行程相关单筒充气式减振器研究

　　1 引言

　　减振器是汽车悬架的重要组成部分之一,对汽车的乘坐舒适性、操作稳定性和安全性等有影响。充气式减振器是上世纪六、七十年代以来发展起来的一种新减振器。与传统减振器相比较,具有以下优点:由于采用浮动活塞而减少了一套阀门系统,使结构大为简化,零件数约减少15% ;减振器内充有高压气体,能有效消除高频振动和噪声,改善汽车的平顺性和轮胎的接地性;高压气体与油液被浮动活塞隔开,消除了油液的乳化现象;工作缸和活塞直径较大,单位行程中流经阀的流量较传统减振器大几倍,故在同样泄流的不利工作条件下,仍能产生足够的阻尼力[1]。

　　行程相关减振器的行程相关充气式减振器是在充气筒式减振器的基础上改进而来,其产生的阻尼力不仅与车轮的运动速度有关,还与车轮的垂直位移有关,这种特性能够很好适应不同各种道路条件[2]:根据活塞的行程大小,在工作缸筒内壁沿轴线方向开旁通槽,当汽车在良好路面行驶时,活塞在旁通槽范围内上下

　　移动,减振器产生的阻尼力较小,舒适性较好;当汽车在不平路面上行驶时,由于车轮的垂直位移较大,活塞移动幅度超出旁通槽导致流通面积较小,减振器产生的阻尼力较大,提高行驶的安全性。

　　2 减振器结构及工作原理

　　行程相关单筒充气式减振器结构简图如图1所示,与传统的充气筒式减振器相比,其特征是在工作缸筒内壁沿轴线方向开出具有一定长度的两道对称旁通槽,起到泄流的作用,活塞在旁通槽范围内上下移动时,减振器产生的阻尼力相对较小。当活塞移动幅度超出旁通槽时,则减振器产生的阻尼力相对较大。为避免活塞在移动过程中超出旁通槽时阻尼力瞬间增大,将旁通槽两端制成变截面的结构。于是,在减振器活塞的整个行程内,减振器的特性可以分为3个不同的区域:硬特性区、软特性区及过渡区。

　　3 减振器数学模型

　　行程相关单筒充气式减振器工作过程分为压缩和复原行程,两个行程分别是由压缩阀和复原阀来实现节流的,节流方式相同,只不过横截面积不一样。为了提高车辆行驶过程中的舒适性,要求复原行程的阻尼力大于压缩行程的阻尼力。建立行程相关单筒充气式减振器数学模型。

　　3. 1 复原行程

　　在复原行程,工作液流经活塞复原阀及旁通槽由复原腔流入压缩腔[3]。

　　Qr= (Ap-Ar)Ûxp(1)

　　若复原阀未开启,则Qr1=0。

　　式中:Qr为流经复原阀和旁通槽的流量,Ap为活塞面积,Ar为活塞杆面积;Qr1为流经复原阀的流量,Cdf为复原流量系数,Af为复原阀开阀面积,Q为工作液密度,pd1为复原阀通道的压力,pc为压缩腔压力;Qr2为流经旁通槽的流量,Cd为流量系数,Ads(x)为旁通槽的流通面积,与活塞的行程相关,当活塞移动超出旁通槽的范围,则Qr2=0,pr为复原腔压力。