淺析某車型尾門氣撐桿性能提升

費(fèi)翔,汪星

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽合肥 230601)

0 引言

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的消費(fèi)者開始關(guān)注整車的內(nèi)在質(zhì)量。作為汽車最為重要的安全部件之一，尾門氣撐桿在汽車應(yīng)用中變得越來越重要。由于尾門開啟較為頻繁且承擔(dān)著尾門的重力，隨著使用時(shí)間的增加，氣撐桿會(huì)不可避免地出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，如銹蝕、漏氣、漏油、撐不起來等，會(huì)影響正常使用。

下面介紹某車型尾門氣撐桿性能分析與改進(jìn)。

1 汽車用氣撐桿

氣撐桿是指由一個(gè)密閉缸筒和可以在缸筒內(nèi)滑動(dòng)的活塞組件及活塞桿組成的以壓縮氣體為貯能介質(zhì)的機(jī)構(gòu)。

氣撐桿的原理是在缸筒內(nèi)充入高壓氣體，氣體壓強(qiáng)作用在活塞兩端面，由于氣體分別作用于活塞有桿面和無桿面的壓力不一樣，因此形成了活塞桿的輸出推力。同時(shí)為了避免氣撐桿在開閉過程中伸展行程最終階段產(chǎn)生的慣性沖擊，需要在氣撐桿中注入少量液壓油，并在活塞上設(shè)置阻尼通道，形成阻尼力，如圖1所示。

F=F1-F2=p×S1-p×(S1-S2)=p×S2

其中:F即是氣撐桿在開啟狀態(tài)時(shí)提供的推動(dòng)力。

氣撐桿作為汽車上必備的一種開閉零件，由于涉及車門和車身的運(yùn)動(dòng)匹配，對(duì)車身的制造精度、初始的設(shè)計(jì)都有較高的要求。同時(shí)由于尾門氣撐桿使用時(shí)大部分裸露在空氣中，對(duì)氣撐桿本身使用的材料及加工工藝也相應(yīng)有較高要求。作者將針對(duì)某車型尾門氣撐桿在使用中常見問題進(jìn)行分析與說明，以期大家對(duì)氣撐桿有一個(gè)基本的了解和認(rèn)知。

2 某車型尾門氣撐桿的原始設(shè)計(jì)

2.1 初始安裝方式

某車型尾門氣撐桿在設(shè)計(jì)上采用的是支架+球套固定方式，對(duì)車身的精度和強(qiáng)度都有較高要求，具體如圖2和圖3所示。

2.2 尾門氣撐桿原設(shè)計(jì)缺陷

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)及使用過程中的客戶反饋，尾門氣撐桿主要存在以下幾種問題：

(1)耐腐蝕性較差，氣撐桿固定支架和卡簧絲處存在銹蝕問題；

(2)氣密性較差，原氣撐桿尾部采用焊接工藝，氣密性較差，容易產(chǎn)生漏油、漏氣等問題；

(3)開閉性能較差，容易引起較大的震顫。

3 某車型尾門氣撐桿的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 耐腐蝕性優(yōu)化提升

針對(duì)氣撐桿容易銹蝕的幾個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行分析，采取相應(yīng)措施提高耐腐蝕能力：

(1)支架。原為研磨后噴漆，現(xiàn)改為研磨后先鍍鋅，然后再電泳處理。

(2)球窩。原為鍍鉻處理，現(xiàn)采用電泳處理。

(3)外卡簧絲。原為65Mn材料，防銹能力不足，現(xiàn)采用防銹能力更強(qiáng)的不銹鋼材料。

同時(shí)，針對(duì)缸筒和活塞桿連接螺紋處要求進(jìn)行QPQ(Quench Polish Quench)覆蓋，增大其防銹能力。

在整改以后，目前零公里及市場銹蝕故障無反饋，試驗(yàn)后已能滿足48 h中性鹽霧試驗(yàn)要求，結(jié)果見圖4。

圖4 某車型尾門氣撐桿優(yōu)化設(shè)計(jì)后鹽霧試驗(yàn)報(bào)告

3.2 氣密性優(yōu)化提升

通過對(duì)退件的測量整理發(fā)現(xiàn)，尾門氣撐桿力值衰減較為明顯。通過分析發(fā)現(xiàn)，主要是產(chǎn)品工藝問題。氬弧焊工藝本身存在缺陷，在生產(chǎn)中容易產(chǎn)生肉眼不可見焊孔(氣撐桿尾部焊孔30倍放大圖見圖5)，在使用中會(huì)導(dǎo)致漏氣故障出現(xiàn)。

圖5 氣撐桿尾部焊孔30倍放大圖

經(jīng)過分析，采取優(yōu)化措施，將原有氬弧焊工藝改為收口工藝，保證氣撐桿的尾部連接氣密性達(dá)標(biāo)。

從圖6和圖7可以明顯看出：收口工藝相比于氬弧焊工藝，尾部光滑，沒有焊接處理后的連接凸起部分，不會(huì)存在焊孔等缺陷。改進(jìn)后作者進(jìn)行氣密性測試，報(bào)告如圖8所示。

檢測結(jié)果分別為：實(shí)驗(yàn)前：1號(hào)樣件初始F1=832 N,2號(hào)樣件F1=820 N；試驗(yàn)后：1號(hào)樣件力值F1=810 N,2號(hào)樣件F1=815 N。可以看出兩個(gè)樣件力值衰減分別只有2.6%和1.7%，都滿足力值衰減不大于8%的要求。

圖6 氬弧焊連接工藝

圖7 收口處理工藝

圖8 改進(jìn)后氣密性測試結(jié)果

3.3 開閉緩沖性能優(yōu)化

3.3.1 原有設(shè)計(jì)

在原始設(shè)計(jì)中，某車型尾門氣撐桿采用的是定阻尼結(jié)構(gòu)氣撐桿，也就是俗稱的普通結(jié)構(gòu)氣撐桿。這種氣撐桿通過在活塞上設(shè)定固定阻尼孔而提供阻尼力，其結(jié)構(gòu)示意圖與力特性曲線分別如圖9、圖10所示。

從力特性曲線可以看出：在氣撐桿的伸展過程中，有一處明顯的阻尼突變，具體變現(xiàn)在某車型車身上就是在尾門開啟到最大位置前段運(yùn)動(dòng)中，氣撐桿由于開啟慣性，導(dǎo)致尾門有較大的沖擊和震顫，容易導(dǎo)致客戶的不滿。

圖9 普通結(jié)構(gòu)氣撐桿示意圖

圖10 普通結(jié)構(gòu)氣撐桿力特性曲線

為了解決尾門開啟的沖擊慣性問題，作者采用變阻尼氣撐桿。

3.3.2 變阻尼結(jié)構(gòu)氣撐桿

所謂的變阻尼氣撐桿其實(shí)和普通結(jié)構(gòu)非常相似，其最大的區(qū)別就是將普通結(jié)構(gòu)活塞上的固定阻尼孔改為在缸筒內(nèi)壁上加工的阻尼槽，如圖11所示。這種氣撐桿在外表上看起來，比普通結(jié)構(gòu)僅僅多出來一道細(xì)小的凸起。

圖11 變阻尼氣撐桿示意圖

從圖12所示的力特性曲線不難看出：相比于普通結(jié)構(gòu)的氣撐桿，在伸展過程的后半段，變阻尼氣撐桿能夠提供一個(gè)逐漸增大的阻尼力，這就保證了撐桿良好的緩沖效果。

圖12 變阻尼結(jié)構(gòu)氣撐桿力特性曲線

4 結(jié)論

通過對(duì)某車型尾門氣撐桿設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的分析、性能提升及對(duì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證，為以后同類車型開閉件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了借鑒，從而避免同類型問題的再現(xiàn)。開閉件作為產(chǎn)品的功能件之一，對(duì)材料和結(jié)構(gòu)的要求很高，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮其安裝方式及相關(guān)匹配件的結(jié)構(gòu)特性，在保證性能的前提下，還要考慮到一定的美觀性，從而使整車的品質(zhì)得到一定程度的提升，給駕乘人員以美的享受。同時(shí)，尾門氣撐桿行業(yè)本身也發(fā)展迅速，不斷有新技術(shù)、新工藝引入，這就要求技術(shù)人員要不斷地與時(shí)俱進(jìn)，不斷學(xué)習(xí)進(jìn)取，從而將氣撐桿的最新工藝引入到所生產(chǎn)的車型上來。

參考文獻(xiàn):

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