試制車輛底盤異響診斷淺析

姜超

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

前言

在汽車的整個(gè)開發(fā)階段，需要進(jìn)行零部件以及整車的各種主觀評(píng)價(jià)和道路試驗(yàn)。這樣做的目的是為了讓汽車投放市場(chǎng)之前就對(duì)可能出現(xiàn)問題的地方，進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)驗(yàn)證，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。但是，汽車在使用過程中，由于各種各樣的原因不可避免的還是要發(fā)生故障，使汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操作穩(wěn)定性、乘坐舒適性、使用安全性等發(fā)生變化。因此，這需要我們?cè)谇捌诘脑囍圃囼?yàn)階段更加細(xì)致地對(duì)試制試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入的分析研究。

尤其是底盤異響問題，很多駕乘人員可能對(duì)汽車構(gòu)造不熟悉，聽到一些比較明顯地吱吱、嘎嘎、咯嘣等異響聲音時(shí)，感覺很害怕，由此對(duì)汽車制造商產(chǎn)生很大抱怨的事件屢見不鮮。本文就車輛在試制試驗(yàn)過程中底盤部件出現(xiàn)的主要異響問題診斷方式進(jìn)行了描述，希望對(duì)車輛維修人員和駕乘人員提供一些幫助。

在車輛試驗(yàn)過程中，針對(duì)不同試驗(yàn)?zāi)康膱?zhí)行不同的試驗(yàn)規(guī)范。對(duì)于底盤來說，要求底盤零部件在所有的試驗(yàn)過程中是不能出現(xiàn)可聽見異響聲，影響車輛操縱穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性能變化的底盤零部件的裂紋、斷裂，變形及松動(dòng)以及任何旋轉(zhuǎn)部件的破壞。但是在試制評(píng)價(jià)和試驗(yàn)過程中還會(huì)出現(xiàn)很多的異響問題，對(duì)于底盤懸架來說，常見的異響表現(xiàn)癥狀有如下幾種情況。

1 懸架系統(tǒng)異響

1.1 球銷異響

一般來說，底盤上有如下兩個(gè)地方使用球銷結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，一個(gè)是轉(zhuǎn)向拉桿與轉(zhuǎn)向節(jié)連接處，一個(gè)是車輛下擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)連接處；在道路試驗(yàn)過程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)有如下原因?qū)е碌?“嘎嘎 ”異響問題：球銷防塵罩破裂導(dǎo)致潤滑脂泄露，球頭和球頭座缺少潤滑，磨損加劇，兩者之間的異常摩擦引起異響和球頭在移動(dòng)到極限位置時(shí)，襯套與球頭自身發(fā)生干涉后容易被磨破，造成球頭漏油，球頭無潤滑而發(fā)生異響。

1.2 襯套異響

底盤結(jié)構(gòu)件相互連接，都是采用橡膠襯套加螺栓的固定方式，如車輛擺臂和副車架連接點(diǎn)、副車架與車身的連接等地方都是如此。橡膠襯套在車輛工作中承受大部分的震動(dòng)力，因此關(guān)于襯套的問題，在試制試驗(yàn)過程中也是很多的。在我們的試驗(yàn)過程中曾經(jīng)出現(xiàn)了這樣的異響問題：在高強(qiáng)度試驗(yàn)中，車輛擺臂因受過較異常劇烈的撞擊而導(dǎo)致襯套脫出,襯套拉脫后與套管發(fā)出的摩擦聲會(huì)產(chǎn)生異響。

1.3 減振器異響

現(xiàn)在市場(chǎng)上 A級(jí)乘用車前懸架主要是麥弗遜式懸架，本文主要闡述支柱式減振器的異響問題。首先介紹類似圖示結(jié)構(gòu)減振器 Top-mount內(nèi)部異響，減振器 Top-mount就好比是減振器的一個(gè)黑匣子，一般主機(jī)廠都不會(huì)對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是經(jīng)常在試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)這個(gè)黑匣子里面會(huì)出現(xiàn)異響。兩個(gè)金屬片中間的橡膠塊，在轉(zhuǎn)向時(shí)與金屬蓋板發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，橡膠回彈時(shí)會(huì)產(chǎn)生異響。另外還有一種“咯噔”的聲音，還是因?yàn)樯鲜鎏岬降哪莻€(gè)橡膠體，在壓裝過程中，工藝無法保證壓裝到位，容易壓偏，壓偏的橡膠在回彈過程中發(fā)出異響，在轉(zhuǎn)向時(shí)，這種異響特別明顯。還有一種響聲，是因?yàn)榍皽p振器上防撞墊圈尺寸超差，導(dǎo)致前減振器上防撞墊圈與前懸架彈簧隔振器墊圈干涉磨損，出現(xiàn)異響。另外還有一種問題是因?yàn)樵谘b配過程中定位不良，造成軸圈與座圈不同軸，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生異響。

1.4 輪轂軸承異響

輪轂軸承出現(xiàn)損壞，在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出嗡嗡的聲音。在試驗(yàn)過程中，發(fā)生因軸承內(nèi)圈和鋼球疲勞剝落，導(dǎo)致軸承異響的問題，有可能是屬于正常的疲勞磨損所致，這個(gè)須請(qǐng)大家注意。針對(duì)這個(gè)案例，我們從設(shè)計(jì)開始進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵O(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)導(dǎo)致零件壽命銳減，我們的這輛試驗(yàn)車軸承偏置距設(shè)計(jì)值達(dá)到了 11.95mm（通常推薦為 5～6mm），要提高軸承壽命必須要優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小軸承偏置距。另外，我們?cè)诜治鲋邪l(fā)現(xiàn)有表面裂紋源存在，還有存在潤滑不良導(dǎo)致接觸疲勞的可能性。同時(shí)在此次分析中，軸承游隙無法檢測(cè)，與軸承外圈配合的轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)孔圓度嚴(yán)重超差。（圖紙要求為 15μ，實(shí)測(cè)值達(dá)到 48μ）。因此軸承游隙也非常有可能導(dǎo)致接觸疲勞的產(chǎn)生。轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)孔圓度超差會(huì)擠壓軸承外圈，造成軸承外圈變形，使?jié)L道局部產(chǎn)生應(yīng)力集中，長時(shí)間后軸承滾道表面會(huì)發(fā)生疲勞剝落，產(chǎn)生異響。在對(duì)解體后的軸承進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈上還有接觸腐蝕及微動(dòng)痕跡，由此說明軸承內(nèi)圈與法蘭軸處配合力不充分，導(dǎo)致運(yùn)行中軸承內(nèi)圈與法蘭軸有微量移動(dòng)，引起噪音。

2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響

2.1 轉(zhuǎn)向管柱及與轉(zhuǎn)向機(jī)連接處異響轉(zhuǎn)向管柱異響主要情況

轉(zhuǎn)向管柱及與轉(zhuǎn)向機(jī)連接處異響轉(zhuǎn)向管柱異響主要情況有以下幾種情況：一是由于懸置剛度過大以及轉(zhuǎn)向管柱下軸承存在間隙共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致怠速時(shí)軸承振動(dòng)，產(chǎn)生異響；二是由于管柱下傳動(dòng)軸內(nèi)花鍵的表面粗糙度過大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向異響問題，可以通過對(duì)下減振管內(nèi)花鍵表面進(jìn)行研磨，減小花鍵內(nèi)表面粗糙度來消除異響。轉(zhuǎn)向管柱防塵罩軸承脫出導(dǎo)致中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)摩擦防塵罩；轉(zhuǎn)向管柱防塵罩裝配不到位，使防塵罩受到制動(dòng)踏板擠壓，將軸承擠出，使防塵罩直接和中間軸接觸 產(chǎn)生異響。裝配時(shí)，轉(zhuǎn)向管柱節(jié)叉與轉(zhuǎn)向機(jī)輸入軸配合間隙變大，導(dǎo)致噪音。

2.2 轉(zhuǎn)向機(jī)本體異響及轉(zhuǎn)向泵異響

在左右轉(zhuǎn)向時(shí)，方向盤打到底的時(shí)候，會(huì)聽到一個(gè)明顯的金屬撞擊聲。這個(gè)問題是目前 A級(jí)車普遍存在的一個(gè)問題，是由于轉(zhuǎn)向機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)沒有緩沖擋圈，打到極限時(shí)，齒條末端與缸體直接金屬接觸，產(chǎn)生撞擊聲。轉(zhuǎn)向泵有個(gè)泵泄壓聲音，是由于控制轉(zhuǎn)向泵內(nèi)部葉片與轉(zhuǎn)子的間隙產(chǎn)生的。這個(gè)公差帶專業(yè)設(shè)計(jì)公司都有自己的經(jīng)驗(yàn)值來選擇。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，就要跟供應(yīng)商就此問題進(jìn)行細(xì)節(jié)協(xié)商。

3 制動(dòng)系統(tǒng)異響

3.1 ABS異響

試車員發(fā)現(xiàn)車輛在 25-40KM/H過顛簸路或減速帶時(shí)，有“嘎嘎嘎...”或”噠噠噠…”異響。設(shè)備檢測(cè)此聲響為 ABS工作噪聲，是車輛駛過減速帶時(shí)，整車的跳躍導(dǎo)致輪胎滑移率產(chǎn)生變化，觸發(fā) ABS功能，產(chǎn)生噪音。針對(duì) ABS工作時(shí)噪音偏大問題，一般采用在制動(dòng)踏板與前圍之間增加隔音墊以阻斷噪聲傳遞的方法來降低噪聲。

3.2 制動(dòng)卡鉗異響

在車輛正常點(diǎn)剎過程中，會(huì)在制動(dòng)末端有類似 groan的沖擊聲，目前市場(chǎng)的車輛大部分都存在這個(gè)問題。即在任何轉(zhuǎn)速，任何車速下，無論輕踩或深踩制動(dòng)至車輛停止，車輛停止前瞬間，制動(dòng)盤和制動(dòng)卡鉗都會(huì)發(fā)出很大的 “咯噔 ”的摩擦噪聲：上述聲音稱作“Groan”，主要是在制動(dòng)過程中，有一個(gè)動(dòng)靜轉(zhuǎn)換的過程，由于摩擦系數(shù)變化產(chǎn)生的噪聲及扭矩變化通過轉(zhuǎn)向節(jié)懸架等傳入駕駛室的。

3.3 制動(dòng)盤與卡鉗配合

在常規(guī)道路試驗(yàn)過程中，試車員發(fā)現(xiàn)車輛在制動(dòng)到車輛即將停止時(shí)，前面兩側(cè)制動(dòng)盤處有“咕隆”異響。對(duì)同批次的試驗(yàn)車關(guān)注時(shí)，發(fā)現(xiàn)使用了 1/3后的摩擦片后都會(huì)出現(xiàn)異響。對(duì)噪聲進(jìn)行頻譜分析后得知，該噪音由兩部分組成：第一部分是由摩擦片本身特性決定的正常的 Creep groan聲音，第二部分是在制動(dòng)末端出現(xiàn)異常的金屬掛擦聲，對(duì)摩擦片表面檢測(cè)，可以明顯地發(fā)現(xiàn)磨損的摩擦片表面不均勻地分布著金屬顆粒。還有一種噪聲，是在車輛耐久試驗(yàn)后期出現(xiàn)的，摩擦片保持彈簧發(fā)生變形，彈簧力變松，導(dǎo)致摩擦片發(fā)生咔嗒聲。在主觀評(píng)估駕駛車輛低速行駛中，輕踩制動(dòng)到停，右后輪制動(dòng)停車時(shí)制動(dòng)蹄片與制動(dòng)盤存在高頻尖叫聲，高頻噪聲主要跟摩擦片的成分有關(guān)。還有一種異響，是因?yàn)橹苿?dòng)盤粗糙度大，容易引起摩擦力耦合振動(dòng)引起異響。

4 金屬連接處異響

4.1 擺臂與副車架異響

擺臂與副車架連接，一般都是采用襯套套管加螺栓連接，但也有部分采用球銷錐面連接。不論是哪種連接方式，在車輛過坎或在顛簸路面行駛時(shí)，連接處都容易因?yàn)榱厮p而出現(xiàn)擺臂襯套和副車架位移，而產(chǎn)生異響。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，一般我們采用在襯套套管端部增加滾花或是在螺栓法蘭面增加滾花等工藝方法來增加擰緊摩擦力，提高螺栓的夾緊力。

4.2 副車架與車身

副車架與車身連接，都是采用大尺寸長螺栓連接，且連接面直接是金屬面接觸，不能有防護(hù)膠殘留在接觸面上。因此，一旦出現(xiàn)力矩衰減或本身安裝螺栓力矩沒有擰緊，就會(huì)出現(xiàn)副車架與車身發(fā)生相對(duì)滑移產(chǎn)生異響。試驗(yàn)車出現(xiàn)的問題，主要是因?yàn)檫B接螺栓的螺紋摩擦系數(shù)嚴(yán)重超差，導(dǎo)致螺栓的夾緊力沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值，車輛在經(jīng)過顛簸路面行駛時(shí)，車身與副車架發(fā)生位移，易產(chǎn)生異響。

4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)與擺臂

轉(zhuǎn)向節(jié)與下擺臂連接，分球銷錐面接觸和采用螺栓鎖緊和螺母鎖緊兩種方式。試驗(yàn)工程師發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)車輛在行駛中出現(xiàn)踩制動(dòng)方向左右擺、方向發(fā)飄，過減速帶時(shí)有咯噔聲或沉悶的金屬聲。在舉升機(jī)上對(duì)試驗(yàn)車輛檢查，晃動(dòng)輪胎，發(fā)現(xiàn)右前輪有晃動(dòng)，球頭有松曠感。仔細(xì)檢查轉(zhuǎn)向節(jié)及擺臂等部位，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向節(jié)處球頭和銷孔有磨痕，轉(zhuǎn)向節(jié)出現(xiàn)明顯凸臺(tái)。對(duì)這些部位的緊固件進(jìn)行力矩檢測(cè)，確認(rèn)其鎖緊力矩已明顯低于設(shè)計(jì)值。由此可以判斷出現(xiàn)這個(gè)問題是因?yàn)榫o固件夾緊力出現(xiàn)了衰減。

經(jīng)過大量試驗(yàn)問題的處理，總結(jié)汽車異響故障的形成原因主要有：

1）試驗(yàn)過程中使用產(chǎn)品零部件質(zhì)量穩(wěn)定性差，部分關(guān)鍵指標(biāo)未能得到滿足；

2）不同道路試驗(yàn)條件對(duì)零部件失效影響很大，需要工程師積累大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫以備后續(xù)設(shè)計(jì)開發(fā)使用；

3）產(chǎn)品開發(fā)過程中涉及的功能性指標(biāo)或是參數(shù)，與主機(jī)廠設(shè)定的整車目標(biāo)參數(shù)有差異。目前主機(jī)廠都是將產(chǎn)品打包給專業(yè)廠進(jìn)行設(shè)計(jì)，主機(jī)廠工程師對(duì)零部件的邊界條件、相關(guān)功能尺寸鏈掌握不透徹，其次專業(yè)廠對(duì)這些數(shù)據(jù)保密，由此造成后續(xù)試驗(yàn)過程中暴露問題；

4）緊固件夾緊力拒衰減。

5 結(jié)束語

通過對(duì)汽車試驗(yàn)過程中暴露的異響問題的論述，便于汽車工程師和維修工作人員在汽車發(fā)生故障時(shí)，能夠快速診斷出故障的原因和部位，及時(shí)修復(fù)，提高工作效率和汽車的使用效率。