驅動軸起步倒車異響問題機理及解決措施

王少璋 肖俊華 錢建功 蔡志林 孫利飛

摘 要：小型乘用車在起步、倒車工況時，由于驅動輪承受沖擊扭矩作用，故可能導致等速節驅動軸與輪轂軸承配合端面發生粘滑，進而發出異響。該異響與驅動軸和輪轂軸承的花鍵配合間隙、配合端面摩擦系數、鎖緊螺母力矩等問題有關，通過優化上述因素，可有效消除異響。

關鍵詞：汽車底盤：起步倒車；異響機理；等速節驅動軸：輪轂軸承

1 引言

前些年馬自達轎車驅動軸異響問題曾經鬧得沸沸揚揚，很多馬自達汽車客戶均抱怨在車輛起步或倒車時，車身前部出現“咯噔”的一聲或數聲異響。之后，馬自達通過在驅動軸上增加墊片，解決了此異響問題。但對該異響問題的機理和其它解決方向一直沒有清楚說明。

近年來，馬自達以外的其它乘用車品牌也普遍出現了該異響問題，車輛在起步、倒車時驅動輪發出“咯噔”異響已然成為行業內一大通病。

2 異響產生位置

該異響只發生在乘用車驅動輪處：對于前驅車型即車輛前輪，對于后驅車型即車輛后輪。

圖1為等速節驅動軸固定節與輪轂軸承配合結構示意圖。等速節驅動軸固定節與輪轂軸承為花鍵配合，在花鍵軸一端，固定節殼體與輪轂軸承為平面貼合，配合端面形狀為一圓環，另一端采用鎖緊螺母鎖死，理論上驅動軸固定節與輪轂軸承之間無相對運動發生。

驅動輪起步倒車“咯噔”異響即產生在等速節驅動軸固定節殼體與輪轂軸承的圓環行配合端面。

3 異響產生機理

3.1 異晌產生過程

發動機輸出的扭矩依次通過變速器、減速器、差速器傳遞給驅動軸，驅動軸再通過與輪轂軸承的配合花鍵傳遞給輪轂軸承，進而驅動輪胎。

等速節驅動軸一端通過移動節與差速器連接，一端通過固定節與輪轂軸承連接。如下圖2，在驅動軸傳遞扭矩的過程中，可將驅動軸與輪轂軸承配合的子系統視為一端通過花鍵和鎖緊螺母固定的扭轉彈簧系。

驅動軸在傳遞扭矩時，固定節相對輪轂軸承有發生扭轉運動的趨勢。在起步、倒車等驅動軸承受沖擊扭矩較大的工況，驅動軸固定節與輪轂軸承可能發生相對轉動，固定節與輪轂軸承的配合端面將從靜摩擦狀態轉為動摩擦狀態，進而發出異響。

3.2 決定異晌是否產生的因素

驅動軸起步、倒車時是否產生異響，主要由以下兩方面因素共同決定：

（1）驅動軸固定節與輪轂軸承配合端面是否發生相對轉動；

（2）發生相對轉動時摩擦系數變化是否劇烈（根據摩擦學知識，只有劇烈的摩擦系數變化才會產生異響）。

以下通過計算起步、倒車工況時驅動軸傳遞扭矩的大小與配合端面靜摩擦轉矩大小的關系，說明配合端面是否可能發生轉動。

在計算中，采用1200rpm時發動機的輸出扭矩作為起步、倒車時發動機的輸出扭矩進行計算。

圖3表示等速節驅動軸固定節與輪轂軸承配合端面以及鎖緊螺母墊片與輪轂軸承配合端面的形狀，兩個接觸面均為圓環形。

由以上計算結果看出，在起步、倒車工況時，驅動軸承受的變速扭矩遠大于配合端面上的靜摩擦轉矩，因此驅動軸固定節殼體與輪轂軸承配合端面及鎖緊螺母墊片與輪轂軸承配合端面之間均可能發生相對轉動。

4 異響解決措施

解決措施說明

根據解決思路1提出的三條措施旨在通過消除花鍵配合間隙、提高配合端面摩擦轉矩限制驅動軸固定節與輪轂軸承之間的相對轉動。但由上文計算結果可知，驅動軸傳遞的扭矩遠大于摩擦轉矩，而摩擦轉矩的提高空間有限，故在實際中思路1的效果不理想。

思路2另辟奇徑，不再限制相對轉動發生，而是通過降低配合端面摩擦系數來從根本上消除了異響根源，在實際應用中效果較好。其中增加減摩墊片相對于增加涂層在可靠性上有更大優勢。

5 結語

驅動軸起步、倒車時驅動輪發出“咯噔”異響問題較為普遍，為典型的系統匹配問題。所提出的異晌機理分析從原理上說明了此異晌的產生過程和影響因素。所提出的解決措施經過實際驗證，可有效解決此問題。9