关于汽车稳定杆衬套异响问题研究

莫　勇　吴　磊　邓　帅

（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007；2.浙江吉利汽车研究院有限公司，浙江 杭州310052）

关于汽车稳定杆衬套异响问题研究

莫勇1吴磊2邓帅1

（1.上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007；2.浙江吉利汽车研究院有限公司，浙江 杭州310052）

汽车横向稳定杆衬套及支架一起为横向稳定杆提供支撑、缓冲、隔振、降噪及提供部分扭转刚度的作用，并提升车辆转弯行驶过程中的操控稳定性。通过工作中遇到稳定杆衬套异响问题，以及进行的改进措施和改进效果进行分析、归纳，为后续车型稳定杆衬套结构设计、应用提供理论依据。

衬套；异响；磨损；摩擦

1　前言

为了获得车辆较好的平顺性，通常会减小悬架的垂直刚度，进而降低悬挂偏频。但因为悬架垂直刚度与悬架的侧倾角刚度之间成正比关系，所以降低悬架垂直刚度的同时使侧倾角刚度降低，并使车身侧倾角增加；造成车辆转弯时车身倾斜严重，操控性能差，并造成车厢中的乘员感到不舒适和降低了行车安全感。解决这一矛盾的主要方法就是在汽车上装置横向稳定杆总成，如图1所示。横向稳定杆一般通过两端的稳定杆连杆与减振支柱总成或下控制臂总成连接；杆身通过橡胶衬套和支架固定在车架或副车架上，常见布置结构如图2所示。

图1　稳定杆总成示意图

图2　典型稳定杆总成布置结构

随着人民生活水平的提高及科技的进步，稳定杆衬套异响问题越来越成为客户抱怨的主要问题之一。本文通过遇到的稳定杆衬套异响问题，及进行的改进措施和改进效果进行分析、归纳，为后续车型稳定杆衬套结构设计、应用提供理论依据。

2　稳定杆衬套异响调查

售后故障件分析：如图3所示：

图3　售后故障件示意图

从售后故障件分析，主要表现为：

（1）故障件出现了受力不均，造成局部受力严重；

（2）故障件出现了干摩擦，造成表面黏磨。

对相关车型售后维修数据按维修月份和维修里程分别收集整理，如图4所示：

图4　售后维修数据

从维修数据分析发现：

（1）异响问题受到季节影响的因素不是很明显；

（2）车辆使用初期及一万公里以下抱怨最为集中；

（3）Lechi车型售后抱怨较少且稳定。

对相关车型结构及配合参数进行分析，如表1所示：

表1 相关车型结构及配合参数

从表中可以发现：

（1）N109、N111、N300、CN100、CN112、GP50等车型衬套过盈量相对Lechi都较小；

（2）N109、N111、CN100、CN112、GP50等车型无凸筋结构；

（3）结合售后维修数据，过盈量小和无凸筋结构的衬套，更容易出现影响问题。

3　异响原理分析

3.1通过摩擦学原理及故障件现象分析

（1）摩擦学原理。如果两个固体互相接触，必须有一个正压力把他们压在一起。因为没有两个表面是完全平坦的，接触点仅发生在两个固体表面的彼此最高点。如果正压力增加，这些表面最高点受挤压而变形，直至两个固体表面的接触压力重新达到平衡。如果两个表面相对于移动，各自的最高点相互锁止。这导致由一个力会抗拒相对运动。这个力称为摩擦力。摩擦力依赖于运动学、正压力、速度、温度、负载的持续时间。两个受正压力且相互运动的物体，摩擦和磨损会同时出现。

摩擦类型取决于两个接触表面的元素变形过程，如图5所示。

图5　摩擦原理示意图

影响摩擦的主要因素有接触面结构、表面压力、材料兼容性、表面接触比率、表面粗糙度及润滑油膜厚度等。因此，润滑剂时间少摩擦和磨损的有效方法，因为润滑油膜可有效的避免两个接触面粘滞作用。图6描述了各种磨损类型。

图6　磨损类型示意图

（2）由于稳定杆属于金属材料，稳定杆衬套属于橡胶材料，且两者配合属于过盈配合，因此两种材料表面就会摩擦力，如果在稳定杆在扭转的过程橡胶表面不能跟随，就会出现粘滞变形及摩擦，橡胶与金属的粘滞与摩擦将造成异响和橡胶的磨损。

3.2通过有限元建模，模拟稳定杆工作过程中衬套的变形情况

结果如图7所示：

图7　稳定杆工作仿真分析示意图

通过有限元模拟分析发现：

（1）稳定杆工作过程中稳定杆与衬套出现间隙，导致噪音直接传出及粉尘等异物进入并加速衬套磨损；

（2）稳定杆衬套开口部位，随着稳定杆衬套受挤压、扭曲，出现开口变大的趋势，亦导致噪音直接传出及粉尘等异物进入并加速衬套磨损。

4　改进措施

（1）增加凸脊结构（如图8所示），使稳定杆衬套受力更加均匀；

（2）增加衬套配合的过盈量，通过衬套的变形，尽可能避免在工作过程中衬套表面与稳定杆表面出现相对滑动；

（3）采用注射成型，提高模腔压力，增加衬套强度；

（4）配方增加石蜡含量（如图9所示），保持接触面润滑，减轻磨损与异响。

图8　增加凸筋结构

图9　增加石蜡含量（如白色部分）

5　改进效果

（1）稳定杆在工作工程中，间隙的到明显的消除，开口也未发现明显间隙，如图10所示。

图10　稳定杆工作仿真分析示意图

（2）通过对某车型连续几个月的售后数据跟踪发现，稳定杆衬套异响问题得到明显的遏制，如图11所示。

图11　更改前后售后数据对比

6　总结

（1）通过对稳定杆衬套的故障现象分析、改进措施及效果的验证，增加凸筋结构及合理的增加稳定杆衬套的过盈量，使衬套受力更均匀并通过稳定杆衬套的变形，可有效的减少稳定杆与衬套的表面相对运动，进而减少衬套的磨损及异响。

（2）增加石蜡配方，可在稳定杆与衬套表面产生一种润滑油脂，有效减缓了摩擦及异响。

（3）通过有限元仿真及售后数据的比对分析，本次改进方案有效地遏制了稳定杆衬套的磨损及异响问题，并为后续车型的结构设计提供了参考依据。

［1］ 王望予.汽车设计［M］.吉林：吉林大学出版社，2011.

［2］ Bernd Heiβng，Metin Ersoy.Chassis Handbook Fundamentals，Driving Dynamics，Components，Mechatronics，Perspectives［M］. ATZ，2011.

［3］ 单红艳，姚斌.乘用车横向稳定杆橡胶衬套的研究［J］.机械设计与制造，2011（11）：95.

Study of vehicle stabilizer bar bushing noise

Stabilizer bar bushing and support have the function of holding， buffer， vibration isolation， noise reduction， and provide some torsional rigidity， stability control in the process of turning and improve vehicle driving. Through the stabilizer bar bushing problem encountered in the work， and make the improvement measures and improve the effect of analysis and induction， stabilizer bar bushing for subsequent model provides the theory basis for structure design and application

Bushing； noise； wear； friction

U461

A

1008-1151（2016）03-0049-03

2016-02-11

莫勇（1988-），男，供职于上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，从事汽车悬架系统的设计开发。