減振技術(shù)的核心是消除干擾性振動或找出解決的方法，現(xiàn)在比較適用和成熟的減振方法是橡膠減振系統(tǒng)，早在橡膠應(yīng)用于工業(yè)之初，人們就使用了橡膠隔離來進(jìn)行減振，于上世紀(jì)30年代橡膠減振制品開始廣泛應(yīng)用于汽車動力總成系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)。上世紀(jì)80年代初液壓懸置開始應(yīng)用到發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)，使得橡膠減振技術(shù)得到很大的發(fā)展，現(xiàn)在人們出現(xiàn)了可轉(zhuǎn)換裝置和主動裝置的減振系統(tǒng)在工程上的實(shí)際應(yīng)用。
1.發(fā)動機(jī)懸置技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
發(fā)動機(jī)懸置的技術(shù)發(fā)展路線是：常規(guī)橡膠懸置 被動式液阻懸置 可控轉(zhuǎn)化液阻懸置 主動懸置。
1.1常規(guī)橡膠懸置
常規(guī)的橡膠懸置由橡膠與金屬組成，用于發(fā)動機(jī)與車身之間的隔振，發(fā)動機(jī)是振動源車身是隔振對象，這就要求發(fā)動機(jī)懸置能夠有效地吸收振動，降低振動的傳導(dǎo)率,避免將發(fā)動機(jī)的振動傳遞到車身，發(fā)動機(jī)工作在低頻振動時(shí)振幅較大，高頻振動時(shí)振幅較小，因此對發(fā)動機(jī)懸置則要求在發(fā)動機(jī)低頻振動區(qū)域有較大的損耗系數(shù)，以便能夠迅速將大的振幅消減下來，而在發(fā)動機(jī)高頻振動區(qū)域有較小的動剛度，以便能夠更好地吸收發(fā)動機(jī)的振動降低振動的傳導(dǎo)率。常規(guī)發(fā)動機(jī)懸置結(jié)構(gòu)見圖1 。
圖1 常規(guī)發(fā)動機(jī)懸置結(jié)構(gòu)
1.2液阻懸置
常規(guī)的橡膠懸置可以很好地解決發(fā)動機(jī)怠速工況下，發(fā)動機(jī)激勵(lì)的高頻振動時(shí)有較小動剛度的要求，但是無法解決在行駛工況下，路面激勵(lì)產(chǎn)生的低頻振動時(shí)大阻尼的要求。這時(shí)，出現(xiàn)了液阻懸置的應(yīng)用很好地解決了低頻振動大阻尼的要求。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，液阻懸置先后出現(xiàn)了3代技術(shù)形式：
第1代慣性通道液阻懸置，結(jié)構(gòu)形式見圖2。在行駛工況下，主體受壓后壓力傳遞到液體上，迫使液體從主液室向從液室流動，液體在通過通道時(shí)受到流動阻力，能夠很好實(shí)現(xiàn)振動衰減作用。
圖2 第1代慣性通道液阻懸置結(jié)構(gòu)圖
第2代慣性通道+解耦膜液阻懸置，結(jié)構(gòu)形式見圖3。在第1代液壓懸置的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增設(shè)解偶膜，以滿足50HZ以上高頻狀態(tài)下降低動剛度的要求
圖3 第2代慣性通道+解耦膜液阻懸置結(jié)構(gòu)圖
第3代慣性通道+解耦膜+節(jié)流盤液阻懸置，結(jié)構(gòu)形式見圖4。在第2代液壓懸置的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增設(shè)節(jié)流盤，以滿足150HZ以上高頻狀態(tài)下降低動剛度的要求。3代液阻懸置的應(yīng)用范圍對比見圖5。
圖4 第3代慣性通道+解耦膜+節(jié)流盤液阻懸置結(jié)構(gòu)圖
圖5 三代液阻懸置的應(yīng)用范圍對比
1.3可控轉(zhuǎn)化懸置
液阻懸置雖能很好解決了行駛工況下振動的快速衰減，但是，在怠速頻率點(diǎn)液阻懸置的動靜比大于常規(guī)的橡膠減振器，怠速時(shí)的隔振效果比常規(guī)橡膠減振器差。隨著人們對汽車乘坐舒適性的的要求的不斷提高，需要兼顧怠速工況和行駛工況下都需要發(fā)動機(jī)懸置擁有很好的隔振效果，開始出現(xiàn)了可控轉(zhuǎn)化懸置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在怠速頻率下的低動剛度和行駛工況下的大阻尼性能轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在常用的方式有雙通道轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)見圖6，在怠速工況下雙通道打開，液體通過慣性通道阻力減小，實(shí)現(xiàn)低動剛度特性；在行駛工況下，電磁閥動作封閉一個(gè)通道，液體通過慣性通道阻力增大，實(shí)現(xiàn)大阻尼特性。空氣膜片結(jié)構(gòu)見圖7，在怠速工況下電磁閥通道打開，膜片腔與大氣相通，動剛度降低；在行駛工況下，電磁閥通道封閉，膜片腔形成密閉空腔，近似于剛體，懸置阻尼增大。
圖6 雙通道轉(zhuǎn)化可控懸置結(jié)構(gòu)示意圖
圖7 空氣膜片可控懸置結(jié)構(gòu)示意圖
1.4主動懸置
近年，在歐美高端車型中開始有主動懸置系統(tǒng)在汽車發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)應(yīng)用，圖8是主動懸置結(jié)構(gòu)和工作原理圖，發(fā)動機(jī)的振動在向底盤傳遞過程中，傳感器采集到振動信號，傳遞到控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)向安裝在底盤上的激振器發(fā)出指令，在振動波相反方向產(chǎn)生激振，消減發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的振動。
圖8 主動懸置結(jié)構(gòu)示意圖
2.懸架系統(tǒng)用橡膠減振制品技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
2.1乘用車懸架系統(tǒng)用橡膠減振制品
乘用車懸架系統(tǒng)的核心彈性元件是懸架襯套和懸架彈簧，懸架襯套的技術(shù)發(fā)展路線如下：常規(guī)橡膠襯套 雙膠料橡膠襯套 液阻襯套 磁流變襯套；懸架彈簧的技術(shù)發(fā)展路線如下：金屬螺旋彈簧 空氣彈簧
2.1.1懸架襯套
在乘用車懸架系統(tǒng)為了減少傳遞到車身的沖擊和振動；同時(shí)保證汽車的操縱穩(wěn)定性，保證懸架的彈性運(yùn)動學(xué)特性，大量使用懸架襯套。懸架襯套從操縱穩(wěn)定性的角度考慮：需要Z向剛度高。從平順性的角度：為了降低振動，要求在低頻、大振幅激勵(lì)時(shí)襯套有大阻尼特性；為了降低噪聲，要求在高頻、小振幅激勵(lì)時(shí)有低剛度特性。
常規(guī)懸架襯套采用橡膠-金屬結(jié)構(gòu)這種襯套只有一種膠料，其剛度要在操縱穩(wěn)定性和平順性之間進(jìn)行折中。為了能夠有效地平衡懸架襯套在操縱穩(wěn)定性和平順性的特性要求，采用了雙膠料襯套，在X向采用大阻尼特性橡膠材料，以滿足平順性要求，在Z向采用高的剛度，以滿足操縱穩(wěn)定性的要求。
圖9 常規(guī)橡膠襯套和雙膠料橡膠襯套
為了更好地滿足平順性要求，在懸架襯套中引入了液阻襯套結(jié)構(gòu)，見圖10。當(dāng)激振頻率比較低時(shí)，動剛度低；高頻激振時(shí)，流道中的流體來不及流動，因而剛度大；激振頻率在兩者之間時(shí)，流道中的流體象一個(gè)動力吸振器，它可以抑止懸架系統(tǒng)的一些部件的剛體模態(tài)。它廣泛的應(yīng)用于控制臂的襯套、副車架襯套、扭轉(zhuǎn)梁懸架襯套和多連桿懸架縱臂的襯套。
圖10 液阻襯套結(jié)構(gòu)示意圖
2.1.2懸架彈簧
傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)以螺旋彈簧作為彈性元件，這種懸架型式需要在操縱性和舒適性中間尋找一個(gè)精細(xì)的平衡，如果提高了操縱性，則會影響乘坐舒適性；如果提高了乘坐舒適性，汽車操縱性和穩(wěn)定性又會降低。在高端車型上開始采用空氣彈簧替代金屬螺旋彈簧作為彈性元件，在不降低汽車操縱性和穩(wěn)定性的前提下，利用空氣彈簧的低動剛度有效降低懸架系統(tǒng)的固有頻率，提高乘坐舒適性。結(jié)構(gòu)見圖11。
圖11 金屬螺旋彈簧懸架和空氣彈簧懸架
2.2商用車懸架系統(tǒng)用橡膠減振制品
商用車底盤懸架的技術(shù)發(fā)展方向由鋼板彈簧結(jié)構(gòu)的懸架系統(tǒng)向空氣懸架和橡膠懸架兩種趨勢發(fā)展。懸架是車架與車橋之間的一切傳力連接裝置的總稱，主要由彈性元件、導(dǎo)向裝置和減振器等三部分組成，在鋼板彈簧結(jié)構(gòu)懸架中，由鋼板彈簧彈性元件，在車架與車橋之間作彈性聯(lián)系，承受和傳遞垂直載荷，緩和及抑制不平路面所引起的沖擊。
歐美發(fā)達(dá)國家客車和重卡都普遍采用空氣懸架系統(tǒng)。在國外一些經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)國家，客車90％以上、掛車100%、重型載重車85％采用空氣懸架，空氣懸架在輕型汽車上的應(yīng)用量也在迅速上升。在一些特種車輛（如對防震要求較高的儀表車、救護(hù)車、特種軍用車及要求高度調(diào)節(jié)的集裝箱運(yùn)輸車等）上，空氣懸架幾乎為唯一選擇。在空氣懸架中核心的橡膠制品是空氣彈簧和V型推力桿，空氣懸架結(jié)構(gòu)見圖12?？諝鈴椈珊蚔型推力桿結(jié)構(gòu)見圖13.
圖12 空氣懸架結(jié)構(gòu)示意圖
圖13 空氣彈簧和V型推力桿結(jié)構(gòu)示意圖
在歐美非空氣懸架重卡的市場中分成歐洲流派和美洲、澳洲派。歐洲主要采用少片簧＋板簧支座＋橫向穩(wěn)定桿＋V型推力桿的結(jié)構(gòu)，美洲和澳洲主要采用橡膠懸架結(jié)構(gòu)。
目前歐洲平衡懸架重卡普遍采用少片簧＋板簧支座＋V型推力桿＋斷開式平衡軸＋橫向穩(wěn)定桿的懸架結(jié)構(gòu)，橡膠減振產(chǎn)品大量使用。此類懸架與傳統(tǒng)斯太爾平臺相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、成本低、性能好、承載大，結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)和安裝等優(yōu)點(diǎn)。斷開式平衡軸懸架中核心的橡膠制品是板簧橡膠支座和V型推力桿。斷開式平衡軸懸架結(jié)構(gòu)見圖14，板簧橡膠支座結(jié)構(gòu)見圖15.
圖14 斷開式平衡軸懸架結(jié)構(gòu)示意圖
圖15 板簧橡膠支座結(jié)構(gòu)示意圖
美洲和澳洲主要采用橡膠懸架結(jié)構(gòu)，橡膠懸架的特點(diǎn)（1）結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝；（2）橡膠懸架自重輕，可以承載更多的貨物，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低了油耗提高了經(jīng)濟(jì)效益；（3）橡膠懸架具有免維護(hù)，免潤滑的特點(diǎn)；（4）橡膠懸架具有良好的通過性，可以有效的減少輪胎的磨損，提高了輪胎的使用壽命，降低了維修成本，節(jié)約了維修費(fèi)用；（5）橡膠懸架具有變剛度的特點(diǎn)，無論在車輛的空載狀態(tài)，還是在滿載狀態(tài)，都能為車輛提供良好的舒適性。橡膠懸架中核心的橡膠制品是橡膠主簧、均衡梁鉸接、V型推力桿。橡膠懸架結(jié)構(gòu)見圖16。結(jié)構(gòu)見圖17。
圖16 橡膠懸架結(jié)構(gòu)示意圖
圖17 橡膠主簧和均衡梁鉸接結(jié)構(gòu)示意圖
4.結(jié)束語
橡膠減振制品做為汽車關(guān)鍵的NVH功能件，其技術(shù)發(fā)展趨勢正在由被動隔振模式向主動隔振模式發(fā)展，由常規(guī)橡膠彈簧結(jié)構(gòu)向空氣彈簧結(jié)構(gòu)發(fā)展。中國的橡膠減振供應(yīng)商也緊緊跟隨歐美標(biāo)桿企業(yè)發(fā)展的步伐，由提供單一橡膠減振零件向系統(tǒng)化、集成化的發(fā)展方向前進(jìn)。
