測量汽車減振器運動速度對減振器調(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

對于汽車底盤調(diào)校來說，減振器調(diào)校是最花費時間和精力的，占總時間的三之二左右，不僅因為調(diào)校時需要拆卸其內(nèi)部結構進行閥片的重新組合，更是因為減振器運動速度范圍大，不同的工況所對應的運動速度都不盡相同，而不同減振器速度對應的阻尼力又同時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，針對不同工況主要是根據(jù)經(jīng)驗進行減振器調(diào)校，針對性不強，時間耗費較多。對于該現(xiàn)狀，本文介紹一種利用應變片傳感器測量出不同工況對應的減振器運動速度，從而在對減振器調(diào)校時可以針對相應速度快速進行阻尼力匹配。

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)校則相對比較復雜，由于其運動速度范圍較大（一般為0.05m/s～1.5m/s），每個速度段都影響到相應的性能。比如，對于懸架舒適性，低速段阻尼力控制車身姿態(tài)，中速段阻尼力影響次級舒適性，高速段阻尼力決定大沖擊感。而對于操控性，中低速阻尼力影響緊急變線時的側傾支撐感，同時也影響轉向中心感等，見圖1。

圖1

調(diào)校減振器時，一般是根據(jù)經(jīng)驗預估不同工況所對應的減振器運動速度來進行阻尼力匹配，然后通過減振器性能試驗臺測得減振器速度對應的阻尼力是否滿足預估性能，最后裝配到整車上進行驗證。對于單一新車型，一輪調(diào)校時間一般需要十天左右，調(diào)校方案往往會嘗試幾十種才能得到相對理想的效果，所用時間相對較多，如果能測得不同路面對應的減振器運動速度，調(diào)校時就可以有針對性的進行阻尼力匹配，從而起到事半功倍的效果。

3 減振器運動速度的測量

對于轎車而言，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動速度難以測量。應變片作為電阻式傳感器的一種，可以貼在彈簧上，根據(jù)彈簧壓縮和拉伸時引起的應變片電阻變化，通過計算得到減振器運動速度。下面以某車型為例介紹一種利用應變片測量減振器運動速度的方法，被測試車輛為B級轎車，懸架結構為前雙橫臂式獨立懸架，后多連桿式獨立懸架。

3.1 應變片的構成和工作原理

應變片通常由敏感柵、基底、覆蓋層和引線組成。敏感柵是應變量轉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電阻絲與被測體絕緣的作用；引線起著連接測量導線的作用，一般用鍍錫銅線與應變片絲柵連接。如圖2所示：

圖2 應變片的構成

工作原理：當構件（本文指彈簧）受力變形時，粘貼在彈簧上的應變片長度和橫截面積隨著構件變化，應變片的電阻值也相應變化，通過測量該電阻值的變化率，就可以根據(jù)其覆蓋區(qū)域的應變計算出彈簧變化量，最后根據(jù)減振器與彈簧同軸布置的關系以及兩者的位移計算得出減振器的運動速度。

3.2 應變片的使用

3．2．1 貼片

貼片前需先對被測試構件（即彈簧）進行表面處理，清除貼片表面油漆、氧化層，然后用細砂布磨光，最后對貼片部位進行清潔。其次是貼片過程，用粘結劑將應變片準確、牢固地貼于相應部位，并保證膠層均勻、無汽泡和整潔。最后進行引出線的焊接和固定，如圖3所示：

圖3

3．2．2 測量

完成應變片的貼片后，連接相關數(shù)據(jù)采集儀，進行調(diào)試，確保測試數(shù)據(jù)有效、可靠，完成后就可以進行道路測試了。根據(jù)事先設定好的工況和車速進行相關操作，每項試驗采集的有效數(shù)據(jù)不少于三組，測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

通過對采集的數(shù)據(jù)進行轉換和計算，得出不同工況時相對應的減振器運動速度。從結果可以看出，在平坦光滑的柏油路面以90km/h勻速行駛時，減振器壓縮和復原速度都在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，減振器壓縮和復原速度為0.25m/s和0.15m/s左右，以30km/h過減速帶時減振器運動速度較高，達到1.0m/s以上。對于操控性，由于主要受側向力作用，車輛運動主要體現(xiàn)為側傾和橫擺，分解到垂直方向的減振器運動速度相對低一些，100km/h正常變道為0.15～0.2m/s，相對激烈的80km/h緊急變線時的運動速度也僅為0.25～0.4m/s。圖5為30km/h過減速帶時的測試數(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，所以前后減振器運動速度會有所不同。該車型具體測試條件及對應減振器運動速度（m/s）見表1：

表1

4 結束語

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