乘用車穩(wěn)定桿襯套類型與運用研究

蔣祥建　黃家勝　楊欣雨

摘 要：本文對穩(wěn)定桿襯套對整車的操穩(wěn)和舒適性能的影響進行了簡要分析，對當前乘用車行業(yè)內所有在用的穩(wěn)定桿襯套結構類型進行了總結，并分析了不同類型襯套的一般適用范圍;給出不同類型穩(wěn)定桿襯套設計、制造和裝配時的注意事項;針對不同類型襯套的常見失效模式及整改方案給出一定指導。

關鍵詞：穩(wěn)定桿襯套;性能;設計;工藝;異響

1 引言

穩(wěn)定桿是汽車懸架中的一種輔助彈性元件，它的主要作用是防止車身在轉彎時發(fā)生過大的橫向側傾，盡量使車身保持平衡[1]。穩(wěn)定桿襯套和穩(wěn)定桿通過固定夾安裝在懸架系統(tǒng)的副車架上，在穩(wěn)定桿工作時穩(wěn)定桿襯套為穩(wěn)定桿提供支撐、緩沖、隔振和降噪作用;穩(wěn)定桿的軸向自由度也是由穩(wěn)定桿襯套進行限制;針對抱緊式和硫化一體式穩(wěn)定桿襯套還能為整車提供部分扭轉剛度。

2 穩(wěn)定桿襯套性能對整車操穩(wěn)和舒適性能的影響

穩(wěn)定桿襯套的徑向剛度主要影響整車操穩(wěn)性能;襯套的扭轉剛度主要影響整車的舒適性能。

2.1 襯套徑向剛度對整車操穩(wěn)性能的影響

上文已提到穩(wěn)定桿襯套的作用之一就是為穩(wěn)定桿提供支撐，當穩(wěn)定桿工作發(fā)生扭轉的同時也存在偏擺，這個時候就需要穩(wěn)定桿襯套在徑向有足夠的剛度來支撐穩(wěn)定桿的偏擺，如果穩(wěn)定桿襯套支撐不足，就會導致穩(wěn)定桿本來應該提供給整車的扭轉剛度在襯套變形的這個過程得到延遲。主要表現就是整車響應變慢，若是后穩(wěn)定桿襯套的話，在車輛快速變線時還有后軸跟隨性差的問題。

2.2 襯套扭轉剛度對整車舒適性能的影響

因為穩(wěn)定桿襯套與穩(wěn)定桿一般采用過盈配合，穩(wěn)定桿工作轉動時襯套橡膠扭轉也能為整車提供一定的扭轉剛度。穩(wěn)定桿及襯套提供的扭轉剛度體現在車輪上就轉化為了線剛度，而整車的線剛度直接影響到車輛的乘坐舒適性，額外的扭轉剛度越大，乘坐舒適性也就越差。

由于穩(wěn)定桿襯套的徑向剛度和扭轉剛度主要是通過襯套橡膠硬度和過盈量來保證的，而橡膠硬度和過盈量又同向影響兩個剛度值，所以襯套的扭轉剛度和徑向剛度一般具有線性關系。值得注意的是硫化一體式穩(wěn)定桿襯套與穩(wěn)定桿粘接在一起，能提供比其他類型襯套更多的扭轉剛度。

在此需要明確，穩(wěn)定桿襯套的徑向剛度對整車操穩(wěn)性能的影響發(fā)生在整車反向輪跳的工況下，穩(wěn)定桿襯套的扭轉剛度對乘坐舒適性能的影響發(fā)生在整車平行輪跳的工況下，見表1。[2]

3 異響發(fā)生機理

根據力學知識，引起摩擦振動的因素是力，而不是摩擦系數，之所以發(fā)生在摩擦系數較大的區(qū)域，其實質是在這些區(qū)域摩擦系數組成成分中的犁削分量和微凸體變形分量都比較大，引起摩擦力的變化，最終導致摩擦振動和摩擦噪音。[3]

穩(wěn)定桿襯套幾乎所有的失效模式均是異響，不同類型的穩(wěn)定桿襯套的設計及改善也是為了避開上述機理而展開。

4 穩(wěn)定桿襯套用橡膠一般技術要求

穩(wěn)定桿襯套是一個以橡膠為主要構成的零件，因此襯套的橡膠的材料性能及其重要，至少應該滿足下述要求：

橡膠硬度邵氏A硬度在55HA～75HA;橡膠拉伸強度大于17MPa，斷裂伸長率大于400%;橡膠低溫脆性小于-40℃;經過70℃168小時的老化實驗之后，硬度變化在0～+7HA以內，拉斷強度變化小于-25%，拉斷伸長率小于-25%;在臭氧濃度（100±5）X，溫度40±2℃，相對濕度小于65%，20%拉伸的情況下，經歷72小時實驗無龜裂。[4]

5 不同類型穩(wěn)定桿襯套的特點及運用場合

5.1 純膠型自潤滑穩(wěn)定桿襯套

5.1.1 純膠型自潤滑穩(wěn)定桿襯套概述

在橡膠進行密煉時增加石蠟或微晶蠟等小料，在襯套硫化成型之后，這些潤滑成分會均勻的分布在橡膠當中;當穩(wěn)定桿工作轉動時襯套也會跟隨發(fā)生一定的變形蠕動，促使橡膠內部的潤滑成分析出，以保證穩(wěn)定桿與襯套相對轉動時無異響;由于潤滑劑析出量較少，且受溫度影響較大，一般運用于穩(wěn)定桿扭轉角度小于10°的車型上。

4.1.2 潤滑劑成分對性能的影響

潤滑劑含量的成分越多，在工作時就能析出更多的潤滑劑進行潤滑降噪，理論上對襯套異響的控制能力會越強;但是實驗表明，潤滑劑的成分越多，襯套的耐久性就越差，一般建議潤滑劑成分不大于4%，見表2。

4.2 特氟龍型穩(wěn)定桿襯套

4.2.1 特氟龍型穩(wěn)定桿襯套概述

特氟龍型穩(wěn)定桿襯套主要是利用了聚四氟乙烯（特氟龍）的超低摩擦系數和耐磨的材料特性，在自潤滑襯套的基礎上在襯套內部硫化一層特氟龍布，特氟龍與穩(wěn)定桿摩擦難以達到異響發(fā)生的閾值，可以有效減低異響故障發(fā)生的概率。

4.2.2 特氟龍型穩(wěn)定桿襯套缺點

特氟龍型穩(wěn)定桿襯套存在對泥沙敏感的缺點，自潤滑型襯套可以通過增加密封唇口或在內部開軸向凹槽來緩解泥沙的影響;而特氟龍?zhí)厥獾牧蚧に噷е聼o法做出這兩種結構，所以特氟龍型襯套異響故障多發(fā)于雨水豐沛的夏季，而且在泥沙進入襯套與穩(wěn)定桿之間后會加劇特氟龍的磨損，降低使用壽命，根據實際使用經驗，實車使用1萬公里左右異響問題多發(fā)。

4.2.3 特氟龍型穩(wěn)定桿襯套工藝注意事項

目前國內外針對特氟龍型穩(wěn)定桿襯套的生產工藝主要分為兩類：一類是特氟龍布不涂粘接劑的，此類硫化之前需要對特氟龍布進行清洗，以避免細碎纖維影響硫化效果;另一類是需要涂粘接劑的，對于粘接劑的噴涂務必控制噴涂量，建議最好使用自動化噴涂;若噴涂量過多，在車輛長時間耐久穩(wěn)定桿襯套溫度上升后，過多的粘接劑會滲過特氟龍布到穩(wěn)定桿，此時會存在高溫異響故障。以下為某車型穩(wěn)定桿襯套在不同粘接劑噴涂量下的高溫耐久實驗結果，見表3。

4.3 抱緊式穩(wěn)定桿襯套

4.3.1 抱緊式穩(wěn)定桿襯套概述

抱緊式穩(wěn)定桿襯套在襯套橡膠的內部增加了金屬或者塑料的骨架，用于增加襯套的徑向剛度;裝配時通過大過盈量與穩(wěn)定桿進行裝配，穩(wěn)定桿轉動時帶動襯套橡膠一起轉動，這樣就避免了異響的發(fā)生;同樣由于與穩(wěn)定桿只是通過過盈量來維持貼合面相對靜止狀態(tài)，所有這種結構的襯套基本只用在穩(wěn)定桿扭轉角度小于15°的情況下。

4.3.2 抱緊式穩(wěn)定桿襯套裝配工藝

由于抱緊式的襯套與穩(wěn)定桿的過盈量較大，同時固定夾與襯套的過盈量也較大，常規(guī)的人工裝配很難將穩(wěn)定桿裝置裝配到副車架上;故主機廠或穩(wěn)定桿裝置供應商需要使用一個壓裝工裝，預先將穩(wěn)定桿、襯套和固定夾壓裝在一起，需要注意的是壓裝時需要有定位工裝，對三個件的相對角度進行控制。

4.4 硫化一體式穩(wěn)定桿襯套

4.4.1 硫化一體式穩(wěn)定桿襯套概述

硫化一體式襯套分為一次硫化成型和二次硫化成型工藝，考慮到成本和工藝復雜程度目前行業(yè)內一般采用二次硫化工藝，該技術是預先在襯套與穩(wěn)定桿貼合面噴涂粘接劑，然后通過電感應加熱穩(wěn)定桿，受熱后襯套橡膠與粘接劑發(fā)生反應進行二次硫化，從而使襯套與穩(wěn)定桿牢牢的粘接在一起。這樣穩(wěn)定桿與襯套不存在相對轉動，也就完全杜絕了異響發(fā)生的可能性，根據吉利某車型的實際運用，此結構的使用扭轉工況可以達到35°以上。

4.4.2 硫化穩(wěn)定桿襯套工藝及技術要求

為了保證襯套在工作時不被撕裂，襯套需要有足夠徑向剛度，故在襯套內部一般也會增加塑料或金屬的骨架，使用電感應加熱進行二次硫化工藝的只能使用塑料骨架，否則襯套會被金屬骨架燒傷。金屬骨架的襯套一般運用在一次硫化成型工藝，或者使用烘箱進行加熱的二次硫化。

值得注意的是由于二次硫化的特殊工藝要求，襯套橡膠是不允許添加潤滑劑成分的，這也就對硫化質量提出了更高的要求，實際運用表明，若襯套邊緣未硫化深度超過3mm，則在涉水時會發(fā)生咯吱異響。由于襯套與穩(wěn)定桿設計為一體的，故不再需要穩(wěn)定桿上的環(huán)箍擋圈進行軸向限位，但是襯套相對穩(wěn)定桿的軸向拔脫力需要大于5KN，襯套粘接面積需要大于90%。

6 總結

乘用車穩(wěn)定桿襯套作為整車零部件中的一個小件，但仍被定義為重要件;在整車開發(fā)定義時需要合理考慮襯套的使用工況，合理選擇不同的襯套類型，既要控制整車的成本也要保證對應類型襯套滿足使用需求。

參考文獻：

[1]鄭艷玲，張鵬.橫向穩(wěn)定桿襯套的結構與材料研究[J].科技信息，2013（14）：493-494.

[2]單紅艷，姚斌.乘用車橫向穩(wěn)定桿橡膠襯套的研究[J].機械設計與制造，2011（11）：95-97.

[3]吳德俊. 一種全新的反摩擦異響結構研究[A]. 中國汽車工程學會.第19屆亞太汽車工程年會暨2017中國汽車工程學會年會論文集[C].中國汽車工程學會：中國汽車工程學會，2017：6.

[4] QJLY J7110674B-2017， 穩(wěn)定桿襯套技術條件[S].