测量汽车减振器运动速度对减振器调校的意义

赖富刚

吉利汽车研究院 浙江省宁波市 315336

1 引言

对于汽车底盘调校来说，减振器调校是最花费时间和精力的，占总时间的三之二左右，不仅因为调校时需要拆卸其内部结构进行阀片的重新组合，更是因为减振器运动速度范围大，不同的工况所对应的运动速度都不尽相同，而不同减振器速度对应的阻尼力又同时影响着操控性和悬架舒适性，是性能平衡的最后环节。目前，针对不同工况主要是根据经验进行减振器调校，针对性不强，时间耗费较多。对于该现状，本文介绍一种利用应变片传感器测量出不同工况对应的减振器运动速度，从而在对减振器调校时可以针对相应速度快速进行阻尼力匹配。

2 减振器调校的基本步骤

汽车底盘调校主要分为弹性元件调校、衬套调校、减振器调校和轮胎调校。和弹簧、稳定杆、衬套或是轮胎的单一性能相比，减振器调校则相对比较复杂，由于其运动速度范围较大（一般为0.05m/s～1.5m/s），每个速度段都影响到相应的性能。比如，对于悬架舒适性，低速段阻尼力控制车身姿态，中速段阻尼力影响次级舒适性，高速段阻尼力决定大冲击感。而对于操控性，中低速阻尼力影响紧急变线时的侧倾支撑感，同时也影响转向中心感等，见图1。

图1

调校减振器时，一般是根据经验预估不同工况所对应的减振器运动速度来进行阻尼力匹配，然后通过减振器性能试验台测得减振器速度对应的阻尼力是否满足预估性能，最后装配到整车上进行验证。对于单一新车型，一轮调校时间一般需要十天左右，调校方案往往会尝试几十种才能得到相对理想的效果，所用时间相对较多，如果能测得不同路面对应的减振器运动速度，调校时就可以有针对性的进行阻尼力匹配，从而起到事半功倍的效果。

3 减振器运动速度的测量

对于轿车而言，由于悬架形式和布置空间限制，一般的位移传感器体积较大，布置困难，减振器在整车上的运动速度难以测量。应变片作为电阻式传感器的一种，可以贴在弹簧上，根据弹簧压缩和拉伸时引起的应变片电阻变化，通过计算得到减振器运动速度。下面以某车型为例介绍一种利用应变片测量减振器运动速度的方法，被测试车辆为B级轿车，悬架结构为前双横臂式独立悬架，后多连杆式独立悬架。

3.1 应变片的构成和工作原理

应变片通常由敏感栅、基底、覆盖层和引线组成。敏感栅是应变量转化为电阻变化量的敏感部分，一般是康铜丝或镍铬丝绕成栅状后夹在两层绝缘薄片中；基底和覆盖层具有定位和保护电阻丝与被测体绝缘的作用；引线起着连接测量导线的作用，一般用镀锡铜线与应变片丝栅连接。如图2所示：

图2 应变片的构成

工作原理：当构件（本文指弹簧）受力变形时，粘贴在弹簧上的应变片长度和横截面积随着构件变化，应变片的电阻值也相应变化，通过测量该电阻值的变化率，就可以根据其覆盖区域的应变计算出弹簧变化量，最后根据减振器与弹簧同轴布置的关系以及两者的位移计算得出减振器的运动速度。

3.2 应变片的使用

3．2．1 贴片

贴片前需先对被测试构件（即弹簧）进行表面处理，清除贴片表面油漆、氧化层，然后用细砂布磨光，最后对贴片部位进行清洁。其次是贴片过程，用粘结剂将应变片准确、牢固地贴于相应部位，并保证胶层均匀、无汽泡和整洁。最后进行引出线的焊接和固定，如图3所示：

图3

3．2．2 测量

完成应变片的贴片后，连接相关数据采集仪，进行调试，确保测试数据有效、可靠，完成后就可以进行道路测试了。根据事先设定好的工况和车速进行相关操作，每项试验采集的有效数据不少于三组，测量悬架舒适性的典型路面有：平坦光滑柏油路面、粗糙柏油路面、水泥路、接缝路、坑洼路、减速带等。操控性工况：光滑柏油路面正常变道、躲避障碍物紧急变道等，见图4。

图4

3．2．3 数据处理

通过对采集的数据进行转换和计算，得出不同工况时相对应的减振器运动速度。从结果可以看出，在平坦光滑的柏油路面以90km/h匀速行驶时，减振器压缩和复原速度都在0.05m/s左右，属于极低速。在粗糙柏油路面以65km/h匀速行驶时，减振器压缩和复原速度为0.25m/s和0.15m/s左右，以30km/h过减速带时减振器运动速度较高，达到1.0m/s以上。对于操控性，由于主要受侧向力作用，车辆运动主要体现为侧倾和横摆，分解到垂直方向的减振器运动速度相对低一些，100km/h正常变道为0.15～0.2m/s，相对激烈的80km/h紧急变线时的运动速度也仅为0.25～0.4m/s。图5为30km/h过减速带时的测试数据。

图5

一般情况下，由于前、后悬架上跳和下跳行程有一定差异，所以前后减振器运动速度会有所不同。该车型具体测试条件及对应减振器运动速度（m/s）见表1：

表1

4 结束语

减振器的运动速度只是一个基本的速度范围，测量结果具有较好的参考意义，在得到较理想效果的同时可节省约三分之一的调校时间。由于减振器各运动速度很多时候也相互影响，在实际调校的过程中还是可以进行尝试超出理论速度的调校方案，以尽可能提高准确性。总之，通过对减振器运动速度的测量，能够更精确的把握各工况对应的阻尼力，从而在调校时能更好的发挥出减振器的性能，减少调校时间，得到相对满意的调校结果。