商用車新型穩定桿固定裝置

李軍

摘 要：穩定桿固定裝置起著為穩定桿提供支撐、緩沖、隔振、降噪及提供部分扭轉剛度的作用，保證車輛在轉彎行駛過程中的穩定桿產生應有的角剛度，減小整車的側傾角，從而保證整車的操縱穩定性。客戶在使用過程中遇到穩定桿固定裝置產生異響、穩定桿竄動等問題，本文通過對這些問題的分析，設計出了一種新型的橫向穩定桿固定結構。

關鍵詞：橫向穩定桿；異響；穩定桿襯套

1 引言

隨著人們生活水平的提高，對汽車的舒適性要求越來越高，懸架是汽車底盤的關鍵子系統之一，為了提高整車的舒適性，工程師會把懸架系統的頻率設計得偏低，懸架系統頻率低懸架的垂直剛度就小，從而降低了整車的角剛度，使整車在轉彎時側傾角增大，給人造成坐車像坐船的感覺，嚴重時會造成側翻事故，為了提高的整車舒適性，想在不增加懸架垂直剛度的同時增加整車的角剛度，加裝橫向穩定桿成了一個不錯的選擇，而穩定桿固定裝置是加裝橫向穩定桿后讓橫向穩定桿起作用的重要部件。

本文將以某型低入口公交車前懸架的穩定桿固定裝置進行論述。

1.1 原穩定桿固定裝置與懸架零部件之間的裝配關系

圖1中的原穩定桿固定裝置包括：穩定桿夾板、緊固件、穩定桿襯套、穩定桿卡箍、橡膠墊圈、板式吊桿和銷軸。其中穩定桿夾板為鑄鋼件，穩定桿襯套為橡膠件，穩定桿卡箍為鋼板焊接件，橡膠墊圈為橡膠件，氣囊支座為鑄鋼件，銷軸為定制緊固件。

2 原穩定桿固定裝置缺點及原因分析

缺點：圖1中的原穩定桿固定裝置客戶在長期使用的過程中，發現該裝置存在不足，常會發生異響、穩定桿竄動、穩定桿夾板松動或穩定桿襯套嚴重磨損甚至壓裂。

此外，由于該裝置中的橡膠墊圈是全橡膠件，氣囊支座是鑄鋼件，橡膠墊圈與氣囊支座是過盈配合，裝配時比較困難，有的在裝配時需先用肥皂水泡一泡，然后壓入，壓入過程中橡膠墊圈時有損壞，這些問題越來越成為客戶抱怨的主要問題之一。

原因分析：從圖1可以看出，穩定桿襯套先裝在橫向穩定桿上，然后裝穩定桿夾板，最后擰緊固件。究其原因是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，如果穩定桿在扭轉的過程中橡膠表面不能跟隨，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。

另為了壓緊橫向穩定桿，穩定桿襯套的硬度一般在（60～70）ShoreA，初始新車狀態，穩定桿夾板還能壓緊穩定桿襯套，但是客戶使用一段時間后，由于車輪在路面上行駛，遇到坑坑洼洼的地方，橫向穩定桿在不停的進行同向跳動、異向跳動或偏轉運動，使得穩定桿襯套與橫向穩定桿之間產生相對滑動，時間久了穩定桿襯套出現磨損，產生間隙，這時穩定桿襯套與橫向穩定桿相對轉動，產生異響，嚴重時穩定桿襯套由于受力不均壓裂，橫向穩定桿在運動的過程中開始竄動，為了防止橫向穩定桿的竄動，我們在穩定桿夾板的旁邊增加了穩定桿卡箍進行固定，由于穩定桿卡箍也為鋼件，能夾緊橫向穩定桿，解決了橫向穩定桿竄動問題，但新的問題又產生了，由于穩定桿夾板與穩定桿卡箍安裝時是緊貼著的，又同是鋼件，橫向穩定桿在轉動的時候，穩定桿卡箍也是跟著轉動的，鋼件與鋼件之間相對轉動產生刺耳的異響聲，給乘客造成嚴重不適，由此可見原穩定桿固定裝置存在不足。

3 新型穩定桿固定裝置設計思路

設計新型穩定桿固定裝置時，在充分了解了原橫向穩定桿固定裝置出現的問題與原因后，應考慮相應的對策解決之前的缺陷，另外還需考慮零件的強度、材料、成本、工藝、與車架的連接方式、通用性、可靠性以及可裝配性等。

目前，穩定桿固定裝置與車架的連接方式一般有焊接、螺栓連接、穿銷式連接與螺桿連接。

4 新型穩定桿固定裝置設計方案

圖2為經過多輪設計評審改進后，最終形成的新型穩定桿固定裝置的設計方案。

4.1 新型穩定桿固定裝置新零部件的設計

圖2中的新型穩定桿固定裝置中的新零部件包括：穩定桿上夾板、穩定桿下夾板、穩定桿襯套總成1、穩定桿襯套總成2。

考慮到穩定桿上、下夾板在穩定桿運動過程中是受力比較大的零件及批量化生產要求，故采用高強度的鋼鍛件，保證了零件的強度，與穩定桿襯套總成1配合使用，穩定桿上、下夾板內側幾何中心位置開有溝槽，其中穩定桿上夾板與車架焊接連接。

穩定桿襯套總成1采用兩半式設計，兩半接合的兩端設計有缺口，為裝配后擠壓變形的橡膠留有容納的空間，另還可容易掰開，方便裝配。骨架采用三層薄鋼板，分別為最外層、中間層、最里層，使用鋼骨架與橡膠硫化在一起的結合方式（見圖2，黑色的為橡膠），增加了穩定桿襯套總成1的強度和剛度，其中最外層薄鋼板骨架幾何中心線位置設有一定數量的凸脊，沿圓周均勻分布，沖壓模具成形，保證了凸脊外形尺寸的精度。同時，穩定桿襯套總成1設計時還考慮了與不同直徑的穩定桿的通用性，匹配不同直徑的穩定桿，只要更換最里層和中間層的薄鋼板骨架即可。目前，商用車一般常用的穩定桿規格分別為：φ35mm、φ40mm、φ45mm、φ50mm、φ60mm和φ70mm

穩定桿襯套總成2采用整體設計，骨架為兩層薄鋼板，分別為最外層、中間層，軸中心是一個鋼管，兩層骨架的一側都開有缺口，同樣采用薄鋼板骨架與橡膠硫化在一起的結合方式（見圖2，黑色的為橡膠）。

4.2 新型穩定桿固定裝置各零部件的裝配

（1）預先把穩定桿上夾板焊接在車架上。

（2）將穩定桿襯套總成2用壓力機按要求分別壓入橫向穩定桿兩端對應的孔中和氣囊支座對應的孔中，然后兩邊裝上板式吊桿，用螺栓螺母鎖緊。由于穩定桿襯套總成2的最外層是薄鋼板骨架，在壓入的過程中是鋼與鋼的接觸，相比原結構不會發生橡膠件的損壞，且對于工人來說更好操作和控制。與此同時，用來緊固穩定桿襯套總成2的零件是常用的標準件螺栓，不用定制銷軸，采購更容易，成本低。

（3）將穩定桿襯套總成1從缺口處掰開，套在穩定桿桿身上，兩半合攏，然后將穩定桿襯套總成1的凸脊對齊穩定桿上、下夾板的溝槽中，且缺口的位置對齊穩定桿上、下夾板的接合位置，然后用螺栓鎖緊。

在穩定桿上、下夾板幾何中心設計溝槽，在穩定桿襯套總成1外骨架幾何中心設計凸脊，他們相互配合，就是為防止穩定桿襯套總成1與穩定桿上、下夾板在受力時相互竄動，因穩定桿襯套總成1最里層設計成薄鋼板骨架，就是為了與穩定桿外表面有鋼與鋼的接觸，抱得更緊，防止穩定桿與穩定桿襯套總成1有相對轉動、竄動或異響，同時穩定桿襯套總成1能提供部分扭轉剛度，相比原穩定桿固定裝置，取消了穩定桿卡箍及一部分標準件，且使用里程更長。

5 新型穩定桿固定裝置試驗驗證

新型穩定桿固定裝置各新零部件設計完成后，經過CAE強度和模態分析，符合要求后，進行樣件試制，將合格的各零部件按要求裝配在一起進行臺架疲勞試驗，并按設計要求加載載荷或行程對新型穩定桿固定裝置進行了連續的疲勞試驗，當試驗疲勞頻次達到518080次后，穩定桿、穩定桿上、下夾板、穩定桿襯套仍然完好，符合疲勞頻次≥50萬次的要求，試驗過程中加載負荷亦未出現明顯的衰減現象。隨后進行了裝車滿載路試，試驗結果表明新型穩定桿固定裝置結構強度達到了設計目標，沒有出現疲勞斷裂和發生共振現象，見圖3。

6 新型穩定桿固定裝置的多種安裝方式

新設計的穩定桿襯套總成1、穩定桿襯套總成2、穩定桿下夾板適合于多種安裝方式，達到了通用性的要求，其它安裝方式的穩定桿固定裝置見圖4。

7 結論

本文通過對某型低入口公交車前懸架的原穩定桿固定裝置結構的深入分析，針對原穩定桿固定裝置的缺點，設計了新的穩定桿固定裝置結構，經過CAE分析、試驗驗證和裝車滿載路試，試驗結果表明新的穩定桿固定裝置比原穩定桿固定裝置更可靠，使用壽命更長，達到了設計目標。目前此款新穩定桿固定裝置已大批量供貨給各個主機廠。

參考文獻：

[1]王霄鋒 編著，汽車底盤設計[M].北京：清華大學出版社，2010.4.

[2]莫勇，吳磊，鄧帥.關于汽車穩定桿襯套異響問題研究[J].大眾科技，2016，18（199）：49～51.