摩托车减震器的工作原理

本文最初发表于《Cycle World》。

如今，单减震后悬架已近乎普及。传统的双减震装置仍可见，但主要是为了复古风格而存在。1974 年，当后悬架行程更长的时代到来时，采用单减震装置是最明智的选择。

为什么要有悬架？几十年来，美国摩托车都是刚性车架，没有后悬架。但随着公路条件的改善和车速的提高，后悬架成为提供底盘稳定性的必需品。只需让弹簧轮在颠簸路面上上下移动，就能避免骑手和底盘受到干扰。

后减震器提供两个基本功能：用减震弹簧支撑自行车后部的重量，并通过提供阻尼来控制悬架的上下振动。阻尼是一种受控的摩擦力，可消耗不必要的悬架运动（例如每次颠簸后都会继续的弹跳）的能量。

早期的减震器采用干摩擦方式工作，但其粘滑运动很不平稳。现代减震器由一个充满油的气缸和一个与悬架相连的可移动活塞组成，因此非常柔顺。悬架运动驱动活塞，活塞通过节流孔来回泵送油。这将悬架运动的能量转化为快速移动的阻尼液射流的能量——能量以热量的形式消散。使用后减震器时产生的热量就是从悬架运动中吸收的能量。

当减震器活塞移动时，其前方的压力很高，但其后方的低压会将减震器油拉开或使其空化。为了防止空化区域塌陷时产生冲击，减震器油由蓄能器活塞后的气体加压——蓄能器活塞的气缸是当今最常见的减震器设计的“手枪式握把”。

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一个简单的固定阻尼孔，尺寸适合低速工作，但随着道路速度和阻尼器活塞速度的增加，它很快就会变得粗糙甚至僵硬。这是因为推动流体通过固定孔所需的压力随着速度的平方而增加。这意味着，如果一个给定的孔在 3 英里/小时的步行速度下提供适当的阻尼，那么在两倍于该速度的速度下，阻尼力将增加四倍，而在 60 英里/小时的速度下，阻尼器将变得僵硬。阻尼力的这种急剧增加称为“孔限制”。

为了避免孔口限制，发明了可变孔口，孔口随着压力的增加而变大。一种简单的方法是在阻尼器活塞上钻几个孔，用薄垫圈盖住它们，然后用弹簧支撑垫圈。随着活塞在流体中移动得更快，流体压力的上升会使垫圈越来越抵住弹簧，从而减缓阻尼力随活塞速度增加的速度。可变孔口使阻尼力保持与活塞速度大致成比例。

当今最常用的方案是使用钢垫圈本身（覆盖活塞或阀体上的孔）作为弹簧。它被夹紧在其 ID 或 OD 处，由阻尼器活塞驱动的流体压力使垫圈偏转成略微锥形，使流体从垫圈的自由边缘下方流出。通过在此垫圈上堆叠其他垫圈和垫片序列，可以创建各种阻尼力与速度的曲线。这是最重要的垫圈堆叠，有时也称为垫片堆叠，因此经常在悬架设置中提及。

阻尼力必须与减震器弹簧刚度成比例设置。否则，刚度大的弹簧会压倒弱阻尼，反之亦然。

悬架运动有两个方向：压缩，当颠簸抬高车轮时，以及当悬架在颠簸后伸展时发生的回弹。多年来，减震器在压缩时几乎不提供阻尼力，因为孔口受限的压缩阀很容易在撞到颠簸时将自行车向上踢，从而在颠簸通过时降低轮胎的抓地力。当工程师在 1978 年之后学会“稳定”压缩阻尼时，它变得不那么令人烦恼，而且实际上很有用。

多年来，回弹垫圈组位于减震器活塞上，而压缩垫圈组控制进入蓄能器的流量——蓄能器过去安装在柔性软管末端的远端。控制压缩的流量只是减震器杆进入气缸时排出的少量流体。如今，活塞通常是实心的，并通过安装在气缸外部的垫圈组来回推动几乎相等的压缩和回弹流体量（如图中这款 Öhlins TTX 减震器），使调整和维修更加容易。随着时间的推移，通过减震元件的流道变得越来越精简。

我们称之为“点击器”的阻尼调节器通常仅调节低速阻尼；当我们说“低速”时，这是指减震器压缩或伸展的速度，而不是摩托车的速度。在较高速度下改变阻尼需要改变垫圈堆叠。

因为阻尼会减缓悬架的运动，所以这是一个折衷方案：足以抑制悬架振动，但尽可能少地干扰车轮运动。