气垫减震器和橡胶空气弹簧减震器有什么区别?
后来,工程师在悬架中设计了减震器和弹簧,它们逐渐成为汽车悬架结构的重要部件。但到目前为止,很多人还是不明白两者的区别。听起来弹簧和减震器都应该用来减少振动。怎么才能分别说呢?
今天车辙君就和大家聊聊减震器和弹簧的绵绵情缘。
▲赛车改装中,减震器和弹簧的改装很重要。
看似一样,实则不同。
弹簧有很多种,如螺旋弹簧、扭杆弹簧、钢板弹簧、橡胶弹簧和气体弹簧等。螺旋弹簧是汽车悬架中使用时间最长的弹簧。这里以最常见的螺旋弹簧为例来说明两者的区别。
汽车的螺旋弹簧没有什么特别神奇的地方,就是比我们小时候玩的弹簧大,原理基本一样。弹簧是储能元件,可以缓冲外力。至于弹簧的缓震作用,其实大家都很熟悉。很多篮球鞋会在底部采用气垫弹簧设计,以达到缓冲的效果。
▲弹簧发挥了它的减震功能,但并没有稳定住车子。
但是缓冲并不能消耗所有的能量,因为结构原因能量会被完全释放。另外,没有支撑,弹簧容易上下摆动,很难保证汽车的行驶稳定性。因为弹簧“不可靠”,所以我们需要设计一种装置来消耗这种能量。
这时候避震器就派上用场了。简单来说,减震器的作用是通过阀壁与液压油的摩擦和液压油分子间的内摩擦形成阻尼,将振动能量转化为热能,被减震器外壁吸收并辐射到外界空气中。将振动的能量转化为热能进行耗散,这样受力振动就不会传递到车身上,车内乘客也不会觉得车特别颠簸。
▲福特于1906年将弹簧式减震器应用于汽车,1908年研制成功第一台液压减震器,随后的40年间摇臂式液压减震器被广泛使用。
虽然弹簧不是消耗能量的主要部件,但是可以起到缓冲的作用。汽车振动能量往往很大,跳跃速度很快。如果没有弹簧缓冲,减震器的耗能行程延长,预计减震器会在很短的行程内消耗掉所有的振动能量,难度会大大提高。因此,弹簧与减震器的配合就变得尤为重要。
▲春天其实起了很大的作用。比如簧上质量和簧下质量的比值对汽车的振动影响很大。该值越大,汽车通过颠簸路面时的震动越小,反之亦然。
根据它们的特点,作用的时机略有不同:在压缩行程中,弹簧起主要作用,减震器的阻尼力较小,以充分发挥弹性元件的弹性作用,减轻冲击;减震器的主要功能是在拉伸行程中。此时弹簧释放弹性势能,增加了减震器的阻尼力,迅速消耗能量减少振动。
▲两者需要相互协调。比如避震器太软,身体会上下跳动,避震器太硬,会带来太大的阻力,阻碍弹簧的正常工作。
当然也有不使用减震器和弹簧组合的情况。例如,主动悬架通常用液压或气动吸管代替一组弹簧和减震器。它之所以主动,是因为它能根据路况主动调节悬架的高度和硬度,使汽车在不同的工况下保持更好的稳定性和舒适性。