某重型卡車駕駛室懸置異響分析與改進

劉 警，劉 蘭，袁 麗，王小英

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

駕駛室懸置系統是重卡上連接駕駛室與車架的重要部件，由前懸置和后懸置組成，主要作用：（1）支承作用，承受駕駛室及乘員在靜態或各個工況下的質量；（2）引導作用，通過導向機構約束駕駛室的各方向運動；（3）隔振作用，衰減路面不平激勵等對駕駛室的振動和沖擊；（4）翻轉作用，在舉升缸作用時，通過集成在前懸置上的翻轉機構實現駕駛室的翻轉。

駕駛室懸置系統部件分為3類：（1）性能部件為彈性元件與減振元件。彈性元件主要起支撐作用，主要的類別有橡膠墊（兼起減振作用）、鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧等。減振元件是指提供阻尼力，并衰減振動的部件，主要為筒式減振器。（2）結構件種類較多，有鑄造件、鈑金件、銷軸類零件、非金屬件等。這類部件主要需要起承載和連接作用，要求在整車使用壽命中不能發生斷裂和其他任何形式的破壞。（3）輔助部件，包括液壓鎖、油管、氣管、電纜線等輔助部件。

隨著國內經濟的發展以及道路條件的改善，長途物流業逐漸繁榮起來。由于行駛時間長，顧客對重型卡車的舒適性和可靠性都提出了更高的要求。駕駛室懸置異響失效會造成車輛無法正常使用、駕乘體驗驟降，不僅影響用戶生產工程進度，還嚴重影響公司品牌形象及顧客忠誠度，為了提高駕駛室懸置系統可靠性，開展了前懸異響問題的改進優化。

1 問題概述

2018年以來，整車調試過程中反饋懸置異響問題在某車型牽引及自卸車占比達到88%，該問題較為集中且日趨嚴重，主要出現在每年的5月至8月間。同時，售后報單反饋的懸置失效問題年度平均報單超2 000條，其中懸置異響失效模式占比逐年攀升，最高達17%，此問題從售前已經蔓延到售后，給公司造成了巨大的經濟損失。2020年上半年，整車下線調試過程中懸置異響問題又隨天氣變化逐漸增加，問題重復出現，且日益嚴重，但一直未找到根本原因，客戶抱怨強烈，現場服務成本高，問題亟待解決。

2 異響原因分析

整個懸置系統構造復雜，加之車輛調試入庫時間有限，故采用聽診的方式進行初步判斷，再采取臨時措施一一排除，以確定異響源，進而聚焦問題，分析問題。聽診是一種不拆卸懸置系統情況下的經驗診斷法，借助人耳或簡單的工具就能判斷懸置技術狀況的好壞，能否確切判斷異響聲源，主要與聽診者的實際經驗和聽覺靈敏度有關，各種異響很難用文字確切描述，要不斷積累經驗，特別是對正常運轉聲音要極為熟悉，以便出現異響時能立即識別。在分析過程中，隨著納入統計的樣本量不斷增加，逐步發現不同車型異響的問題規律，發現異響主要集中在前懸置總成向心關節軸承安裝部位，在駕駛室翻轉或回位至與地面呈30°至50°位置時，軸承部位均會發出“嘎嘎”的聲音，用榔頭震擊此部位，異響一般會消除。有的異響發生時，同時橫向安裝墊片部位會產生間隙，此類型的異響用震擊的方式難以消除。通過分析，最終將懸置異響問題的解決目標聚焦為解決前懸置總成“軸承異響”。駕駛室懸置系統裝配圖如圖1所示。

3 異響解決措施

3.1 選擇性能更優的潤滑脂

根據使用部位，達到GB 5671—2014技術要求的汽車通用鋰基潤滑脂一般可以滿足汽車底盤和輪轂軸承的使用要求，結合軸承低速重載荷甚至有沖擊載荷的使用工況，選擇使用二硫化鉬鋰基潤滑脂，并完善工藝文件，統一標準。

3.2 優化工藝

通過異響前懸置總成拆解及核查加工過程發現，產品分裝過程中有注入潤滑油工序且潤滑油有溢出現象，但實際拆開之后發現軸承部位未加注到潤滑油，車輛翻轉過程中易出現卡滯失效或軸承干磨燒結。潤滑油加注是否到位如圖2所示。

通過對產品進行分析，主要原因是軸承部位存在空腔，產生氣阻，導致不能有效加注。為解決此問題，增加專用潤滑油加注設備，同時潤滑脂加注工序優化流程，建立質量控制點，此問題得以有效解決。具體如表1所示。

3.3 增加防錯裝置

測量焊接好的翻轉軸總成尺寸，發現兩側軸頭露頭長短不一，圖紙要求為31 mm，實際測量值為29 mm～32 mm不等，當翻轉軸總成在焊接過程中出現軸向偏移時，裝配總成的偏移已經產生不可消除，在整車裝配后，會根據裝配需要進行找正調整，而此時，具有調節作用的球面軸承產生相對轉動，轉動至極限位置時，回位受限，在左右支座與穩定桿壓裝完成打緊之后，兩側壓緊狀態不同，翻轉過程中兩側翻轉力的大小及運動軌跡不一致，因此，產生異響。由于翻轉軸總成本身凸臺已起到限位作用，但長度方向存在2 mm公差，不能使軸均勻分布，基于上述分析，故制作焊接工裝的露頭限位裝置，確保翻轉軸總成焊接露頭尺寸均為31 mm。

3.4 優化設計

針對分裝完成后的前懸置總成，對其進行翻轉驗證。發現翻轉過程中左右支座與搖臂存在干涉；通過對前懸各個零部件的尺寸分析及運動校核發現前懸總成在翻轉的過程中與搖臂干涉2.5 mm，由此可知，干涉是問題產生的原因。綜上所述，異響主要來源于干涉點及軸承位置，對外部干涉點進行調整，對軸承在翻轉以及車輛行駛過程中的運動狀態進行優化，可有效減少前懸異響的問題。圖3為實際因干涉造成的磨擦點。

對產品實物進行貼點掃描，發現實物與三維數據基本一致，臨時方案為對干涉部位進行打磨，同時更改三維數據，對后續加工產品進行調整，避免翻轉干涉，圖4為干涉磨損問題優化前后對比。

3.5 優化尺寸鏈，規避間隙

3.5.1 總成裝配尺寸鏈分析

2020年4月，同一問題在某出口車上出現，現場分析，發現該車前懸下支座與搖臂之間的間隙為7 mm，而對比其他車型前懸下支座與搖臂之間的間隙均為4 mm，再根據異響發生率判斷出該車型異響過多和前懸下支座間隙有關。

對比該車型與其他車型結構裝配分析，其他車型前懸下支座與搖臂之間的間隙均為4 mm，問題前懸下支座與搖臂之間的間隙為7 mm。進一步確認圖紙要求尺寸為1 194 mm，兩支座裝配面尺寸1 174 mm，實測尺寸為1 160 mm，但與車架安裝面尺寸不相符，由此得知，設計尺寸鏈問題是導致異響的原因。根據駕駛室升降過程墊片部位的間隙變化，初步分析前懸裝配尺寸鏈與零部件設計尺寸鏈存在問題。

經分析，前懸總成裝配后尺寸鏈與整車裝配連接件尺寸鏈不符，裝配時已產生裝配應力，駕駛室翻轉過程中相關件互相找正，關節軸承在整個系統中屬柔性連接，產生移位，補償了尺寸鏈誤差，但出現失效現象。為保證翻轉過程順暢，臨時在分裝工序增加3 mm的尼龍墊圈，永久措施為增加搖臂厚度，調整前懸下支座與平衡桿焊接搖臂間隙至4 mm，確保前懸異響問題消除，如圖5所示為設計尺寸鏈分析及解決方案。

3.5.2 軸承選型尺寸鏈分析

該部位由翻轉軸總成軸頭與前懸支架的軸承采用壓裝的方式裝配，裝配后公差帶為過盈配合，裝配關系如圖6所示。

目前，某車型牽引及自卸車前懸翻轉系統所用軸承為向心關節軸承，現有GE30ES-2RS及GE30ES-2RS1/U兩種標準號，但是與其配合的翻轉軸和支座僅有一種狀態，查閱《機械手冊（第五版）》可知，GE30ES-2RS為使用標準公差軸承，GE30ES-2RS1/U則為非標準公差軸承。手冊要求，軸承與軸的配合，軸頸直徑的極限偏差在基孔制配合中選擇，過盈配合可選用p6、n6、m6、k6；過渡配合可選擇h6、h7、g6。軸承與外殼孔配合，外殼孔直徑的極限偏差在基軸制配合中選擇，過渡配合可選N7、M7、K7、J7；間隙配合可選H6、H7、H11。根據現有狀態分析，翻轉軸和支座狀態固定為一種，其公差與GE30ES-2RS1/U匹配更優，對比分析如表2所示。

4 效果驗證

經過以上各項措施整改，對新生產車輛前懸異響問題進行驗證。根據售后質量大數據平臺數據，2021年末在保車輛數287 454輛，整體數量和2019和2020年相差不大，但未接到關于前懸異響問題的信息反饋，整體索賠數量和金額大幅下降，證明改進措施有效。索賠情況如圖7所示。

5 總結

結合調試和售后反饋懸架異響的問題，通過對零件的失效分析，結合理論分析、理論校核、試驗驗證及實車測試等手段，找到異響問題產生的根本原因，逐一確定優化方案，并對優化方案進行驗證和實施，消除了故障。對此問題的分析研究和解決能為今后其他項目的問題排查提供指導。