試制車輛底盤異響診斷淺析

姜超

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

前言

在汽車的整個開發(fā)階段，需要進行零部件以及整車的各種主觀評價和道路試驗。這樣做的目的是為了讓汽車投放市場之前就對可能出現(xiàn)問題的地方，進行充分的設(shè)計驗證，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。但是，汽車在使用過程中，由于各種各樣的原因不可避免的還是要發(fā)生故障，使汽車的動力性、經(jīng)濟性、操作穩(wěn)定性、乘坐舒適性、使用安全性等發(fā)生變化。因此，這需要我們在前期的試制試驗階段更加細致地對試制試驗過程中出現(xiàn)的問題進行深入的分析研究。

尤其是底盤異響問題，很多駕乘人員可能對汽車構(gòu)造不熟悉，聽到一些比較明顯地吱吱、嘎嘎、咯嘣等異響聲音時，感覺很害怕，由此對汽車制造商產(chǎn)生很大抱怨的事件屢見不鮮。本文就車輛在試制試驗過程中底盤部件出現(xiàn)的主要異響問題診斷方式進行了描述，希望對車輛維修人員和駕乘人員提供一些幫助。

在車輛試驗過程中，針對不同試驗?zāi)康膱?zhí)行不同的試驗規(guī)范。對于底盤來說，要求底盤零部件在所有的試驗過程中是不能出現(xiàn)可聽見異響聲，影響車輛操縱穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向性能變化的底盤零部件的裂紋、斷裂，變形及松動以及任何旋轉(zhuǎn)部件的破壞。但是在試制評價和試驗過程中還會出現(xiàn)很多的異響問題，對于底盤懸架來說，常見的異響表現(xiàn)癥狀有如下幾種情況。

1 懸架系統(tǒng)異響

1.1 球銷異響

一般來說，底盤上有如下兩個地方使用球銷結(jié)構(gòu)進行連接，一個是轉(zhuǎn)向拉桿與轉(zhuǎn)向節(jié)連接處，一個是車輛下擺臂與轉(zhuǎn)向節(jié)連接處；在道路試驗過程中，偶爾會出現(xiàn)有如下原因?qū)е碌?“嘎嘎 ”異響問題：球銷防塵罩破裂導(dǎo)致潤滑脂泄露，球頭和球頭座缺少潤滑，磨損加劇，兩者之間的異常摩擦引起異響和球頭在移動到極限位置時，襯套與球頭自身發(fā)生干涉后容易被磨破，造成球頭漏油，球頭無潤滑而發(fā)生異響。

1.2 襯套異響

底盤結(jié)構(gòu)件相互連接，都是采用橡膠襯套加螺栓的固定方式，如車輛擺臂和副車架連接點、副車架與車身的連接等地方都是如此。橡膠襯套在車輛工作中承受大部分的震動力，因此關(guān)于襯套的問題，在試制試驗過程中也是很多的。在我們的試驗過程中曾經(jīng)出現(xiàn)了這樣的異響問題：在高強度試驗中，車輛擺臂因受過較異常劇烈的撞擊而導(dǎo)致襯套脫出,襯套拉脫后與套管發(fā)出的摩擦聲會產(chǎn)生異響。

1.3 減振器異響

現(xiàn)在市場上 A級乘用車前懸架主要是麥弗遜式懸架，本文主要闡述支柱式減振器的異響問題。首先介紹類似圖示結(jié)構(gòu)減振器 Top-mount內(nèi)部異響，減振器 Top-mount就好比是減振器的一個黑匣子，一般主機廠都不會對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，但是經(jīng)常在試驗過程中，發(fā)現(xiàn)這個黑匣子里面會出現(xiàn)異響。兩個金屬片中間的橡膠塊，在轉(zhuǎn)向時與金屬蓋板發(fā)生相對運動，橡膠回彈時會產(chǎn)生異響。另外還有一種“咯噔”的聲音，還是因為上述提到的那個橡膠體，在壓裝過程中，工藝無法保證壓裝到位，容易壓偏，壓偏的橡膠在回彈過程中發(fā)出異響，在轉(zhuǎn)向時，這種異響特別明顯。還有一種響聲，是因為前減振器上防撞墊圈尺寸超差，導(dǎo)致前減振器上防撞墊圈與前懸架彈簧隔振器墊圈干涉磨損，出現(xiàn)異響。另外還有一種問題是因為在裝配過程中定位不良，造成軸圈與座圈不同軸，轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生異響。

1.4 輪轂軸承異響

輪轂軸承出現(xiàn)損壞，在車輪轉(zhuǎn)動時會發(fā)出嗡嗡的聲音。在試驗過程中，發(fā)生因軸承內(nèi)圈和鋼球疲勞剝落，導(dǎo)致軸承異響的問題，有可能是屬于正常的疲勞磨損所致，這個須請大家注意。針對這個案例，我們從設(shè)計開始進行分析，發(fā)現(xiàn)是因為設(shè)計參數(shù)選擇不當(dāng)導(dǎo)致零件壽命銳減，我們的這輛試驗車軸承偏置距設(shè)計值達到了 11.95mm（通常推薦為 5～6mm），要提高軸承壽命必須要優(yōu)化設(shè)計，減小軸承偏置距。另外，我們在分析中發(fā)現(xiàn)有表面裂紋源存在，還有存在潤滑不良導(dǎo)致接觸疲勞的可能性。同時在此次分析中，軸承游隙無法檢測，與軸承外圈配合的轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)孔圓度嚴重超差。（圖紙要求為 15μ，實測值達到 48μ）。因此軸承游隙也非常有可能導(dǎo)致接觸疲勞的產(chǎn)生。轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)孔圓度超差會擠壓軸承外圈，造成軸承外圈變形，使?jié)L道局部產(chǎn)生應(yīng)力集中，長時間后軸承滾道表面會發(fā)生疲勞剝落，產(chǎn)生異響。在對解體后的軸承進行檢測時，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈上還有接觸腐蝕及微動痕跡，由此說明軸承內(nèi)圈與法蘭軸處配合力不充分，導(dǎo)致運行中軸承內(nèi)圈與法蘭軸有微量移動，引起噪音。

2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響

2.1 轉(zhuǎn)向管柱及與轉(zhuǎn)向機連接處異響轉(zhuǎn)向管柱異響主要情況

轉(zhuǎn)向管柱及與轉(zhuǎn)向機連接處異響轉(zhuǎn)向管柱異響主要情況有以下幾種情況：一是由于懸置剛度過大以及轉(zhuǎn)向管柱下軸承存在間隙共同作用的結(jié)果，導(dǎo)致怠速時軸承振動，產(chǎn)生異響；二是由于管柱下傳動軸內(nèi)花鍵的表面粗糙度過大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向異響問題，可以通過對下減振管內(nèi)花鍵表面進行研磨，減小花鍵內(nèi)表面粗糙度來消除異響。轉(zhuǎn)向管柱防塵罩軸承脫出導(dǎo)致中間軸轉(zhuǎn)動時摩擦防塵罩；轉(zhuǎn)向管柱防塵罩裝配不到位，使防塵罩受到制動踏板擠壓，將軸承擠出，使防塵罩直接和中間軸接觸 產(chǎn)生異響。裝配時，轉(zhuǎn)向管柱節(jié)叉與轉(zhuǎn)向機輸入軸配合間隙變大，導(dǎo)致噪音。

2.2 轉(zhuǎn)向機本體異響及轉(zhuǎn)向泵異響

在左右轉(zhuǎn)向時，方向盤打到底的時候，會聽到一個明顯的金屬撞擊聲。這個問題是目前 A級車普遍存在的一個問題，是由于轉(zhuǎn)向機內(nèi)部設(shè)計沒有緩沖擋圈，打到極限時，齒條末端與缸體直接金屬接觸，產(chǎn)生撞擊聲。轉(zhuǎn)向泵有個泵泄壓聲音，是由于控制轉(zhuǎn)向泵內(nèi)部葉片與轉(zhuǎn)子的間隙產(chǎn)生的。這個公差帶專業(yè)設(shè)計公司都有自己的經(jīng)驗值來選擇。在產(chǎn)品設(shè)計之初，就要跟供應(yīng)商就此問題進行細節(jié)協(xié)商。

3 制動系統(tǒng)異響

3.1 ABS異響

試車員發(fā)現(xiàn)車輛在 25-40KM/H過顛簸路或減速帶時，有“嘎嘎嘎...”或”噠噠噠…”異響。設(shè)備檢測此聲響為 ABS工作噪聲，是車輛駛過減速帶時，整車的跳躍導(dǎo)致輪胎滑移率產(chǎn)生變化，觸發(fā) ABS功能，產(chǎn)生噪音。針對 ABS工作時噪音偏大問題，一般采用在制動踏板與前圍之間增加隔音墊以阻斷噪聲傳遞的方法來降低噪聲。

3.2 制動卡鉗異響

在車輛正常點剎過程中，會在制動末端有類似 groan的沖擊聲，目前市場的車輛大部分都存在這個問題。即在任何轉(zhuǎn)速，任何車速下，無論輕踩或深踩制動至車輛停止，車輛停止前瞬間，制動盤和制動卡鉗都會發(fā)出很大的 “咯噔 ”的摩擦噪聲：上述聲音稱作“Groan”，主要是在制動過程中，有一個動靜轉(zhuǎn)換的過程，由于摩擦系數(shù)變化產(chǎn)生的噪聲及扭矩變化通過轉(zhuǎn)向節(jié)懸架等傳入駕駛室的。

3.3 制動盤與卡鉗配合

在常規(guī)道路試驗過程中，試車員發(fā)現(xiàn)車輛在制動到車輛即將停止時，前面兩側(cè)制動盤處有“咕隆”異響。對同批次的試驗車關(guān)注時，發(fā)現(xiàn)使用了 1/3后的摩擦片后都會出現(xiàn)異響。對噪聲進行頻譜分析后得知，該噪音由兩部分組成：第一部分是由摩擦片本身特性決定的正常的 Creep groan聲音，第二部分是在制動末端出現(xiàn)異常的金屬掛擦聲，對摩擦片表面檢測，可以明顯地發(fā)現(xiàn)磨損的摩擦片表面不均勻地分布著金屬顆粒。還有一種噪聲，是在車輛耐久試驗后期出現(xiàn)的，摩擦片保持彈簧發(fā)生變形，彈簧力變松，導(dǎo)致摩擦片發(fā)生咔嗒聲。在主觀評估駕駛車輛低速行駛中，輕踩制動到停，右后輪制動停車時制動蹄片與制動盤存在高頻尖叫聲，高頻噪聲主要跟摩擦片的成分有關(guān)。還有一種異響，是因為制動盤粗糙度大，容易引起摩擦力耦合振動引起異響。

4 金屬連接處異響

4.1 擺臂與副車架異響

擺臂與副車架連接，一般都是采用襯套套管加螺栓連接，但也有部分采用球銷錐面連接。不論是哪種連接方式，在車輛過坎或在顛簸路面行駛時，連接處都容易因為力矩衰減而出現(xiàn)擺臂襯套和副車架位移，而產(chǎn)生異響。在產(chǎn)品設(shè)計過程中，一般我們采用在襯套套管端部增加滾花或是在螺栓法蘭面增加滾花等工藝方法來增加擰緊摩擦力，提高螺栓的夾緊力。

4.2 副車架與車身

副車架與車身連接，都是采用大尺寸長螺栓連接，且連接面直接是金屬面接觸，不能有防護膠殘留在接觸面上。因此，一旦出現(xiàn)力矩衰減或本身安裝螺栓力矩沒有擰緊，就會出現(xiàn)副車架與車身發(fā)生相對滑移產(chǎn)生異響。試驗車出現(xiàn)的問題，主要是因為連接螺栓的螺紋摩擦系數(shù)嚴重超差，導(dǎo)致螺栓的夾緊力沒有達到設(shè)計值，車輛在經(jīng)過顛簸路面行駛時，車身與副車架發(fā)生位移，易產(chǎn)生異響。

4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)與擺臂

轉(zhuǎn)向節(jié)與下擺臂連接，分球銷錐面接觸和采用螺栓鎖緊和螺母鎖緊兩種方式。試驗工程師發(fā)現(xiàn)試驗車輛在行駛中出現(xiàn)踩制動方向左右擺、方向發(fā)飄，過減速帶時有咯噔聲或沉悶的金屬聲。在舉升機上對試驗車輛檢查，晃動輪胎，發(fā)現(xiàn)右前輪有晃動，球頭有松曠感。仔細檢查轉(zhuǎn)向節(jié)及擺臂等部位，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向節(jié)處球頭和銷孔有磨痕，轉(zhuǎn)向節(jié)出現(xiàn)明顯凸臺。對這些部位的緊固件進行力矩檢測，確認其鎖緊力矩已明顯低于設(shè)計值。由此可以判斷出現(xiàn)這個問題是因為緊固件夾緊力出現(xiàn)了衰減。

經(jīng)過大量試驗問題的處理，總結(jié)汽車異響故障的形成原因主要有：

1）試驗過程中使用產(chǎn)品零部件質(zhì)量穩(wěn)定性差，部分關(guān)鍵指標未能得到滿足；

2）不同道路試驗條件對零部件失效影響很大，需要工程師積累大量的試驗數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫以備后續(xù)設(shè)計開發(fā)使用；

3）產(chǎn)品開發(fā)過程中涉及的功能性指標或是參數(shù)，與主機廠設(shè)定的整車目標參數(shù)有差異。目前主機廠都是將產(chǎn)品打包給專業(yè)廠進行設(shè)計，主機廠工程師對零部件的邊界條件、相關(guān)功能尺寸鏈掌握不透徹，其次專業(yè)廠對這些數(shù)據(jù)保密，由此造成后續(xù)試驗過程中暴露問題；

4）緊固件夾緊力拒衰減。

5 結(jié)束語

通過對汽車試驗過程中暴露的異響問題的論述，便于汽車工程師和維修工作人員在汽車發(fā)生故障時，能夠快速診斷出故障的原因和部位，及時修復(fù)，提高工作效率和汽車的使用效率。