驅動軸三銷節脫出問題分析與解決

劉永珍 于春博 武杰 張秀明 楊福強 張孟恩 王強 胡念明

（長城汽車股份有限公司技術中心；河北省汽車技術研究中心）

驅動軸作為汽車傳動系統不可缺少的一部分，為了保證具有較好的動力性與操縱性，對于發動機前置前輪驅動（FF）布置形式，驅動軸必須同時具有轉向和驅動2種功能。對于轉向輪，則要求驅動軸在車輪偏轉過程中以相同的角速度不斷地把動力從主減速器傳到車輪，等速萬向節（CVJ）將車輪和驅動軸兩者連接起來，使兩軸以相同的角速度傳遞動力[1]。在現代汽車上，獨立懸架因為自身的優勢（更好的舒適性和布置空間）得到了廣泛應用，為滿足獨立懸架上下跳動的要求，其驅動軸必須分段，并且需要在靠近差速器處增加一個軸向滑移型等速萬向節（以下稱為移動節）。文章以某車型驅動軸跳動校核失誤引起的驅動軸失效為例，系統地闡述了驅動軸三銷節脫出問題的分析及解決過程。

1 三銷節脫出問題描述

汽車市場反饋，某車型陸續發生5例左前驅動軸三銷節從移動節脫出問題，行駛里程在400～15 000 km，失效件狀態，如圖1所示。驅動軸三銷節脫出導致汽車動力傳輸失效，造成客戶強烈抱怨，影響公司形象。

圖1 驅動軸三銷節脫出失效件圖

2 三銷節脫出問題原因分析

依據設計經驗及過程排查分析，對失效驅動軸進行拆解分析，依據失效件移動節實際滑移曲線判斷（拆解過程及結果，如圖2所示），初步確認驅動軸三銷節脫出問題真因為在車輪運動到下極限同時方向盤左打死的極限狀態下，移動節三銷節中心滑出球籠所致。

圖2 驅動軸失效件內球籠拆解結果

通過對失效件拆解得知，驅動軸移動節三銷節滾輪中心在極限狀態下距離球籠外邊界1.7 mm，小于設計時預留的安全余量（5 mm），對失效狀態驅動軸車輛數據重新進行跳動校核調查分析，結果如圖3所示。

圖3 驅動軸滑移曲線及極限校核分析

經校核計算，僅考慮半軸公差，極限狀態下驅動軸移動節滾輪中心到球籠外邊界距離僅2.2 mm；考慮懸架及動力總成公差，車輛下極限右轉及下極限左轉，三銷節滾輪中心距離球籠外邊界分別為-1.2 mm與-1 mm，存在脫出風險。結合拆解結果及數據分析，判定為驅動軸跳動校核錯誤導致極限工況下驅動軸三銷節脫出。

3 驅動軸三銷節脫出問題整改及驗證過程

針對驅動軸脫出問題的失效原因及機理，對驅動軸重新進行跳動校核，將左右驅動軸軸桿長度分別增加7.5 mm和4.5 mm，使移動節三銷節滑移行程內移，確保極限狀態下驅動軸三銷節滾輪距離球籠外邊界保留足夠的安全余量（如圖4所示），并針對更改后驅動軸進行臺架試驗驗證，確認整改后效果。

圖4 更改后驅動軸移動節滑移曲線校核

整改方案確認后，針對更改后樣件進行整車臺架耐久試驗，驗證結果，如圖5所示。

圖5 驅動軸移動節試驗件拆解圖

經拆解分析，驅動軸三銷節左半軸向外滑移約12 mm，向內滑移約18 mm；右半軸向內滑移約12 mm，向外滑移約18 mm；三銷節滾輪到球籠邊界距離均滿足≥5 mm的安全余量要求，且新狀態驅動軸未發生脫出及頂死問題，新狀態驅動軸滿足設計要求[2]。

4 結論

在驅動軸研發前期，需要依據驅動軸滑移曲線對驅動軸進行設計校核，確保在極限狀態下三銷節滾輪中心到球籠外邊界距離均滿足≥5 mm的安全余量要求。試驗階段增加了整車試驗工況，使驅動軸三銷節分別處于內外極限進行試驗，試驗結束后分析球道磨痕，確保汽車安全性能，防止三銷節出現脫出和頂死問題，對汽車驅動軸前期設計與預防起了關鍵性作用，避免了由于前期設計原因造成的汽車安全隱患以及售后終端及客戶的強烈抱怨，提升了產品競爭力及生產商公司形象。