新能源汽車懸架系統(tǒng)異響消除

張德軍，聶 昕

（1.東風柳州汽車有限公司，廣西 柳州 545005；2.湖南大學 汽車車身先進設計制造國家重點實驗室，湖南 長沙 410082）

隨著國家對綠色能源的倡導，并得益于全國環(huán)保事業(yè)的深入推進，以及當前的政府大力政策補貼，新能源汽車企業(yè)的發(fā)展事半功倍。充電基礎設施的完善及行業(yè)內標準體系的提升，為新能源汽車發(fā)展的環(huán)境和技術方面提供較之前更加充分的保障。近幾年以來，國家對充電基礎設施建設和運營的重視程度逐漸加大，先后出臺了多項政策，包括建設比例、發(fā)展目標、用電價格優(yōu)惠、充電設施建設獎勵、電網(wǎng)改造等，充電設施頂層設計逐漸完善。因此，新能源汽車的推行越來越受到重視。尤其是純電動汽車的普遍應用最為突出。同時消費者對近年來電車的品質要求也隨之提升，越來越多的市場需求將車輛的異響作為品質評價的重要關鍵項之一。

在眾多車輛異響問題中，底盤異響成為消費者評價車輛行駛安全的重要因素，也成為主流主機廠在售后質量問題中關注的重要因素。新能源汽車配置較高，懸架系統(tǒng)在智能控制等配置的影響下，各種集成結構技術越來越高端，隨之而來的懸架系統(tǒng)的異響也逐漸增加，給研發(fā)工作者的日常開發(fā)帶來新的設計挑戰(zhàn)[1]。

本文基于新能源汽車的底盤懸架系統(tǒng)，在某車輛出現(xiàn)異響后，按照某企業(yè)質量管控流程，對異響展開了診斷排查，并通過試驗方法將異響問題消除，成功提升了該新能源汽車的行駛性能品質，對于當前新能源汽車的設計開發(fā)起到一定的設計指導作用。

1 某新能源車輛底盤異響診斷

1.1 底盤異響診斷流程

某新能源汽車前懸架系統(tǒng)為雙橫臂結構形式，主要由上下擺臂、空氣彈簧、轉向節(jié)等組成[1-2]，其具體系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 新能源車輛前懸架系統(tǒng)結構示意圖

根據(jù)某企業(yè)下線車輛異響排查流程規(guī)范，駕駛員發(fā)現(xiàn)該車輛以30 km/h車速通過顛簸路面、坑洼路面及多重減速帶路面時發(fā)出“咯噔”聲，并且隨著車速的增加存在較大沖擊響聲。隨后根據(jù)問題反饋，成立該異響問題專業(yè)團隊，按照圖 2所示企業(yè)內部異響診斷排查流程展開技術攻關。

圖2 異響診斷排查流程示意圖

按照以上流程排查車輛問題，并展開底盤異響問題故障樹分析（Fault Tree Analysis, FTA），同時結合汽車電子故障聽診器，逐步排查異響來源，對異響形成原因分析如圖3所示。

圖3 車輛行駛異響FTA分析簡圖

1.2 車輛底盤異響原因分析

運用質量管控工具，采取FTA分析思路圖，按照不同層級問題分析展開，形成原因分析如圖3所示。

根據(jù)以上FTA分析可知，該車輛底盤行駛異響為緊固件連接處扭矩衰減導致，由下線扭矩要求至車輛異響出現(xiàn)扭矩對比可知，該批次車輛扭矩衰減達到20%～30%。本文運用試驗驗證的方法對緊固件扭矩衰減做了改善并及時消除了異響[3-4]。

2 懸架系統(tǒng)異響消除

2.1 底盤扭矩衰減

底盤扭矩檢測是指在設計階段理論靜態(tài)扭矩標準值變化時的監(jiān)控過程。受車輛裝配及行駛工況的影響下，原始理論扭矩值會隨著時間的推移而下降[5-6]，根據(jù)本批次車輛扭矩點檢，得到該批次下擺臂與副車架連接后點扭矩測量值如圖 4所示。

圖4 問題車輛扭矩點檢統(tǒng)計圖

由以上扭矩點檢統(tǒng)計結果可知，該車輛存在下擺臂與副車架連接處扭矩衰減現(xiàn)象，由抽樣10臺車輛可知，最大扭矩衰減量為 40%，最小扭矩衰減量為15.7%，根據(jù)臨時對策優(yōu)先進行問題處展開重新螺栓打緊至設計要求力矩，并根據(jù)該力矩衰減現(xiàn)象展開進一步的扭矩衰減原因分析[6]。

2.2 底盤扭矩衰減影響因素篩選

螺栓打緊力矩為

式中，T為打緊力矩，Nm；K為扭矩系數(shù)；F為螺栓軸向力，N；D為螺栓公稱直徑，mm。

根據(jù)企業(yè)內部標準規(guī)范，優(yōu)先確認軸向力F是否滿足要求，對該批次螺栓展開軸向力螺栓單獨制作測量，得知該螺栓軸向力滿足設計要求，并通過三坐標臺架測量螺栓的各個參數(shù)尺寸，發(fā)現(xiàn)本批次螺栓在頭部數(shù)據(jù)、公稱直徑長度上存在一定偏差。并進一步臺架測試全部螺栓的扭矩系數(shù)，發(fā)現(xiàn)扭矩系數(shù)存在設計要求偏差且觀察螺栓表面涂膠長度及起始位置存在參差不齊現(xiàn)象。

因此，設定螺栓重要影響尺寸參數(shù)和涂膠位置參數(shù)為主要影響因素展開靈敏度排查及完善設計要求。

螺栓尺寸參數(shù)主要點檢差異在其頭部尺寸A，其涂膠起始位置尺寸以頭部尺寸安裝端面為基準，設定尺寸a為涂膠起始位置，詳細說明如圖5所示。

圖5 螺栓尺寸結構示意圖

根據(jù)三坐標臺架打點確認，得到尺寸A和a的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖6、圖7所示。

圖6 螺栓頭部尺寸檢測統(tǒng)計

圖7 螺栓涂膠起始位置檢測統(tǒng)計

由以上統(tǒng)計結果可知，該批次緊固螺栓存在部件尺寸問題，需要進一步展開零部件試制質量管控，同時制定長期對策，完成緊固件設計標準規(guī)范的適配工作。根據(jù)長期對策后，優(yōu)先展開該緊固件的參數(shù)尺寸及扭矩系數(shù)測量，得知對策后該處螺栓滿足目標要求。進一步完成整車10臺樣車的裝車，并按照工藝要求進行螺栓打緊，展開前文提及問題工況下的不同車速驗證，同時結合汽車電子故障聽診器，判斷底盤異響已經(jīng)全部消除。根據(jù)對策后分別行駛一段時間及距離后，展開下擺臂與副車架連接螺栓的扭矩檢測并記錄，記錄結果對比統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖8所示。

圖8 對策完善后扭矩點檢統(tǒng)計圖

結合汽車電子故障聽診器，由以上對策結果確定，該新能源車輛本次異響已經(jīng)完全消除，螺栓扭矩衰減對策完全有效，對于后續(xù)懸架系統(tǒng)緊固件設計防再發(fā)設計與質量管控提供了有效了工程參考。尤其是在緊固件的后續(xù)處理上，緊固件要滿足事先約定的設計及包裝運輸要求，需要嚴格運用合適工具或器具進行單獨轉運，防止零部件在轉運的過程中出現(xiàn)因各種因素下影響的損壞。底盤相關被緊固件需要滿足清潔度、整潔度、清潔周期等要求。確保能夠有效監(jiān)控倉儲期限，避免環(huán)境、氣候產(chǎn)生的不良影響。明確被緊固件、緊固件的標識，從器具、零件、批次標識能識別狀態(tài)。要求供應商只交付合格的零部件，并且保證所有零件質量狀態(tài)可追溯，同時還要落實法規(guī)要求和記錄存檔要求。

同時定義完整的擰緊質量、擰緊過程數(shù)據(jù)，保證可評價性，定期檢查。將缺陷問題進行收集、評價并反饋，制定相應措施。擰緊裝配過程發(fā)生中斷要有應急預案，應急響應流程明確，并且要留下相應記錄。

綜述以上信息，緊固件的設計及相關質量管理與底盤異響緊密相關，在防再發(fā)設計流程中需要對以上要求做出重點核查，并及時保證因力矩衰減導致的底盤異響無重復出現(xiàn)，為工程產(chǎn)品保駕護航。

3 結論

（1）文章利用質量管控方法，結合試驗驗證，完成了某新能源汽車的底盤異響消除，提供了一種有效的懸架系統(tǒng)異響解決辦法及診斷流程，為底盤異響排查及消除提供有效工程參考。

（2）通過對底盤力矩衰減的排查可知，采用文章中的關鍵因子篩選及驗證對策，能有效提升底盤異響的效率，并為底盤力矩衰減的特殊原因排查提供有效的參考路徑。

（3）有效對策完善后，經(jīng)過時間和里程的驗證，再次說明扭矩衰減原因的診斷正確性，通過驗證并防再發(fā)設計，為后續(xù)底盤系統(tǒng)異響解決和緊固件的相關扭矩衰減問題提供了有效的解決參考途徑。