具有50多年弹簧生产经验的荷兰Merwede(马特威)公司可以制造多种弹簧,如拉伸弹簧(Torsion springs)、板簧(Leaf springs)、扭转弹簧(Tension springs)和压缩弹簧(Compression springs)等。其中,Merwede95%的产品是压缩弹簧,又称螺旋弹簧(Coil Springs)。因为压缩弹簧在汽车悬架系统上有着广泛的应用,所以本文重点围绕压缩弹簧的技术展开说明。
压缩弹簧一般情况下可起到吸收与释放压力的作用,主要通过三方面描述其性能,即自由高度(mm)、内径(mm)和压力(N或kg)。弹簧的弹性(N/mm或kg/cm)主要由以下三要素决定:钢筋的粗度d(″或mm)、内径Di(″或mm)和圈数Nt。
众所周知,弹簧钢筋越粗,就越硬;内径越小,硬度越大;增加圈数,会使硬度减少。但将这三要素结合起来,就需要用相关的计算软件来进行分析,并可得出各种结果,如压并距离、最大压缩距离、最大承受力和最长正常工作寿命等。
此外,还有一个因素不可忽视,那就是弹簧的最大应力(N/平方毫米)。太大的应力会大幅降低弹簧的正常工作寿命,或者因为弹簧的韧度不够而使得弹簧变得越来越短。最大应力是由弹簧圈数、内径及自由高度决定,也可以说是内径与弹簧圈的间距决定。当我们需要开发降低弹簧时,主要就是改变钢筋粗度与弹簧的圈数。
渐变型弹簧(变钢度弹簧)
图1:Merwede渐变型弹簧
渐变型弹簧的弹簧圈之间的距离各不相同,又称为不等距弹簧,其弹簧硬度也是随着受压层程度在不断变化。渐变弹簧圈部分(即间距小的部分)不是比另外部分(即间距大的部分)要软,而是更硬。可预先通过软件计算出来渐变弹簧圈部分与另外部分的不同硬度,同时这也是降低弹簧设计弹性渐变性的原理。
降低型悬架设计
降低汽车车身离地距离是汽车改装业的一项重要业务。一般欧洲公司推出新车时,也总是展示降低车身的新车图片。降低汽车的重心可以保证汽车在拐弯时保持平衡状态,同时还可以减少汽车的空气阻力。
当然这也是相对而言,汽车重心并不是越低越好。弹簧工作距离还是由减振器来决定。如果普通汽车减振器的工作行程是90mm,在降低车身40mm后,工作距离才剩下50mm,而在这仅有的50mm之间还有橡胶保护圈的厚度。保护圈用于关键时刻对汽车进行保护,如汽车被压到最低高度时,保护圈可代替弹簧发生作用,保护车底免受碰撞。如果把车身降得太低,其实就等于每天利用保护圈代替弹簧实现保护作用,弹簧则失去其应有的功效,结果与使用软弹簧一样,当然,汽车的操控性也无从谈起。
相反,如果弹簧太硬,汽车车身就会不断地跳跃。这里人们也存在一个理解误区,以为是因为弹簧太软车身才会不断跳跃。想象一下,如果汽车没有减振器,当弹簧受压时,汽车才会不断蹦跳。有一个非常简便的方法可以测试:用手往下按压汽车并立即松开手,汽车应该随即上升,或者几秒钟后上升,这都属于悬架的正常情况。还有就是当汽车在黑暗中行驶时,如果看到前大灯光线稳定,那也可以说明减振器工作正常。
弹簧需要一定的预压力,这也是必须有的最小自由高度,也就是说当汽车完全离开地面上下弹簧座之间的距离。不然的话,弹簧不会固定于减振器,甚至掉出来,这是相当危险的状况。
Merwede测试中心
图2:用专业测试设备对Merwede弹簧进行性能测试
当开发新车型的降低弹簧时,测试工作是最为关键的一个环节。Merwede测试中心长年与全荷兰拉力赛或场地赛上最有经验的技术师们合作,其中一位技术师曾经是全欧洲拉力赛的冠军。Merwede所有新产品开发都由这些赛车场技术师亲自试车进行测试。由于他们精湛的技术与经验,使得Merwede测试中心众多领先的技术与新产品开发效果得以最大程度的保证。
通过TüV认证
大部分Merwede弹簧都通过了德国TüV认证。德国TüV公司每隔一段时间就会派专人到Merwede公司对新开发的产品进行测试。经过一系列严格的质量检验,确保达到汽车在任何情况下的安全性所需要的各种严格标准。
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