關于前減震器扭矩衰減問題的分析

章昊，原孝菊

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

關于前減震器扭矩衰減問題的分析

章昊，原孝菊

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

某輕客前懸架減震器與前橋轉向節連接扭矩衰減，車輛行駛過程中存在安全隱患。通過前減震器扭矩衰減問題分析，確定衰減的根本原因和解決措施，消除懸架系統連接失效的風險。

前減震器；扭矩；衰減

CLC NO.:U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-240-04

引言

汽車底盤件容易出現質量問題從而造成安全隱患，其中扭矩衰減異常占底盤件問題的很大一部分。文中根據某輕客前減震器與轉向節連接扭矩異常問題的分析，確定扭矩衰減的根本原因，從而改進整車底盤系統的設計與質量。

1、減震器簡介

汽車在行駛中，懸架系統的彈性元件收到沖擊會產生振動，故需要在懸架中與彈性元件并聯安裝減震器。單筒式液壓減震器，常應用于各類汽車之中，能迅速衰減由車輪通過彈性元件傳給車架的沖擊和振動，避免車架承受過大的沖擊載荷，提高汽車行駛的平順性。

某輕客的車身與前橋轉向節通過前懸架的減震器進行連接，以多顆M12的螺栓、螺母進行緊固，形成可靠有效的車身承載系統，保證減震器充分發揮減震作用。

2、問題描述(Define)

汽車前懸架的減震器與前橋轉向節連接，是整車的關鍵工序。在車輛使用過程中，其作用舉足輕重。作為底盤重要部件，某輕客前減震器與轉向節連接設計安裝扭矩要求為45Nm-70Nm。工藝標準：氣動定扭工具，精度±10%，工具標定值58Nm。經檢測，裝配后扭矩偏小，線邊檢測扭矩30Nm-40Nm之間，遠小于設計扭矩要求。

為避免整車下線后的二次復緊，實現生產線裝配及檢測扭矩的達標，文中運用六西格瑪的DMAIC、SPC控制圖等工具對此扭矩衰減問題進行分析及解決。

3、測量階段(Measure)

3.1 故障統計

在總裝生產現場底盤線，按照產品和工藝設計標準進行裝車驗證，并對現場同一批次的產品進行裝配后的扭矩測量，在底盤線對車輛故障裝配點檢測共計20臺，160個安裝點，合格僅20個，不合格140個點，合格率12.5%，必須重新進行定扭復緊。

表1 前減震器與轉向節連接扭矩（設計：45Nm-70Nm，工具標定58Nm）

備注：實際樣本為20臺車，此處表格中僅展示了8臺車共計64個裝配點的樣本參數值。

結論：經統計，扭矩值低于下限值，扭矩衰減嚴重，不滿足產品質量要求。

圖1

3.2 測量系統

3.2.1 測量設備：表盤扳手DB100N

3.2.2 參考標準：企業標準某商用車裝調及試驗技術條件(擰緊檢測法)

3.2.3 技術條件：企標中1.20.2：連接扭矩（45-70）Nm，檢測扭矩不低于下限值45Nm。

圖2

3.3 FAT分析及關鍵潛在因子清單

根據現場反饋的扭矩衰減情況，對可能造成扭矩異常的問題進行FAT分析，并查找關鍵潛在因子：

表2

4、分析階段(Analyze)

針對上述潛在的因子進行逐一的調查驗證與分析：

4.1 操作人員的技能水平較差

分析驗證：①前減震器與轉向節連接為關鍵工序，其作業人員已進行過多次考核，持證上崗，技能水平可以保證；②此崗位兩年內無人員變更，且存在其余多個關鍵工序的裝配質量均符合工藝要求。

結論：非要因。

4.2 打緊前減震器與轉向節連接點的工具狀態不符合要求

分析驗證：①此工序現場使用的工具：沖擊扳手+咔噠扳手。每天上崗前，對扳手進行校驗，每3個月將咔噠扳手送至省計量局送檢，確保合格后使用。②現場員工使用S=19的套筒，未按工藝要求使用S=18的套筒。經驗證，螺栓頭與此套筒咬合不緊密，套筒的選用對連接點扭矩存在部分影響但不明顯。

結論：非要因。

4.3 前減震器與轉向節連接處及連接螺栓設計不合理

分析驗證：對現場實物狀態進行校核，前減震器與轉向節連接螺栓為六角螺栓平墊組合件Q1401230，并不具備防松的功能，且同一轉向節上的4個螺紋孔存在3種設計狀態。在裝配完成后，車身底盤件存在應力和不均的載荷沖擊，導致連接點扭矩衰減。

結論：要因。

圖3

圖4

4.4 前減震器與轉向節來件與圖紙不符

分析驗證：①經過對轉向節螺紋孔等尺寸的測量，此處螺紋孔為M12-6H，符合設計要求；②實際裝配，在控制實物、間隙尺寸等相同時，測量結果顯示左右兩側的扭矩有差異但不明顯。

結論：非要因。

圖5

圖6

4.5 工藝標準不完善，員工未按正確的工藝執行

分析驗證：①工藝要求：在裝配過程中，對角打緊，控制裝配過程中的局部應力不均造成的扭矩誤差；②實際裝配：轉向節來回翻轉不便，員工按照自己的習慣自行裝配；③驗證效果：調整裝配順序后，扭矩較為穩定，衰減程度降低。

結論：要因。

4.6 現場風動工具氣源不穩定，不符合工具使用要求

分析驗證：對比相同連接點，使用同一工具，不同的氣源，測量的結果存在波動較大。右轉向節連接點使用的氣源穩定，測量結果較為穩定，結果不合格；左轉向節連接點使用的氣源不穩定，測量結果波動大，結果同樣不合格；當左轉向節連接點使用右側的氣源，測量結果較為穩定，亦不合格。

結論：非要因。

4.7 測量系統、手段存在誤差，不符合要求

分析驗證：該車間扭矩均采用擰緊法檢測，僅此工序扭矩異常，工具定期標定送檢合格，且經3名關鍵工序人員檢測，測量結果無較大偏差。

結論：非要因。

5、改進階段(Improve)及控制階段(Control)

5.1 改進驗證

5.1.1 措施一：更改標準件

建議將緊固標準件設計變更為帶防松功能的標準件，排除標準件不防松造成的扭矩異常。經對標競品車型，其在防松的處理上應用了厭氧性防松膠；內部對比前后橋等底盤安全件，亦采用有防松膠的螺栓，可達到扭矩不衰減和無損拆卸2—3次的效果。

更改為防松的標準件Q1401230S后，消除了因底盤載荷振動，連接點設計結構不同造成的扭矩衰減，避免了設計變更轉向節鑄造件的結構和機加工而產生的二次開模費用。

圖7

圖8

5.1.2 整改措施二：完善工藝要求

①調整連接點的打緊順序和工藝要求，先預緊后定扭并要求嚴格執行；②將現場使用的工具更換為高精度的離合斷氣工具和咔噠扳手，同時嚴禁使用不符合工藝要求的套筒。

5.2 改進效果

表2 前減震器與轉向節連接扭矩

5.3 生產一致性控制

5.3.1 設計變更

總結驗證階段的方法，產品設計標準明確標準件帶防松膠（Q1401230S），標準件表面處理新增防松膠，在產品圖紙中明確并受控下發各單位切換執行。

5.3.2 工藝變更及現場固化

經過工藝分解技術狀態，新標準件防松膠凝固后其破壞扭矩較大，可保證其扭矩滿足設計標準；同時對現場作業工具和裝配方式進行細節固化，通過工藝手段實現了生產一致性管控。

6、結論

從上述分析中可知，通過對設計連接件的改進以及工藝手段的控制，可以在一定范圍內消除底盤件設計結構不足造成的扭矩異常，加強了連接的可靠性。目前采用該控制措施的車型，經市場反饋效果良好，實現了產品設計的目標。

7、結束語

隨著汽車工業的發展，汽車的安全和舒適性要求越來越高，進而提出了精致化的設計和工藝。為保證底盤螺栓連接的可靠性，需綜合考慮產品的設計、裝配、性能等，在產品設計階段考慮的潛在失效模式越多，后期的失效風險越小，同時工藝的保障性也能夠同步提升。

[1] 張建偉,蔣紅衛(譯) 等.統計過程控制SPC[M].中國汽車技術研究中心,2000.

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[3] 劉漢濤.汽車底盤構造與原理精解. 北京:機械工業出版社,2014.

[4] 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業出版社,2000.

[5] 馬林,何楨.六西格瑪管理[M].北京:中國人民大學出版社,2004.

About the shock absorber damping torque analysis of the problem

Zhang Hao, Yuan Xiaoju
( Anhui jianghuai automobile Co. Ltd. Technology center, Anhui Hefei 230601 )

The torque has been attenuated which come from a connection of the front Vibration Damper and the Steering Knuckle in a Light-vehicle, it is a security risk while someone is driving. In order to eliminating the risk of the suspension system connection failure, a root cause of attenuation will be identified and solved through the analysis.

Front Vibration Damper; Torque; Attenuation

U472.4

A

1671-7988(2016)07-240-04

章昊，助理工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，曾從事過總裝工藝，目前從事底盤設計工作，主要研究汽車底盤技術。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.077