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汽車(chē)懸架橡膠襯套的作用

2023-02-09 19:02:15

 

汽車(chē)上的橡膠配件,發(fā)明的初衷大多都離不開(kāi)“緩沖隔振”。比方說(shuō)橡膠輪胎的發(fā)明——輪胎最早被應(yīng)用在自行車(chē)上,最初的自行車(chē)是沒(méi)有輪胎的,而那個(gè)年代的道路條件又很差,要么是非鋪裝路面,要么就是石板路,自行車(chē)行駛在這樣的路面上,騎車(chē)人是非常難受的,同時(shí)也使得騎行的速度受到了限制。

相傳,在一次民間的自行車(chē)比賽時(shí),一位選手在賽前偶然間看到自家花園里灌溉用的橡膠水管,便突發(fā)奇想把它綁在了自己的自行車(chē)車(chē)輪上。雖然這一對(duì)“土制”的輪胎并不像后來(lái)的充氣輪胎一樣優(yōu)秀,但是依然效果顯著,幫助這位選手一舉奪得了比賽的冠軍,并使得大家紛紛效仿。
懸架上的橡膠襯套、乃至動(dòng)力總成懸置的發(fā)明,也都是基于同樣的出發(fā)點(diǎn),無(wú)非是想讓人們更舒服一點(diǎn)。

對(duì)于懸架來(lái)說(shuō),振動(dòng)的根源在于路面。路面的起伏作用在車(chē)輪上,通過(guò)懸架傳遞給車(chē)身。在懸架這里,有兩條振動(dòng)的傳遞路徑:一是彈簧和減振器這一條,二就是懸架的控制臂這一條。在隔離振動(dòng)的這件事上,任憑彈簧和減振器做得再好,也攔不住振動(dòng)要走另外的一條路,所以便出現(xiàn)了橡膠襯套這種東西。

隨著橡膠襯套的加入,也帶來(lái)了衍生品。它不光是在路面不平的時(shí)候通過(guò)變形來(lái)吸收隔離振動(dòng),在轉(zhuǎn)向、剎車(chē)、加速等等只要是動(dòng)態(tài)變化的時(shí)候,都會(huì)有變形出現(xiàn),這個(gè)時(shí)候的變形,帶來(lái)了兩個(gè)效應(yīng):一是懸架的變形特性,也就是K&C特性里的“C”特性(關(guān)于這一點(diǎn),在我以往的文中有過(guò)更詳細(xì)的講述);二是改變了懸架的頻率特性,或者說(shuō)對(duì)駕駛操作的響應(yīng)表現(xiàn)。

這兩個(gè)衍生效果雖說(shuō)不是襯套被發(fā)明的初衷,但是也慢慢地被工程師利用了起來(lái)。比方說(shuō),我們的車(chē)開(kāi)過(guò)減速帶的時(shí)候,襯套的變形可以讓車(chē)輪微微地往后退讓一點(diǎn),沖擊就會(huì)小一點(diǎn)。

那么,為什么很多賽車(chē)上沒(méi)有襯套?如果沒(méi)有襯套的話(huà)會(huì)怎樣?
首先,人會(huì)被振的難受。幅度比較大的路面起伏依然可以被彈簧和減振器處理掉很多,但是讓人感覺(jué)發(fā)麻的那種細(xì)碎的振動(dòng)會(huì)非常“誠(chéng)實(shí)”地傳遞給車(chē)身。
其次,會(huì)很吵。各種各樣的噪聲,比如“嘎吱嘎吱”啦、“咣啷咣啷”啦,都會(huì)出現(xiàn),甚至于內(nèi)飾,在長(zhǎng)期的振動(dòng)作用下,都會(huì)變得更松散。
再則,懸架的壽命會(huì)短很多。有橡膠襯套的車(chē)可以抗住十萬(wàn)公里的耐久,關(guān)節(jié)軸承(俗稱(chēng)“魚(yú)眼”或“球鉸”)可不行,沒(méi)有哪臺(tái)賽車(chē)是十萬(wàn)公里換一次“魚(yú)眼”的。

 

 

最后,車(chē)會(huì)變得很難開(kāi)。當(dāng)然了,這里的“難開(kāi)”是針對(duì)普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)的,對(duì)于賽車(chē)手來(lái)說(shuō),他們巴不得呢。沒(méi)有襯套的車(chē),方向盤(pán)打快一點(diǎn),就會(huì)感覺(jué)像被人從側(cè)面硬生生地踹了一腳,車(chē)子的響應(yīng)會(huì)變得直接了很多也快了很多。對(duì)于普通民用來(lái)說(shuō),我們并不希望車(chē)子的反應(yīng)那么快,反而是適當(dāng)?shù)芈稽c(diǎn),能夠讓人感覺(jué)更舒服更放松。

從舒適的出發(fā)點(diǎn)來(lái)說(shuō),橡膠襯套要適當(dāng)?shù)剀浺恍?;從操穩(wěn)出發(fā)的話(huà),則要偏硬一些。硬到了極點(diǎn),就是沒(méi)有襯套;軟卻不能追求極致,因?yàn)樘浀囊r套會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)衰減不夠,抖動(dòng)過(guò)多。

襯套這個(gè)東西,既包含了彈性,也包含了阻尼;既有想彈簧一樣儲(chǔ)存能量再釋放的特性,也有像減振器一樣吸收能量的本事。但不幸地是,橡膠這種材料,很難將彈性和吸收能量的特性分離開(kāi)——往往是越軟的橡膠隔振越好、但是卻更容易帶來(lái)抖動(dòng);越硬的橡膠能量衰減越好、卻不擅于隔離振動(dòng)。
因?yàn)橄鹉z這樣的特性,才有了液壓襯套。

所謂的“液壓襯套”,就是襯套內(nèi)部有中空的結(jié)構(gòu),在這些空腔里充滿(mǎn)了油液。在襯套手里變形的時(shí)候,里面的油液也就流動(dòng)了起來(lái)。當(dāng)油液流過(guò)這些狹窄的通道時(shí),就像液壓減振器一樣,就衰減了一部分振動(dòng)的能量。這樣,除了橡膠材料本身的阻尼之外,液體流動(dòng)也提供了額外的阻尼,使得襯套整體的阻尼效果改善,襯套也可以做得更軟一些了。

有些液壓襯套的內(nèi)部油道還很曲折。

通過(guò)原理看出,液壓襯套這個(gè)東西本質(zhì)上的出發(fā)點(diǎn)還是為了舒適性。事實(shí)上它對(duì)于操穩(wěn)來(lái)說(shuō)也確實(shí)沒(méi)有多大的意義。以前曾經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)有人為了提升操控,給液壓襯套鉆孔,把里面的油放出來(lái),然后打熱熔膠進(jìn)去,想法很好。需要擔(dān)心的是,如果油液沒(méi)有放盡、或者熱熔膠沒(méi)有完全充滿(mǎn)襯套內(nèi)部,那么就會(huì)在里面形成只有空氣的空腔,這些空腔無(wú)論是對(duì)于舒適性還是操控,都是非常有害的。

另外一個(gè)弊端,是液壓襯套的壽命通常要更短一些,因?yàn)橐后w泄漏的問(wèn)題。襯套一旦出現(xiàn)液體泄漏,內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)空腔,車(chē)輛就容易出現(xiàn)非預(yù)期的抖動(dòng)、晃動(dòng)、異響、以及響應(yīng)的異常。

因?yàn)榈V物油對(duì)橡膠很不友好,為避免腐蝕,襯套中一般使用的是乙二醇基的油液,這種油液是可以與水互溶的。如果襯套出現(xiàn)了漏油,這些油漬很容易就會(huì)在下雨天或者灑水車(chē)灑過(guò)水的路上被沖刷掉,因此,觀察油漬并不一定能幫助我們發(fā)現(xiàn)襯套漏油的問(wèn)題。還是要像對(duì)普通襯套一樣,通過(guò)目視觀察裂紋和破損,在加上駕駛時(shí)的感受,來(lái)確定襯套是不是到了該更換的時(shí)候。

說(shuō)到襯套的更換,一般我們主要通過(guò)感受和觀察。一方面是感受有沒(méi)有車(chē)輪不規(guī)則晃動(dòng)、響應(yīng)異常等等現(xiàn)象,另一方面則是觀察襯套表面的裂紋和破損。
嚴(yán)重的開(kāi)裂、撕裂理所當(dāng)然是襯套壽命已盡的標(biāo)志。有的時(shí)候我們會(huì)看到襯套的橡膠表面有一些很密很淺的細(xì)小裂紋,此時(shí),也許它的功能并沒(méi)有受到太大的影響,但是這已經(jīng)是橡膠老化的信號(hào),說(shuō)明它離退休已經(jīng)不遠(yuǎn)了。

更換新的橡膠襯套,要注意的是襯套的安裝方向,懸架上的很多襯套不同方向的結(jié)構(gòu)是不一樣的。
另外就是,如果不是有目的的改裝的話(huà),最好選擇原廠(chǎng)配套件,因?yàn)楣碇栏睆S(chǎng)件做的比原廠(chǎng)會(huì)硬了多少或者軟了多少。
 

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