随着人们物质水平的不断提高, 对汽车的舒适性和平稳性的要求也越来越高, 从而对悬架系统特别是汽车减振器的技术要求也不继提高, 一些原来可以接受的轻微的发响、发硬现在客户都不认可。尽管减振器的发响、发硬产生的机理复杂, 然而我们通过研究发现, 减振器的发响、发硬与其内部结构之间存在非常紧密的关系, 特别是活塞的结构, 通过对其结构的改善改良, 可以减小, 抑制甚至消除减振器的发响、发硬。更好地认识和研究它们之间的这种关系, 能为改进汽车减振器的生产工艺, 提高产品质量指明技术途径。
目前在减震器的生产制造过程中, 我们通过研究发现活塞与工作缸的配合关系对减振器发响、发硬有着很大的影响。活塞与工作缸配合过紧则增大了减震器的内摩擦力。若两者配合间隙过大, 则不能取得密封效果, 不能建立起有效的阻尼力, 在工作缸内活塞的运动应该是与工作缸同轴的, 而实际上我们很难保证工作缸的同轴度, 因而我们从控制活塞入手来达到活塞在工作缸内的直线运动, 减少内摩擦力。
传统活塞的结构如图1所示。
图中1是活塞, 2为聚四氟乙烯活塞环。这种活塞结构是由两个独立的零件装配在一起的, 它的缺点在于以下几点。
(1) 两个零件在制造过程中都不可避免的存在着加工误差, 而且我们很难保证两个零件的加工一致性, 致使装配过程中出现较大的累积误差。
(2) 活塞环在工作缸内还有着一个减小摩擦力的作用, 若两者配合过紧, 则增大了与工作缸的内摩擦力, 失去了其减小摩擦力的作用;若两者配合间隙较大, 则又失去了密封的效果, 从而影响了有效阻尼力的建立。
(3) 活塞环的表面积较小, 运动过程中活塞本体与工作缸产生摩擦力比较大, 粉末冶金与钢件的摩擦系μ>0.1, 容易产生发响、发硬现象。
在此基础上我们对活塞进行了认真的研究, 如图2所示为包敷活塞, 其中1为活塞, 2为包敷聚四氟乙烯。这种活塞结构与传统活塞结构的不同之处在于我们把活塞胚体与包敷聚四氟乙烯做成一个整体。如图示包敷有一个喇叭口, 这是活塞密封的重要部位, 当活塞处于复原行程时, 喇叭口在压力油的作用下张开贴紧工作缸, 使得两者之间有着很好的密封, 而当活塞处于压缩行程时, 喇叭口处于本身设计的最小间隙进行密封, 同时可抽象理解为活塞与工作缸间没有摩擦力。这样也就相当于保护包敷。这种结构相比较于传统的活塞结构有着如下的优点。
(1) 做成整体便于加工, 减少了一次加工误差, 能有效控制最终的加工精度, 使之能达到良好的配合精度。
(2) 聚四氟乙烯活塞包敷带较传统结构要宽, 与工作缸的接触面积增大, 四氟乙烯与钢件的摩擦系数μ>0.01, 比原有活塞的摩擦系数将近减少了10倍, 因而使得与工作缸之间的摩擦力可以较大的减少。
对于这种结构的活塞, 我们需要考虑的是如何让聚四氟乙烯包敷紧紧粘牢活塞, 在长久高速的往复运动中不会脱落失效并且有着足够的寿命。为了增加聚四氟乙烯的粘结强度在此我们在活塞的外圆周上设计了多种沟槽, 每条都发挥着其不同的作用, 同时要求包敷的拉伸强度不小于18MPa, 抗压强度不小于15MPa, 伸长率不小于7 0%。对于喇叭口的设计我们要求活塞包敷后在2N的作用力下能自然通过与之配合的工作缸。
对于这种活塞的实际可行性我们公司进行了实践论证, 我们对四支装有这种活塞的减震器进行了双动实验, 发现发硬发响的现象不再存在;当进行到100万次的时候, 我们对其中的两支进行测试, 发现阻尼力仍然在其允许的范围内, 而把它解剖开后, 发现活塞包敷圆周方向磨损分别为0.01mm和0.013mm, 仍然在允许范围!而另外两支寿命也超过了200万次。随后在装车试验中, 行驶近两万公里仍未发现有任何异响;目前还在继续路试。
理论与实践已经论证了这种包敷活塞结构优越于传统的活塞结构, 应用这种活塞结构使得我们的产品质量更进一步。目前, 我们公司的30系列外贸产品全部采用这种活塞结构, 客户对这种减震器的质量甚为满意!因此, 我们认为这种活塞应该值得推广。
摘要：减振器的发响、发硬与其内部结构之间存在非常紧密的关系, 特别是活塞的结构, 通过对其结构的改善改良, 可以减小, 抑制甚至消除减振器的发响、发硬。更好地认识和研究它们之间的这种关系, 能为改进汽车减振器的生产工艺, 提高产品质量指明技术途径。
关键词：减振器,包敷活塞,内部结构
