關(guān)于汽車穩(wěn)定桿襯套異響問(wèn)題研究

莫　勇　吳　磊　鄧　帥

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江 杭州310052）

關(guān)于汽車穩(wěn)定桿襯套異響問(wèn)題研究

莫勇1吳磊2鄧帥1

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.浙江吉利汽車研究院有限公司，浙江 杭州310052）

汽車橫向穩(wěn)定桿襯套及支架一起為橫向穩(wěn)定桿提供支撐、緩沖、隔振、降噪及提供部分扭轉(zhuǎn)剛度的作用，并提升車輛轉(zhuǎn)彎行駛過(guò)程中的操控穩(wěn)定性。通過(guò)工作中遇到穩(wěn)定桿襯套異響問(wèn)題，以及進(jìn)行的改進(jìn)措施和改進(jìn)效果進(jìn)行分析、歸納，為后續(xù)車型穩(wěn)定桿襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供理論依據(jù)。

襯套；異響；磨損；摩擦

1　前言

為了獲得車輛較好的平順性，通常會(huì)減小懸架的垂直剛度，進(jìn)而降低懸掛偏頻。但因?yàn)閼壹艽怪眲偠扰c懸架的側(cè)傾角剛度之間成正比關(guān)系，所以降低懸架垂直剛度的同時(shí)使側(cè)傾角剛度降低，并使車身側(cè)傾角增加；造成車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)車身傾斜嚴(yán)重，操控性能差，并造成車廂中的乘員感到不舒適和降低了行車安全感。解決這一矛盾的主要方法就是在汽車上裝置橫向穩(wěn)定桿總成，如圖1所示。橫向穩(wěn)定桿一般通過(guò)兩端的穩(wěn)定桿連桿與減振支柱總成或下控制臂總成連接；桿身通過(guò)橡膠襯套和支架固定在車架或副車架上，常見(jiàn)布置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1　穩(wěn)定桿總成示意圖

圖2　典型穩(wěn)定桿總成布置結(jié)構(gòu)

隨著人民生活水平的提高及科技的進(jìn)步，穩(wěn)定桿襯套異響問(wèn)題越來(lái)越成為客戶抱怨的主要問(wèn)題之一。本文通過(guò)遇到的穩(wěn)定桿襯套異響問(wèn)題，及進(jìn)行的改進(jìn)措施和改進(jìn)效果進(jìn)行分析、歸納，為后續(xù)車型穩(wěn)定桿襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供理論依據(jù)。

2　穩(wěn)定桿襯套異響調(diào)查

售后故障件分析：如圖3所示：

圖3　售后故障件示意圖

從售后故障件分析，主要表現(xiàn)為：

（1）故障件出現(xiàn)了受力不均，造成局部受力嚴(yán)重；

（2）故障件出現(xiàn)了干摩擦，造成表面黏磨。

對(duì)相關(guān)車型售后維修數(shù)據(jù)按維修月份和維修里程分別收集整理，如圖4所示：

圖4　售后維修數(shù)據(jù)

從維修數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：

（1）異響問(wèn)題受到季節(jié)影響的因素不是很明顯；

（2）車輛使用初期及一萬(wàn)公里以下抱怨最為集中；

（3）Lechi車型售后抱怨較少且穩(wěn)定。

對(duì)相關(guān)車型結(jié)構(gòu)及配合參數(shù)進(jìn)行分析，如表1所示：

表1 相關(guān)車型結(jié)構(gòu)及配合參數(shù)

從表中可以發(fā)現(xiàn)：

（1）N109、N111、N300、CN100、CN112、GP50等車型襯套過(guò)盈量相對(duì)Lechi都較小；

（2）N109、N111、CN100、CN112、GP50等車型無(wú)凸筋結(jié)構(gòu)；

（3）結(jié)合售后維修數(shù)據(jù)，過(guò)盈量小和無(wú)凸筋結(jié)構(gòu)的襯套，更容易出現(xiàn)影響問(wèn)題。

3　異響原理分析

3.1通過(guò)摩擦學(xué)原理及故障件現(xiàn)象分析

（1）摩擦學(xué)原理。如果兩個(gè)固體互相接觸，必須有一個(gè)正壓力把他們壓在一起。因?yàn)闆](méi)有兩個(gè)表面是完全平坦的，接觸點(diǎn)僅發(fā)生在兩個(gè)固體表面的彼此最高點(diǎn)。如果正壓力增加，這些表面最高點(diǎn)受擠壓而變形，直至兩個(gè)固體表面的接觸壓力重新達(dá)到平衡。如果兩個(gè)表面相對(duì)于移動(dòng)，各自的最高點(diǎn)相互鎖止。這導(dǎo)致由一個(gè)力會(huì)抗拒相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這個(gè)力稱為摩擦力。摩擦力依賴于運(yùn)動(dòng)學(xué)、正壓力、速度、溫度、負(fù)載的持續(xù)時(shí)間。兩個(gè)受正壓力且相互運(yùn)動(dòng)的物體，摩擦和磨損會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。

摩擦類型取決于兩個(gè)接觸表面的元素變形過(guò)程，如圖5所示。

圖5　摩擦原理示意圖

影響摩擦的主要因素有接觸面結(jié)構(gòu)、表面壓力、材料兼容性、表面接觸比率、表面粗糙度及潤(rùn)滑油膜厚度等。因此，潤(rùn)滑劑時(shí)間少摩擦和磨損的有效方法，因?yàn)闈?rùn)滑油膜可有效的避免兩個(gè)接觸面粘滯作用。圖6描述了各種磨損類型。

圖6　磨損類型示意圖

（2）由于穩(wěn)定桿屬于金屬材料，穩(wěn)定桿襯套屬于橡膠材料，且兩者配合屬于過(guò)盈配合，因此兩種材料表面就會(huì)摩擦力，如果在穩(wěn)定桿在扭轉(zhuǎn)的過(guò)程橡膠表面不能跟隨，就會(huì)出現(xiàn)粘滯變形及摩擦，橡膠與金屬的粘滯與摩擦將造成異響和橡膠的磨損。

3.2通過(guò)有限元建模，模擬穩(wěn)定桿工作過(guò)程中襯套的變形情況

結(jié)果如圖7所示：

圖7　穩(wěn)定桿工作仿真分析示意圖

通過(guò)有限元模擬分析發(fā)現(xiàn)：

（1）穩(wěn)定桿工作過(guò)程中穩(wěn)定桿與襯套出現(xiàn)間隙，導(dǎo)致噪音直接傳出及粉塵等異物進(jìn)入并加速襯套磨損；

（2）穩(wěn)定桿襯套開(kāi)口部位，隨著穩(wěn)定桿襯套受擠壓、扭曲，出現(xiàn)開(kāi)口變大的趨勢(shì)，亦導(dǎo)致噪音直接傳出及粉塵等異物進(jìn)入并加速襯套磨損。

4　改進(jìn)措施

（1）增加凸脊結(jié)構(gòu)（如圖8所示），使穩(wěn)定桿襯套受力更加均勻；

（2）增加襯套配合的過(guò)盈量，通過(guò)襯套的變形，盡可能避免在工作過(guò)程中襯套表面與穩(wěn)定桿表面出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)；

（3）采用注射成型，提高模腔壓力，增加襯套強(qiáng)度；

（4）配方增加石蠟含量（如圖9所示），保持接觸面潤(rùn)滑，減輕磨損與異響。

圖8　增加凸筋結(jié)構(gòu)

圖9　增加石蠟含量（如白色部分）

5　改進(jìn)效果

（1）穩(wěn)定桿在工作工程中，間隙的到明顯的消除，開(kāi)口也未發(fā)現(xiàn)明顯間隙，如圖10所示。

圖10　穩(wěn)定桿工作仿真分析示意圖

（2）通過(guò)對(duì)某車型連續(xù)幾個(gè)月的售后數(shù)據(jù)跟蹤發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定桿襯套異響問(wèn)題得到明顯的遏制，如圖11所示。

圖11　更改前后售后數(shù)據(jù)對(duì)比

6　總結(jié)

（1）通過(guò)對(duì)穩(wěn)定桿襯套的故障現(xiàn)象分析、改進(jìn)措施及效果的驗(yàn)證，增加凸筋結(jié)構(gòu)及合理的增加穩(wěn)定桿襯套的過(guò)盈量，使襯套受力更均勻并通過(guò)穩(wěn)定桿襯套的變形，可有效的減少穩(wěn)定桿與襯套的表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而減少襯套的磨損及異響。

（2）增加石蠟配方，可在穩(wěn)定桿與襯套表面產(chǎn)生一種潤(rùn)滑油脂，有效減緩了摩擦及異響。

（3）通過(guò)有限元仿真及售后數(shù)據(jù)的比對(duì)分析，本次改進(jìn)方案有效地遏制了穩(wěn)定桿襯套的磨損及異響問(wèn)題，并為后續(xù)車型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

［1］ 王望予.汽車設(shè)計(jì)［M］.吉林：吉林大學(xué)出版社，2011.

［2］ Bernd Heiβng，Metin Ersoy.Chassis Handbook Fundamentals，Driving Dynamics，Components，Mechatronics，Perspectives［M］. ATZ，2011.

［3］ 單紅艷，姚斌.乘用車橫向穩(wěn)定桿橡膠襯套的研究［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011（11）：95.

Study of vehicle stabilizer bar bushing noise

Stabilizer bar bushing and support have the function of holding， buffer， vibration isolation， noise reduction， and provide some torsional rigidity， stability control in the process of turning and improve vehicle driving. Through the stabilizer bar bushing problem encountered in the work， and make the improvement measures and improve the effect of analysis and induction， stabilizer bar bushing for subsequent model provides the theory basis for structure design and application

Bushing； noise； wear； friction

U461

A

1008-1151（2016）03-0049-03

2016-02-11

莫勇（1988-），男，供職于上汽通用五菱汽車股份有限公司技術(shù)中心，從事汽車懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。