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汽車懸架橡膠襯套的作用

2023-02-09 19:02:15

 

汽車上的橡膠配件,發明的初衷大多都離不開“緩沖隔振”。比方說橡膠輪胎的發明——輪胎最早被應用在自行車上,最初的自行車是沒有輪胎的,而那個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,自行車行駛在這樣的路面上,騎車人是非常難受的,同時也使得騎行的速度受到了限制。

相傳,在一次民間的自行車比賽時,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,便突發奇想把它綁在了自己的自行車車輪上。雖然這一對“土制”的輪胎并不像后來的充氣輪胎一樣優秀,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、乃至動力總成懸置的發明,也都是基于同樣的出發點,無非是想讓人們更舒服一點。

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

隨著橡膠襯套的加入,也帶來了衍生品。它不光是在路面不平的時候通過變形來吸收隔離振動,在轉向、剎車、加速等等只要是動態變化的時候,都會有變形出現,這個時候的變形,帶來了兩個效應:一是懸架的變形特性,也就是K&C特性里的“C”特性(關于這一點,在我以往的文中有過更詳細的講述);二是改變了懸架的頻率特性,或者說對駕駛操作的響應表現。

這兩個衍生效果雖說不是襯套被發明的初衷,但是也慢慢地被工程師利用了起來。比方說,我們的車開過減速帶的時候,襯套的變形可以讓車輪微微地往后退讓一點,沖擊就會小一點。

那么,為什么很多賽車上沒有襯套?如果沒有襯套的話會怎樣?
首先,人會被振的難受。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,但是讓人感覺發麻的那種細碎的振動會非常“誠實”地傳遞給車身。
其次,會很吵。各種各樣的噪聲,比如“嘎吱嘎吱”啦、“咣啷咣啷”啦,都會出現,甚至于內飾,在長期的振動作用下,都會變得更松散。
再則,懸架的壽命會短很多。有橡膠襯套的車可以抗住十萬公里的耐久,關節軸承(俗稱“魚眼”或“球鉸”)可不行,沒有哪臺賽車是十萬公里換一次“魚眼”的。

 

 

最后,車會變得很難開。當然了,這里的“難開”是針對普通消費者來說的,對于賽車手來說,他們巴不得呢。沒有襯套的車,方向盤打快一點,就會感覺像被人從側面硬生生地踹了一腳,車子的響應會變得直接了很多也快了很多。對于普通民用來說,我們并不希望車子的反應那么快,反而是適當地慢一點,能夠讓人感覺更舒服更放松。

從舒適的出發點來說,橡膠襯套要適當地軟一些;從操穩出發的話,則要偏硬一些。硬到了極點,就是沒有襯套;軟卻不能追求極致,因為太軟的襯套會導致振動衰減不夠,抖動過多。

襯套這個東西,既包含了彈性,也包含了阻尼;既有想彈簧一樣儲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——往往是越軟的橡膠隔振越好、但是卻更容易帶來抖動;越硬的橡膠能量衰減越好、卻不擅于隔離振動。
因為橡膠這樣的特性,才有了液壓襯套。

所謂的“液壓襯套”,就是襯套內部有中空的結構,在這些空腔里充滿了油液。在襯套手里變形的時候,里面的油液也就流動了起來。當油液流過這些狹窄的通道時,就像液壓減振器一樣,就衰減了一部分振動的能量。這樣,除了橡膠材料本身的阻尼之外,液體流動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。

有些液壓襯套的內部油道還很曲折。

通過原理看出,液壓襯套這個東西本質上的出發點還是為了舒適性。事實上它對于操穩來說也確實沒有多大的意義。以前曾經聽說過有人為了提升操控,給液壓襯套鉆孔,把里面的油放出來,然后打熱熔膠進去,想法很好。需要擔心的是,如果油液沒有放盡、或者熱熔膠沒有完全充滿襯套內部,那么就會在里面形成只有空氣的空腔,這些空腔無論是對于舒適性還是操控,都是非常有害的。

另外一個弊端,是液壓襯套的壽命通常要更短一些,因為液體泄漏的問題。襯套一旦出現液體泄漏,內部就會出現空腔,車輛就容易出現非預期的抖動、晃動、異響、以及響應的異常。

因為礦物油對橡膠很不友好,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。如果襯套出現了漏油,這些油漬很容易就會在下雨天或者灑水車灑過水的路上被沖刷掉,因此,觀察油漬并不一定能幫助我們發現襯套漏油的問題。還是要像對普通襯套一樣,通過目視觀察裂紋和破損,在加上駕駛時的感受,來確定襯套是不是到了該更換的時候。

說到襯套的更換,一般我們主要通過感受和觀察。一方面是感受有沒有車輪不規則晃動、響應異常等等現象,另一方面則是觀察襯套表面的裂紋和破損。
嚴重的開裂、撕裂理所當然是襯套壽命已盡的標志。有的時候我們會看到襯套的橡膠表面有一些很密很淺的細小裂紋,此時,也許它的功能并沒有受到太大的影響,但是這已經是橡膠老化的信號,說明它離退休已經不遠了。

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構是不一樣的。
另外就是,如果不是有目的的改裝的話,最好選擇原廠配套件,因為鬼知道副廠件做的比原廠會硬了多少或者軟了多少。
 

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