减振性能:Johnny Joint 是否优于 Heim 关节?

Vibration Dampening: Does a Johnny Joint Outperform a Heim? featured image

关于“我应该用哪种”的一般性比较,请参阅 Heim 关节与 Johnny Joint:哪种更适合攀岩?——本页假设您已了解基本区别,并希望深入了解振动/NVH 差异背后的机理。

预紧聚合物与零间隙金属技术图解:减振性能:Johnny Joint 是否优于 Heim 关节?
界面控制振动如何传递到底盘。

是的——在噪音、振动和粗糙度(NVH)方面,Johnny Joint 优于 Heim 关节,原因在于球体与壳体之间的材料。这不是微小的差异:这是日常驾驶或越野兼街道车辆倾向于使用 Johnny Joint,而专业赛车/竞技改装能忍受 Heim 关节更粗糙行驶质感的最大原因。

机理:预紧聚合物与零间隙金属

振动路径衰减技术图解:减振性能:Johnny Joint 是否优于 Heim 关节?
概念图解,非实测数据。

Heim 关节的球体在其衬垫上旋转——纯金属对金属,或金属对薄 PTFE 复合材料层——摩擦接近零,且关键是没有弹性缓冲。没有回弹,没有压缩-恢复行为。力从一侧进入,几乎无衰减地从另一侧传出。这正是 Heim 关节精确性的来源:关节像一个无摩擦枢轴,因此悬架几何在任何载荷下都保持在你设定的位置。

Johnny Joint 的工作原理不同。钢球被两个聚氨酯衬套在预紧力下夹持。当关节旋转或吸收冲击时,这些聚氨酯杯压缩然后恢复——这个压缩循环在做实际的机械功,在能量到达车架之前吸收能量。关节更像一个非常硬的衬套,恰好允许旋转,而不是真正的无摩擦枢轴。

这就是 NVH 差异的全部解释:一种设计在载荷路径和底盘之间有弹性层,另一种没有。

这实际上传递到驾驶舱的是什么

实用混合连杆布局技术图解:减振性能:Johnny Joint 是否优于 Heim 关节?
许多改装按位置组合关节类型。

当连杆中使用 Heim 关节时,路面输入几乎未经过滤地到达底盘——轮胎不平衡、传动系统谐波、齿轮噪音、尖锐的岩石撞击冲击和高频振动都几乎无衰减地通过。当同一位置使用 Johnny Joint 时,聚氨酯层在输入到达车架纵梁之前就削减了相当一部分。

振动源 Heim 关节 Johnny Joint
轮胎不平衡 / 路面嗡嗡声 直接传递 部分吸收
尖锐冲击(岩石撞击、坑洼) 直接传递 部分吸收
传动系统/齿轮噪音 直接传递 部分吸收
负载下的转向/悬架精度 最高——零变形 略有降低——聚合物在负载下压缩

最后一行是在假设“Johnny Joint = 严格更好”之前值得理解的权衡。同样的弹性压缩在减振的同时,机械上是在负载下的小幅变形——这正是 Heim 关节旨在消除的。对于需要在激烈转弯或硬岩石撞击下保持刚性的连杆,这种弹性是一个真实的(尽管很小)代价,而不是免费的升级。

没有人公布过这方面的数据

有必要直接说明这里的数据状况:本次研究中没有找到任何来源量化实际的振动减少——没有分贝数据,没有加速度测量,没有比较 Heim 关节和 Johnny Joint 的频响曲线。一家制造商的博客描述了在几种控制臂关节类型上进行的振动台和地震仪测试,这证实了这种量化测试是可能的,但它没有公布实际读数,而且其结论推广自己的产品——因此不能用作 Heim 或 Johnny Joint 性能的独立数据。以上都是机理层面的解释(预紧弹性衬套 vs. 刚性零间隙轴承),这由两种部件的构造方式充分支持,而不是引用的实验室测量。

实用的折中方案

如果车内噪音比什么都重要,那么两种关节都不是最安静的选择——传统的橡胶悬架衬套在纯 NVH 方面胜过 Heim 和 Johnny Joint,但代价是精度和承载能力远低。在真实的 4 连杆改装中常见的折中方案:在连杆的车轴端使用 Johnny Joint(冲击载荷最高),在车架端使用橡胶衬套(隔离底盘噪音最重要),而 Heim 关节则保留给几何精度优先且乘坐舒适性不是考虑因素的连杆。


相关阅读: Heim 关节与 Johnny Joint:哪种更适合攀岩? · 可修复性:为什么 Johnny Joint 可维修而 Heim 关节需更换 · Johnny Joint vs. Heim 关节 vs. Builder 衬套(完整比较,syzrodends.cn)

继续阅读

了解更多关于零部件选型、采购和制造工艺的技术文章。