汽车减振器的工作原理及类型

在大多数汽车的悬架系统内部装有减振器,以加速车架与车身振动的衰减,改善汽车的行驶平顺性。

(一)双向作用筒式减振器

减振器一般由几个同心缸筒、活塞和若干个阀门组成(图12-3)。

图12-3　双向作用筒式减振器示意图

(a)整体结构;(b)压缩行程;(c)伸张行程
1—压缩阀;2—储油缸;3—伸张阀;4—工作缸;5—活塞杆;6—油封;7—防尘罩;8—导向座;9—活塞;10—流通阀;11—补偿阀

如图12-3所示,最外面的缸筒7是防尘罩,中间缸筒2为储油缸,内装油液,但不装满,其下端通过底座上焊接的吊耳与车桥相连。里面的缸筒4叫工作缸,其内装满油液,上端密封。活塞9装在工作缸内,活塞杆5穿过密封装置,上端与防尘罩7和吊耳焊成一体,其下端用压紧螺母固定着活塞9。活塞将工作缸分成上下两个腔。

活塞上装有伸张阀3和流通阀10。工作缸下端的支座上装有压缩阀1和补偿阀11。流通阀和补偿阀是一般的单向阀,弹簧较软,较低的油压即可使其开启。压缩阀和伸张阀弹簧较硬,需要较大的油压才能使其开启,只要油压稍降低,即可立刻关闭。双向作用筒式减振器的工作原理可分为压缩和伸张两个行程加以说明。

(1)压缩行程。当车轮移近车架(车身),减振器受压缩,减振器活塞下移。活塞下面的腔室(下腔)容积减小,油压升高,油液经流通阀流到活塞上面的腔室(上腔)。由于上腔被活塞杆占去一部分空间,上腔内增加的容积小于下腔减小的容积,故还有一部分油液推开压缩阀,流回储油缸2。这些阀对油液的节流便造成对悬架压缩运动的阻尼力。

(2)伸张行程。当车轮相对车身移开,减振器受拉伸,此时减振器活塞向上移动,活塞上腔油压升高,流通阀关闭,上腔内的油液便推开伸张阀流入下腔。同样,由于活塞杆的存在,自上腔流来的油液还不足以充满下腔所增加的容积,下腔内产生一定的真空度,这时储油缸中的油液便推开补偿阀流入下腔进行补充。此时,这些阀的节流作用即造成对悬架伸张运动的阻尼力。

为更好地缓和冲击和衰减振动,压缩阀、伸张阀的节流阻力应设计成随活塞运动速度而变化,且减振器在伸张行程内产生的阻尼力比压缩行程内产生的阻尼力大。

(二)充气式减振器

充气式减振器是20世纪60年代以来发展起来的一种新型减振器。图12-4所示为某种轿车上使用的充气式减振器。其结构特点是在缸筒的下部装有一个浮动活塞2,在浮动活塞与缸筒一端形成的密闭气室1中,充有高压(2～3MPa)的氮气。在浮动活塞的上面是减振器油液。浮动活塞上装有大断面的O形密封圈3,它把油和气完全分开,故此活塞亦称封气活塞。工作活塞7上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀4和伸张阀8,此二阀均由一组厚度相同、直径不等、由大到小排列的弹簧钢片组成。(www.xing528.com)

当车轮上下跳动时,减振器的工作活塞在油液中作往复运动,使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差,压力油便推开压缩阀或伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力,因此使振动衰减。

由于活塞杆的进出而引起的缸筒容积的变化,则由浮动活塞的上下运动来补偿。因此,这种减振器不需储液缸,称为单筒式减振器。

图12-4　充气式减振器示意图

1—密闭气室;2—浮动活塞;3—O形密封圈;4—压缩阀;5—工作缸;6—活塞杆;7—工作活塞;8—伸张阀

图12-5　阻力可调式减振器示意图

1—空心连杆;2—气室;3—弹簧;4—柱塞杆;5—柱塞;6—节流孔;7—活塞

(三)阻力可调式减振器

从保证悬架系统在各种工况都有良好的振动特性来讲,减振器的阻尼力应是可变的。图12-5所示为阻力可调式减振器示意图。装有这种阻力可调式减振器的悬架系统采用了刚度可变的空气弹簧。

阻力可调式减振器的工作原理是:当汽车的载荷增加时,空气囊的气压升高,则气室2内的气压也随之升高,膜片向下移动与弹簧3产生的压力相平衡。与此同时,膜片带动与它相连的柱塞杆4和柱塞5下移,因而使得柱塞相对空心连杆1上的节流孔6的位置发生变化,结果减小了节流孔的通道截面积,也就是减少了节流孔的流量,从而增加了油液流动阻力。反之,当汽车载荷减小时,柱塞上移,增大了节流孔的通道截面积,从而减小了油液的流动阻力。因此,达到了随着汽车载荷的变化而改变减振器阻力的目的。