簧）進(jìn)行表面處理，清除貼片表面油漆、氧化層，然后用細(xì)砂布磨光，最后對(duì)貼片部位進(jìn)行清潔。其次是貼片過程，用粘結(jié)劑將應(yīng)變片準(zhǔn)確、牢固地貼于相應(yīng)部位，并保證膠層均勻、無汽泡和整潔。最后進(jìn)行引出線的焊接和固定，如圖3所示：

圖3

3．2．2 測(cè)量

完成應(yīng)變片的貼片后，連接相關(guān)數(shù)據(jù)采集儀，進(jìn)行調(diào)試，確保測(cè)試數(shù)據(jù)有效、可靠，完成后就可以進(jìn)行道路測(cè)試了。根據(jù)事先設(shè)定好的工況和車速進(jìn)行相關(guān)操作，每項(xiàng)試驗(yàn)采集的有效數(shù)據(jù)不少于三組，測(cè)量懸架舒適性的典型路面有：平坦光滑柏油路面、粗糙柏油路面、水泥路、接縫路、坑洼路、減速帶等。操控性工況：光滑柏油路面正常變道、躲避障礙物緊急變道等，見圖4。

圖4

3．2．3 數(shù)據(jù)處理

通過對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和計(jì)算，得出不同工況時(shí)相對(duì)應(yīng)的減振器運(yùn)動(dòng)速度。從結(jié)果可以看出，在平坦光滑的柏油路面以90km/h勻速行駛時(shí)，減振器壓縮和復(fù)原速度都在0.05m/s左右，屬于極低速。在粗糙柏油路面以65km/h勻速行駛時(shí)，減振器壓縮和復(fù)原速度為0.25m/s和0.15m/s左右，以30km/h過減速帶時(shí)減振器運(yùn)動(dòng)速度較高，達(dá)到1.0m/s以上。對(duì)于操控性，由于主要受側(cè)向力作用，車輛運(yùn)動(dòng)主要體現(xiàn)為側(cè)傾和橫擺，分解到垂直方向的減振器運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)低一些，100km/h正常變道為0.15～0.2m/s，相對(duì)激烈的80km/h緊急變線時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度也僅為0.25～0.4m/s。圖5為30km/h過減速帶時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

圖5

一般情況下，由于前、后懸架上跳和下跳行程有一定差異，所以前后減振器運(yùn)動(dòng)速度會(huì)有所不同。該車型具體測(cè)試條件及對(duì)應(yīng)減振器運(yùn)動(dòng)速度（m/s）見表1：

表1

4 結(jié)束語

減振器的運(yùn)動(dòng)速度只是一個(gè)基本的速度范圍，測(cè)量結(jié)果具有較好的參考意義，在得到較理想效果的同時(shí)可節(jié)省約三分之一的調(diào)校時(shí)間。由于減振器各運(yùn)動(dòng)速度很多時(shí)候也相互影響，在實(shí)際調(diào)校的過程中還是可以進(jìn)行嘗試超出理論速度的調(diào)校方案，以盡可能提高準(zhǔn)確性。總之，通過對(duì)減振器運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量，能夠更精確的把握各工況對(duì)應(yīng)的阻尼力，從而在調(diào)校時(shí)能更好的發(fā)揮出減振器的性能，減少調(diào)校時(shí)間，得到相對(duì)滿意的調(diào)校結(jié)果。