關于汽車穩定桿襯套異響問題研究

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）

關于汽車穩定桿襯套異響問題研究

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）

汽車橫向穩定桿襯套及支架一起為橫向穩定桿提供支撐、緩沖、隔振、降噪及提供部分扭轉剛度的作用，并提升車輛轉彎行駛過程中的操控穩定性。通過工作中遇到穩定桿襯套異響問題，以及進行的改進措施和改進效果進行分析、歸納，為后續車型穩定桿襯套結構設計、應用提供理論依據。

襯套；異響；磨損；摩擦

1　前言

為了獲得車輛較好的平順性，通常會減小懸架的垂直剛度，進而降低懸掛偏頻。但因為懸架垂直剛度與懸架的側傾角剛度之間成正比關系，所以降低懸架垂直剛度的同時使側傾角剛度降低，并使車身側傾角增加；造成車輛轉彎時車身傾斜嚴重，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定桿總成，如圖1所示。橫向穩定桿一般通過兩端的穩定桿連桿與減振支柱總成或下控制臂總成連接；桿身通過橡膠襯套和支架固定在車架或副車架上，常見布置結構如圖2所示。

圖1　穩定桿總成示意圖

圖2　典型穩定桿總成布置結構

隨著人民生活水平的提高及科技的進步，穩定桿襯套異響問題越來越成為客戶抱怨的主要問題之一。本文通過遇到的穩定桿襯套異響問題，及進行的改進措施和改進效果進行分析、歸納，為后續車型穩定桿襯套結構設計、應用提供理論依據。

2　穩定桿襯套異響調查

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，主要表現為：

（1）故障件出現了受力不均，造成局部受力嚴重；

（2）故障件出現了干摩擦，造成表面黏磨。

對相關車型售后維修數據按維修月份和維修里程分別收集整理，如圖4所示：

圖4　售后維修數據

從維修數據分析發現：

（1）異響問題受到季節影響的因素不是很明顯；

（2）車輛使用初期及一萬公里以下抱怨最為集中；

（3）Lechi車型售后抱怨較少且穩定。

對相關車型結構及配合參數進行分析，如表1所示：

表1 相關車型結構及配合參數

從表中可以發現：

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

（2）N109、N111、CN100、CN112、GP50等車型無凸筋結構；

（3）結合售后維修數據，過盈量小和無凸筋結構的襯套，更容易出現影響問題。

3　異響原理分析

3.1通過摩擦學原理及故障件現象分析

（1）摩擦學原理。如果兩個固體互相接觸，必須有一個正壓力把他們壓在一起。因為沒有兩個表面是完全平坦的，接觸點僅發生在兩個固體表面的彼此最高點。如果正壓力增加，這些表面最高點受擠壓而變形，直至兩個固體表面的接觸壓力重新達到平衡。如果兩個表面相對于移動，各自的最高點相互鎖止。這導致由一個力會抗拒相對運動。這個力稱為摩擦力。摩擦力依賴于運動學、正壓力、速度、溫度、負載的持續時間。兩個受正壓力且相互運動的物體，摩擦和磨損會同時出現。

摩擦類型取決于兩個接觸表面的元素變形過程，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構、表面壓力、材料兼容性、表面接觸比率、表面粗糙度及潤滑油膜厚度等。因此，潤滑劑時間少摩擦和磨損的有效方法，因為潤滑油膜可有效的避免兩個接觸面粘滯作用。圖6描述了各種磨損類型。

圖6　磨損類型示意圖

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

3.2通過有限元建模，模擬穩定桿工作過程中襯套的變形情況

結果如圖7所示：

圖7　穩定桿工作仿真分析示意圖

通過有限元模擬分析發現：

（1）穩定桿工作過程中穩定桿與襯套出現間隙，導致噪音直接傳出及粉塵等異物進入并加速襯套磨損；

（2）穩定桿襯套開口部位，隨著穩定桿襯套受擠壓、扭曲，出現開口變大的趨勢，亦導致噪音直接傳出及粉塵等異物進入并加速襯套磨損。

4　改進措施

（1）增加凸脊結構（如圖8所示），使穩定桿襯套受力更加均勻；

（2）增加襯套配合的過盈量，通過襯套的變形，盡可能避免在工作過程中襯套表面與穩定桿表面出現相對滑動；

（3）采用注射成型，提高模腔壓力，增加襯套強度；

（4）配方增加石蠟含量（如圖9所示），保持接觸面潤滑，減輕磨損與異響。

圖8　增加凸筋結構

圖9　增加石蠟含量（如白色部分）

5　改進效果

（1）穩定桿在工作工程中，間隙的到明顯的消除，開口也未發現明顯間隙，如圖10所示。

圖10　穩定桿工作仿真分析示意圖

（2）通過對某車型連續幾個月的售后數據跟蹤發現，穩定桿襯套異響問題得到明顯的遏制，如圖11所示。

圖11　更改前后售后數據對比

6　總結

（1）通過對穩定桿襯套的故障現象分析、改進措施及效果的驗證，增加凸筋結構及合理的增加穩定桿襯套的過盈量，使襯套受力更均勻并通過穩定桿襯套的變形，可有效的減少穩定桿與襯套的表面相對運動，進而減少襯套的磨損及異響。

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

（3）通過有限元仿真及售后數據的比對分析，本次改進方案有效地遏制了穩定桿襯套的磨損及異響問題，并為后續車型的結構設計提供了參考依據。

［1］ 王望予.汽車設計［M］.吉林：吉林大學出版社，2011.

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

［3］ 單紅艷，姚斌.乘用車橫向穩定桿橡膠襯套的研究［J］.機械設計與制造，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中心，從事汽車懸架系統的設計開發。