某重型商用車雙后橋橫向移位問題淺析

居剛，王凱峰，陳興華

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某重型商用車雙后橋橫向移位問題淺析

居剛，王凱峰，陳興華

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以某重型商用車為研究對象，針對該產品在開發過程中出現的中后橋橫向擺動量及跳動過大的故障進行分析，提出應對改進方法并進行試驗驗證，通過一系列改進有效的改善了雙后橋橫向移位的問題。

橫向移位；平衡懸架；跳動

引言

目前在國內重型商用車中匹配平衡懸架的雙后橋結構，該結構總成中后橋的運動軌跡比較復雜，不但在垂直方向有著較為復雜的跳動，而且在車輛轉向過程中存在較大的橫向擺動量，在通過不平路面時存在側傾跳動，均會導致雙后橋的橫向移位，一旦車輛出現橫向移位，輕則影響車輛的行駛穩定性，重則導致橋與車架的撞擊，對車輛的行駛安全造成嚴重危害！

在進行商用車懸架性能評估時，需要重點研究懸架系統的動力學特性，目前我們國內對于平衡懸架動力學特性研究側重于垂直方向剛度跳動的研究比較多，但對于橫向剛度和側傾跳動方面的研究還幾乎處于空白階段。

1 中后橋移位的原理分析和理論分析計算

對于重型商用車平衡懸架系統來說，由于其本身的特性決定了：中后橋橫向移位現象必將存在，但必須要通過平衡懸架系統將橋的橫向移位控制在一定的范圍以內。對于平衡懸架而言，通常導致橋橫向移位的重要運動特性分為：傾斜跳動和橫向擺動。

一般來說，中后橋出現過度橫向移位主要有以下原因所導致：

由上述FTA分析圖可以看出：中、后橋移位的問題原因比較復雜，涉及到客觀因素的要因，路況、超載和駕駛習慣的因素，都是難以改變的客觀因素，不多做考慮。

主要從產品設計的角度出發，總結以下幾點影響因素分析：

1）后橋板簧限位門靠近車架一側壁厚不足，抵抗板簧的撞擊力差；但由于后橋產品的限制，本產品后簧距和車架外寬均已限制，驅動橋限位門外端面距車架外端面只有 28mm間隙，不足以支撐限位門壁厚的增加。另外，生產線也偶有反饋后板簧限位門處裝配困難，所以加強限位門內壁厚，縮小開檔的辦法也受到限制，難以執行。

表1

2）后簧導向板結構設計不合理，長度過短對板簧最下面的單片約束不到位，當橋單側跳起時，可能會出現導向板無法導向的問題；后簧導向板的表面硬度過低，與鋼板彈簧相比表面硬度相差太大，所以造成導向板易磨損，使其阻擋板簧橫向運動的作用減弱。

3）平衡軸板簧槽周圍接觸部分缺少硬度要求，易磨損，使板簧橫向位移增大；

4）后限位門的螺栓緊固力矩不明確，會出現緊固力矩不足的情況。

5）板簧與平衡軸之間的配合間隙較大，使板簧橫向竄動的位移較大。

6）平衡軸騎馬螺栓孔較大，騎馬螺栓的緊固作用減弱。

7）驅動橋在通過復雜路面時跳動過程中出現運動干涉問題。

基于上述分析，可以初步判定，重型商用車中后橋橫向移位一般由兩種方式導致：一種是中后橋橫向位移量過大；另一種是中后橋傾斜跳動量比較大，這兩種情況都會導致車輛后端失去控制，中后橋與車架發生動態干涉甚至翻車等嚴重事故的發生。中后橋橫向位移原理比較簡單，也比較容易控制，下面針對傾斜跳動工況進行分析：

確定單側傾斜跳動工況下所測量的垂直負載、垂直位移和橋中心的橫向位移，在該工況下橋中心的橫向位移是由于橋在單側輪胎受到外力支撐彈起跳動時產生的。

圖1 單側傾斜跳動示意圖

1.1 單側傾斜跳動分析

首先，將懸架系統調整至整車正常剛度，然后將橋的一端提升至懸架的上跳極限位置，另一端輪胎保持接地位置不變，此時橋的跳動角θ為：

式中ΔZ位移為垂直剛度，D表示測量位置之間的橫向距離，則橋殼中心橫向位移ΔY為：

其中，Y0為橋殼在零滾動下的橫向位移，Y為在各個滾動位置下的測量的橫向位移，然后如下式計算懸架的滾動中心高度H：

其中，Z為橋中心線到地面之間的距離，為確定橫跨橋殼的扭矩變化ΔT，我們設：

其中F為驅動橋單側載荷Fa減去非簧載Fa0

將扭矩變化描繪成滾動角的函數得到一條曲線，其斜率為：

該斜率即為懸架系統的單側傾斜跳動剛度。

1.2 雙側傾斜跳動分析

圖2 雙側傾斜跳動示意圖

根據上節分析計算方法，可計算橋跳動時的相應擺動角度：

其中，Z為橋兩端的縱向位移，D為兩個測量點之間的橫向位移。

則懸架的傾斜剛度為：

可以通過雙側傾斜跳動與單側傾斜跳動的比率來表達。

2 試驗驗證

通過上述分析可以得知，若要消除中后橋橫向移位危害，可以通過增加導向板剛度、消除板簧與平衡軸板簧托座之間間隙等方法來限制中后橋移位，同時還可以通過增加平衡懸架系統的傾斜跳動剛度進行優化，基于上述分析，制定整改方案后，進行1萬公里各種工況道路驗證及半年的市場投放跟蹤，基本消除了匹配平衡懸架的中后橋橫向移位問題，達到預期效果。

3 結論

本文通過對匹配平衡懸架的重型商用車雙后橋運動特性進行分析，對導致雙后橋橫向移位的原因進行一一判斷，尤其對驅動橋單側傾斜跳動和雙側傾斜跳動這兩種最為典型復雜的工況進行了模擬分析，找到了制約雙后橋橫向移動的關鍵要素，并制定優化方案進行試驗驗證，基本消除了匹配平衡懸架的中后橋橫向移位問題，驗證了理論分析的正確性。

[1] 王望予. 汽車設計[M]. 北京:機械工業出版社.2000.

[2] 余志生. 汽車理論[M]. 北京:機械工業出版社.1996.

The Brief Analysis Of Certain Heavy Commercial Truck Double Rear Axle’s Lateral Displacement

Ju Gang, Wang Kaifeng, Chen Xinghua
（Anhui Jianghuai Automobile Group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601）

In this paper, a heavy commercial vehicle as the research object, in the work of the product in the process of development of rear axle horizontal pendulum momentum and beating too much failure were analyzed, and put forward improvement method and test validation, effectively improved through a series of improved double rear axle horizontal displacement problem.

Lateral displacement; Equalizing type of suspension Flop

U467

A

1671-7988 (2017)21-149-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.050

CLC NO.: U467

A

1671-7988 (2017)21-149-03

居剛，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。