一種新型減振器活塞的設計

馬晨，沈炳湖，周智鋒，容家坤

(柳州孔輝汽車科技有限公司，廣西柳州 545007)

一種新型減振器活塞的設計

馬晨，沈炳湖，周智鋒，容家坤

(柳州孔輝汽車科技有限公司，廣西柳州 545007)

減振器閥片在活塞往復運動過程中反復折彎，久而久之就產生疲勞變形，降低了減振器的性能。在不影響活塞原有結構功能的情況下，通過增加凸臺，來減小閥片折彎變形的程度，從而達到提高閥片壽命和減振器性能的目的。

減振器；活塞；閥片壽命

0 引言

行駛平順性是車輛的重要性能指標之一，而減振器作為懸架系統一個主要的阻尼元件，主要用于抑制彈簧吸振后反彈時的振動，吸收路面沖擊的能量。減振器性能的高低將直接影響到汽車舒適性及操縱安全性。

目前，減振器行業面臨的最主要的技術難題就是減振器失效問題，而失效又與減振器產品的研發設計、制造水平、工藝方法、質量控制等相關。文中將通過優化減振器的活塞結構，提高閥片壽命，增強減振器性能的穩定性，從而降低減振器的失效風險。

1 閥座結構設計

減振器活塞一般都設有供壓縮油液正向和反向流通的常通孔，活塞在缸筒中下移時，緊貼活塞下端面的閥片將正向常通孔封蓋，而反向常通孔暢通；活塞在缸筒中上移時，緊貼活塞上端面的閥片將反向常通孔封蓋，而正向常通孔暢通，從而起到調節阻尼力的作用。為了實現以上目的，目前使用的活塞兩個端面上都設有與端面高度一致的凸臺，凸臺之間形成高度低于凸臺端面的扇形低臺，常通孔從一端面的凸臺進，從另一端面的扇形低臺出。減振器工作時，活塞常通孔通過油液，任意一端的閥片承受壓力時將緊壓凸臺端面將該端的常通孔封蓋，而位于扇形低臺的常通孔的出口暢通。由于扇形低臺的高度低于凸臺端面，扇形低臺部分的空間沒有對閥片產生支撐，反復使用后會導致閥片較快疲勞或變形，閥片變形有可能將常通孔的出口堵住，造成減振器阻尼力增大，使減振器的性能降低，影響減振器的使用效果，達不到設計要求。

為了延長閥片的使用壽命，在活塞兩個端面的每個扇形低臺上分布有n個凸點(如圖1所示), 凸點高度與活塞凸臺端面的高度一致, 所述n的取值為1～3之間的任意整數。所述凸點或為一圓柱體，或為一圓錐臺體，其橫截面為圓形；或為一方形柱體，或為一方形錐臺體，其橫截面為方形。此減振器活塞不影響活塞的原有結構功能，卻提高了閥片的使用壽命和減振器的力值性能，結構簡單、經濟實用。在減振器工作過程中，位于活塞兩端面的閥片受到壓力時，兩個端面的凸點可以與凸臺同時頂住閥片，使閥片的折彎變形減小，閥片不易產生疲勞，既可提高閥片的壽命，保證減振器的正常使用，又可避免閥片因疲勞變形將活塞常通孔堵住，使減振器阻尼力值更加穩定。

2 CAE分析

為了驗證活塞在增加凸點后對閥片起到的改善作用，作者通過CAE模擬分析兩種活塞在工作時閥片受到的應力情況和變形量大小，來對比有無凸點前后的差別。

按照某小型汽車的力值要求(見表1)，同時根據減振器臺架耐久試驗的規范來模擬減振器閥片的受力情況。將活塞固定，閥片與活塞貼合的面接觸，在閥片表面施加600 N的力。通過CAE模擬分析得出，無凸點閥片受到的最大應力為253 MPa(見圖2)，有凸點閥片受到的最大應力為107 MPa(見圖3)，將閥片的變形量放大8倍對比，可明顯看出在裝配無凸點的活塞時，閥片的變形量要比有凸點活塞時大了很多(見圖4、圖5)。

表1 力值要求

圖2 無凸點閥片應力圖

圖3 有凸點閥片應力圖

圖4 無凸點閥片變形圖

圖5 有凸點閥片變形圖

3 臺架試驗

有了CAE模擬分析的結論做基礎，為了進一步驗證帶有凸點的活塞對提高閥片壽命的效果，將有凸點的活塞和無凸點的活塞同時進行臺架試驗。按照某型小轎車的技術要求制作減振器樣件4支，除活塞以外其余零件完全一樣，其中有凸點和無凸點的活塞各2只(注：文中1號、2號為有凸點活塞，3號、4號為無凸點活塞)，制作完樣件后分別進行力值測功并記錄(注：0.13、0.26、1.0 m/s為考核速度點)。測功完成后，對4只減振器進行臺架試驗，試驗行程100 mm，速度0.3 m/s，試件外殼溫度控制在95～105 ℃內，試件循環400萬次以后再進行力值測功并記錄，見表2。

表2 4支樣件臺架試驗前后測功力值對比

通過對比臺架試驗后的測功力值，活塞有凸點的1號和2號減振器比活塞無凸點的3號和4號減振器力值衰減程度要小。

4 結束語

通過CAE模擬分析和臺架試驗，可以看出有凸點的活塞對于閥片的受力和變形起到了良好的改善作用，繼而降低了減振器的失效風險。隨著大家對汽車的舒適性要求不斷提高，減振器的性能也要不斷地加強，對減振器生產企業也提出了更高的要求。文中提及的活塞結構可以為減振器生產企業提供參考，同時，結構改進是一個長期持續的過程，今后還需不斷

優化。

【1】周長城.汽車液壓筒式減振器設計及理論[M].北京：北京大學出版社，2012.

【2】俞德孚,馬彪.車輛懸架減振器的理論和實踐[M].北京：兵器工業出版社，2013.

【3】劉瑞軍,周長城,趙以強.汽車減振器活塞孔對常通節流孔面積設計的影響[J].汽車技術,2008 (12):24-28. LIU R J,ZHOU C C,ZHAO Y Q.Influence of Piston Holes on Design of Throttle Holes Area for Shock Absorber[J].Automobile Technology,2008(12):24-28.

A New Design For Shock Absorber Piston

MA Chen, SHEN Binghu, ZHOU Zhifeng,RONG Jiakun

(KH Automotive Technologies( Liuzhou )Co., Ltd., Liuzhou Guangxi 545007, China)

The shock absorber valve plates are bended and deformed during the reciprocating motion process of the pistons, so the fatigue deformation happens over time, which reduces the performance of the shock absorber. Without affecting the original structure and function of the pistons, convex was added for reducing the level of bending deformation of the valve plates.So the goals of extending the service life of valve plates and improving the performance of the shock absorber are achieved.

Shock absorber；Piston；Service life of valve plates

2017-03-05

馬晨(1984—)，男，助理工程師，主要從事汽車底盤零部件開發工作。E-mail:machen@yeah.net。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.06.013

U463.33+5.1

A

1674-1986(2017)06-046-03