某純電動輕卡前減震器總成可靠性性能提升

滕 偉

（南京金龍客車制造有限公司，江蘇 南京 211200）

引言

隨著汽車技術(shù)的不斷升級，人們對于汽車的安全性、平順性、可靠性的要求越來越高。減振器總成作為懸架系統(tǒng)重要的組成部分，對于保證減振器總成功能的有效性至關(guān)重要。相較于乘用車，為確保車輛具有較強的承載能力，輕卡車型前懸系統(tǒng)普遍采用縱置鋼板彈簧式懸架，該結(jié)構(gòu)剛度較大，車輛舒適性較差，故減震器在衰減振動、改善整車平順性方面的意義非常重大。當(dāng)減振器總成設(shè)計不能滿足車輛使用強度要求時，存在減振器漏油、彎曲失效風(fēng)險，嚴(yán)重時減振器會出現(xiàn)斷裂失效現(xiàn)象，既影響車輛行駛性能，極限工況下也會危害駕乘人員的人身安全[1-3]。

本文針對某純電動輕卡車型路試過程中前減振器總成襯套磨損、吊環(huán)與防塵蓋脫落等問題，通過對標(biāo)競品車型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件性能試驗驗證、臺架試驗驗證以及可靠性試驗驗證等方面綜合分析，達到前減振器總成可靠性滿足使用要求的目標(biāo)。

1 問題描述

1.1 前減震器總成故障模式

某純電動輕卡在開發(fā)過程中進行可靠性試驗，在路試?yán)锍? 887 km時前減震器總成失效，對故障件進行拆解（如圖1），檢查結(jié)論如下：

圖1 前減震器總成失效部位示意

（1）橡膠襯套開裂、磨損變形嚴(yán)重；

（2）吊環(huán)與防塵蓋、防塵蓋與防塵罩焊接脫落；

（3）油桶總成外壁有明顯摩擦痕跡；

（4）前減震器總成無漏油現(xiàn)象。

1.2 故障件阻尼力測試

對故障件進行手工拉拔評判，壓縮、拉伸順暢、無卡滯。進一步對耐久試驗后各工況下的阻尼力進行測試并與耐久試驗前數(shù)據(jù)對比（見表1），符合±30%的變化率要求。

表1 前減震器總成阻尼力參數(shù)對比

2 問題分析

利用質(zhì)量管理工具中的故障樹分析法（FTA），對可能導(dǎo)致減震器總成橡膠襯套磨損及吊環(huán)焊接脫落的原因進行了多層次的詳細(xì)分析，其故障樹分析如圖2所示。

圖2 故障樹分析

2.1 行程校核

車輛在經(jīng)過顛簸路面時，減震器會通過伸張或壓縮來吸收振動，以達到改善車輛平順性的目的，而減震器行程的不合理會對減震器的可靠性產(chǎn)生不良影響[4]。

由于前減震器總成的防塵蓋與吊環(huán)脫落分離，需對前減震器總成的工作行程進行校核。

從表2數(shù)據(jù)來看，前減震器總成的設(shè)計行程滿足工作需求，故障件的極限工作行程符合設(shè)計要求。

表2 前減震器總成工作行程校核 單位：mm

2.2 橡膠襯套分析

分析前減震器總成橡膠襯套裝配關(guān)系，前減震器總成吊環(huán)端與車架焊接銷軸連接（圖3），銷軸通過設(shè)計臺階對橡膠襯套進行限位，橡膠襯套兩端增加限位墊片（圖4），螺母打緊后橡膠襯套壓縮量約5 mm。測量銷軸、墊片相關(guān)尺寸均符合要求，排除橡膠襯套壓縮過量影響因素。

圖3 前減震器總成裝配示意

圖4 橡膠襯套裝配示意

橡膠襯套在減震器總成中主要承受扭轉(zhuǎn)及壓潰，其性能的好壞對減震器總成具有重要影響。

隨機抽取同批次前減震器總成的橡膠襯套進行試驗，從表3數(shù)據(jù)來看，該橡膠襯套耐久試驗不符合要求。

表3 前減震器總成橡膠襯套性能試驗數(shù)據(jù)

同時，通過對比同類車型減震器橡膠襯套結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，競品車型多采用一體式橡膠襯套結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可靠性高，但裝配工藝復(fù)雜，分體式結(jié)構(gòu)裝配簡單，成本較低，但在使用過程中易偏移，可靠性略差，如圖5。

圖5 橡膠襯套結(jié)構(gòu)對比

2.3 焊縫分析

吊環(huán)與防塵蓋焊接、防塵蓋與防塵罩焊接，由圖1可知兩處焊接部位均出現(xiàn)脫落。工藝上一般情況下吊環(huán)和防塵蓋焊接會互溶，該焊接部位有一條裂縫且防塵蓋無損壞、無熔痕跡，因此可判定吊環(huán)和防塵蓋虛焊，在受力情況下容易發(fā)生偏移、脫落，防塵蓋和防塵罩在路試過程中就會摩擦油桶外壁。吊環(huán)和防塵蓋焊接熔深太大，咬邊嚴(yán)重需控制。

為進一步確認(rèn)前減震器總成的焊接質(zhì)量，抽取3套同批次產(chǎn)品進行焊縫熔深測量，從產(chǎn)品焊縫上隨機選取三個位置測量焊縫厚度、熔化深度以及焊腳長度，從表4數(shù)據(jù)上看，前減振器總成焊接脫落位置焊接質(zhì)量一致性較差，不滿足要求。

表4 焊縫測量數(shù)據(jù) 單位：mm

3 改進方案

針對焊接質(zhì)量不達標(biāo)問題，要求減震器廠家在每臺焊機上加裝穩(wěn)壓器，保證焊機電壓，以提高焊接質(zhì)量，并加強檢查力度，大幅降低虛焊、弱焊的概率，提升防塵蓋、防塵套與吊環(huán)的焊接牢固度。

針對橡膠襯套磨損問題，通過調(diào)整橡膠配方、硬度、耐磨性等提高其可靠性能，并將其結(jié)構(gòu)由分體式優(yōu)化為一體式結(jié)構(gòu)，改善其偏移性能，但該項優(yōu)化會造成成本的增加，并對襯套的裝配工藝提出了更高的要求。

從表5、表6數(shù)據(jù)來看，優(yōu)化后減震器總成拉脫力及其橡膠襯套耐久性均有明顯提升。

表5 拉脫力試驗對比（優(yōu)化前后） 單位：kN

表6 橡膠襯套耐久試驗數(shù)據(jù)（優(yōu)化后）

4 可靠性試驗

4.1 整車臺架試驗驗證

前減振器總成優(yōu)化后樣件搭載整車四立柱臺架耐久試驗，優(yōu)化前前減振器總成在試驗進度46%時發(fā)生襯套磨損及焊點失效，優(yōu)化后樣件成功完成100%四立柱臺架耐久試驗無失效現(xiàn)象，從四立柱臺架耐久試驗數(shù)據(jù)看，前減振器總成優(yōu)化后可靠性性能明顯提升。

4.2 整車可靠性試驗驗證

前減振器總成優(yōu)化后樣件搭載整車進行常規(guī)可靠性試驗，優(yōu)化前前減振器總成在整車常規(guī)可靠性試驗壞路里程7 887 km時發(fā)生失效現(xiàn)象，優(yōu)化后樣件成功完成整車常規(guī)可靠性試驗壞路里程10 000 km時，前減振器總成無失效現(xiàn)象發(fā)生，前減振器總成耐久性能明顯提升。

5 結(jié)論

本文以某純電動輕卡前減振器總成襯套磨損及焊點失效問題分析為背景，利用故障樹分析法，從尺寸設(shè)計、結(jié)構(gòu)選型、過程控制、產(chǎn)品質(zhì)量等角度入手，分析快速鎖定失效原因，結(jié)合四立柱臺架試驗以及整車常規(guī)可靠性耐久試驗快速驗證優(yōu)化方案，實現(xiàn)了前減振器總成可靠性性能提升的目的，為前減振器總成設(shè)計開發(fā)提供可參考的開發(fā)經(jīng)驗。