一种新型减振器活塞的设计

马晨，沈炳湖，周智锋，容家坤

(柳州孔辉汽车科技有限公司，广西柳州 545007)

一种新型减振器活塞的设计

马晨，沈炳湖，周智锋，容家坤

(柳州孔辉汽车科技有限公司，广西柳州 545007)

减振器阀片在活塞往复运动过程中反复折弯，久而久之就产生疲劳变形，降低了减振器的性能。在不影响活塞原有结构功能的情况下，通过增加凸台，来减小阀片折弯变形的程度，从而达到提高阀片寿命和减振器性能的目的。

减振器；活塞；阀片寿命

0 引言

行驶平顺性是车辆的重要性能指标之一，而减振器作为悬架系统一个主要的阻尼元件，主要用于抑制弹簧吸振后反弹时的振动，吸收路面冲击的能量。减振器性能的高低将直接影响到汽车舒适性及操纵安全性。

目前，减振器行业面临的最主要的技术难题就是减振器失效问题，而失效又与减振器产品的研发设计、制造水平、工艺方法、质量控制等相关。文中将通过优化减振器的活塞结构，提高阀片寿命，增强减振器性能的稳定性，从而降低减振器的失效风险。

1 阀座结构设计

减振器活塞一般都设有供压缩油液正向和反向流通的常通孔，活塞在缸筒中下移时，紧贴活塞下端面的阀片将正向常通孔封盖，而反向常通孔畅通；活塞在缸筒中上移时，紧贴活塞上端面的阀片将反向常通孔封盖，而正向常通孔畅通，从而起到调节阻尼力的作用。为了实现以上目的，目前使用的活塞两个端面上都设有与端面高度一致的凸台，凸台之间形成高度低于凸台端面的扇形低台，常通孔从一端面的凸台进，从另一端面的扇形低台出。减振器工作时，活塞常通孔通过油液，任意一端的阀片承受压力时将紧压凸台端面将该端的常通孔封盖，而位于扇形低台的常通孔的出口畅通。由于扇形低台的高度低于凸台端面，扇形低台部分的空间没有对阀片产生支撑，反复使用后会导致阀片较快疲劳或变形，阀片变形有可能将常通孔的出口堵住，造成减振器阻尼力增大，使减振器的性能降低，影响减振器的使用效果，达不到设计要求。

为了延长阀片的使用寿命，在活塞两个端面的每个扇形低台上分布有n个凸点(如图1所示), 凸点高度与活塞凸台端面的高度一致, 所述n的取值为1～3之间的任意整数。所述凸点或为一圆柱体，或为一圆锥台体，其横截面为圆形；或为一方形柱体，或为一方形锥台体，其横截面为方形。此减振器活塞不影响活塞的原有结构功能，却提高了阀片的使用寿命和减振器的力值性能，结构简单、经济实用。在减振器工作过程中，位于活塞两端面的阀片受到压力时，两个端面的凸点可以与凸台同时顶住阀片，使阀片的折弯变形减小，阀片不易产生疲劳，既可提高阀片的寿命，保证减振器的正常使用，又可避免阀片因疲劳变形将活塞常通孔堵住，使减振器阻尼力值更加稳定。

2 CAE分析

为了验证活塞在增加凸点后对阀片起到的改善作用，作者通过CAE模拟分析两种活塞在工作时阀片受到的应力情况和变形量大小，来对比有无凸点前后的差别。

按照某小型汽车的力值要求(见表1)，同时根据减振器台架耐久试验的规范来模拟减振器阀片的受力情况。将活塞固定，阀片与活塞贴合的面接触，在阀片表面施加600 N的力。通过CAE模拟分析得出，无凸点阀片受到的最大应力为253 MPa(见图2)，有凸点阀片受到的最大应力为107 MPa(见图3)，将阀片的变形量放大8倍对比，可明显看出在装配无凸点的活塞时，阀片的变形量要比有凸点活塞时大了很多(见图4、图5)。

表1 力值要求

图2 无凸点阀片应力图

图3 有凸点阀片应力图

图4 无凸点阀片变形图

图5 有凸点阀片变形图

3 台架试验

有了CAE模拟分析的结论做基础，为了进一步验证带有凸点的活塞对提高阀片寿命的效果，将有凸点的活塞和无凸点的活塞同时进行台架试验。按照某型小轿车的技术要求制作减振器样件4支，除活塞以外其余零件完全一样，其中有凸点和无凸点的活塞各2只(注：文中1号、2号为有凸点活塞，3号、4号为无凸点活塞)，制作完样件后分别进行力值测功并记录(注：0.13、0.26、1.0 m/s为考核速度点)。测功完成后，对4只减振器进行台架试验，试验行程100 mm，速度0.3 m/s，试件外壳温度控制在95～105 ℃内，试件循环400万次以后再进行力值测功并记录，见表2。

表2 4支样件台架试验前后测功力值对比

通过对比台架试验后的测功力值，活塞有凸点的1号和2号减振器比活塞无凸点的3号和4号减振器力值衰减程度要小。

4 结束语

通过CAE模拟分析和台架试验，可以看出有凸点的活塞对于阀片的受力和变形起到了良好的改善作用，继而降低了减振器的失效风险。随着大家对汽车的舒适性要求不断提高，减振器的性能也要不断地加强，对减振器生产企业也提出了更高的要求。文中提及的活塞结构可以为减振器生产企业提供参考，同时，结构改进是一个长期持续的过程，今后还需不断

优化。

【1】周长城.汽车液压筒式减振器设计及理论[M].北京：北京大学出版社，2012.

【2】俞德孚,马彪.车辆悬架减振器的理论和实践[M].北京：兵器工业出版社，2013.

【3】刘瑞军,周长城,赵以强.汽车减振器活塞孔对常通节流孔面积设计的影响[J].汽车技术,2008 (12):24-28. LIU R J,ZHOU C C,ZHAO Y Q.Influence of Piston Holes on Design of Throttle Holes Area for Shock Absorber[J].Automobile Technology,2008(12):24-28.

A New Design For Shock Absorber Piston

MA Chen, SHEN Binghu, ZHOU Zhifeng,RONG Jiakun

(KH Automotive Technologies( Liuzhou )Co., Ltd., Liuzhou Guangxi 545007, China)

The shock absorber valve plates are bended and deformed during the reciprocating motion process of the pistons, so the fatigue deformation happens over time, which reduces the performance of the shock absorber. Without affecting the original structure and function of the pistons, convex was added for reducing the level of bending deformation of the valve plates.So the goals of extending the service life of valve plates and improving the performance of the shock absorber are achieved.

Shock absorber；Piston；Service life of valve plates

2017-03-05

马晨(1984—)，男，助理工程师，主要从事汽车底盘零部件开发工作。E-mail:machen@yeah.net。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.06.013

U463.33+5.1

A

1674-1986(2017)06-046-03