某新能源車(chē)控制臂襯套異響問(wèn)題分析

高 龍，汪翰明，鄒紅軍

某新能源車(chē)控制臂襯套異響問(wèn)題分析

高 龍，汪翰明，鄒紅軍

（奇瑞商用車(chē)（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241000）

某新能源車(chē)型在北方市場(chǎng)冬季環(huán)境下，常規(guī)小起伏路工況及制動(dòng)工況均會(huì)出現(xiàn)“咯吱咯吱”的異響，文章利用故障樹(shù)分析法從車(chē)輛使用環(huán)境、襯套結(jié)構(gòu)等方面開(kāi)展分析和驗(yàn)證，鎖定了襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理是異響的主要原因。在襯套結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，進(jìn)行了與襯套相關(guān)的性能測(cè)試，如：低溫拔脫力、襯套剛度、疲勞耐久、綜合路試等相關(guān)性能驗(yàn)證。同步也進(jìn)行了整車(chē)操縱穩(wěn)定性和行駛舒適性驗(yàn)證，以確保襯套結(jié)構(gòu)變化不會(huì)引起的其他性能發(fā)生顯著變化。最后，通過(guò)監(jiān)測(cè)改進(jìn)后售后市場(chǎng)異響問(wèn)題的投訴率：在改進(jìn)并完成切換的6個(gè)月后，售后市場(chǎng)的投訴數(shù)量已從第一年一到三月的116例投訴有效降低至第二年一至三月的1例，投訴率有明顯的降低，由此證明了此方案的有效性。

新能源汽車(chē)；控制臂；襯套異響；問(wèn)題分析

隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)近幾年的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的性能也開(kāi)始越來(lái)越重視。其中，汽車(chē)行駛品質(zhì)的好壞是一項(xiàng)人們購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)的重要指標(biāo)。在汽車(chē)行駛品質(zhì)中，異響是人們可以通過(guò)感官直接感受到的一種質(zhì)量問(wèn)題。異響不僅影響行駛感受，同時(shí)也會(huì)造成較大的安全隱患。本文圍繞某款車(chē)型售后市場(chǎng)出現(xiàn)的異響問(wèn)題開(kāi)展分析，通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)比、實(shí)車(chē)排查、零件拆解等手段鎖定異響的來(lái)源。其次，我們利用分析法（Fault Tree Analysis,）[1]羅列出相關(guān)異響因素并逐一排查，在鎖定最終原因后，提出了相應(yīng)的解決方案。最后通過(guò)切換后的售后投訴數(shù)據(jù)跟蹤，證實(shí)方案的有效性。

1 異響問(wèn)題的排查

1.1 異響問(wèn)題的描述

某款銷(xiāo)售到北方寒冷地區(qū)的新能源車(chē)型前懸架存在異響現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)調(diào)研，用戶普遍反饋車(chē)輛購(gòu)買(mǎi)行駛一段時(shí)間后，車(chē)輛前艙下端出現(xiàn)“咯吱咯吱”的異響。其發(fā)生的主要工況為常規(guī)制動(dòng)時(shí)及路面凹凸不平時(shí)。

1.2 異響問(wèn)題的數(shù)據(jù)分析

通過(guò)售后系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，客戶對(duì)異響的投訴總數(shù)為116例，其中河北、河南、山西、山東等地區(qū)投訴量偏高（見(jiàn)圖1），分別占據(jù)了總投訴量的28.4%、21.5%、17.2%、12.06%。

圖1 異響車(chē)輛分布圖

1.3 異響問(wèn)題的實(shí)車(chē)排查

為了找到異響的故障點(diǎn)，我們前往異響較多的河北張家口市，協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)胤?wù)站，找到三臺(tái)異響的故障車(chē)輛。通過(guò)使用聽(tīng)診器（見(jiàn)圖2），三臺(tái)車(chē)異響聲音最大的位置均在控制臂襯套位置。

圖2 異響診斷設(shè)備

1.4 異響問(wèn)題故障件的拆解

在鎖定了異響源之后，將車(chē)輛的控制臂進(jìn)行了拆解。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，前后襯套均出現(xiàn)的明顯了脫出現(xiàn)象（見(jiàn)圖3）。至此，此異響的位置已基本鎖定。

2 異響問(wèn)題的原因分析

2.1 襯套異響故障樹(shù)的建立

采用FTA（見(jiàn)圖4）對(duì)襯套異響進(jìn)行研究。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，襯套本體由橡膠和金屬套管通過(guò)硫化[2]工藝成為一體，襯套與控制臂套管之間通過(guò)壓裝產(chǎn)生過(guò)盈配合，控制臂與副車(chē)架之間通過(guò)力矩緊固。而異響產(chǎn)生的可能原因可以分為1：力矩衰減；2：副車(chē)架或控制臂配合尺寸不合格；3：襯套壓脫力不合格；4：低溫異響；5：襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。

圖4 襯套異響故障樹(shù)

2.2 襯套異響故障樹(shù)的分析

根據(jù)襯套異響故障樹(shù)分析的底事件問(wèn)題運(yùn)用反向證明法進(jìn)行逐一排查。

2.2.1力矩衰減

將控制臂與副車(chē)架連接點(diǎn)力矩重新緊固，通過(guò)實(shí)車(chē)動(dòng)態(tài)路試發(fā)現(xiàn)異響仍然存在，故此原因非主要原因。

2.2.2副車(chē)架或控制臂配合尺寸不合格

通過(guò)使用檢具對(duì)控制臂壓裝后襯套位置，副車(chē)架開(kāi)口尺寸，副車(chē)架安裝面平面度等關(guān)鍵尺寸進(jìn)行測(cè)量[3]，尺寸均合格，故此原因非主要原因。

2.2.3襯套壓脫力不合格

根據(jù)設(shè)計(jì)定義，襯套的壓脫力要求為≥4.5 kN，我們將此前從張家口帶回的三套件中隨機(jī)抽取了4個(gè)襯套進(jìn)行了壓脫力測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 襯套壓脫力

編號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果/kN結(jié)論 1#2#壓脫力（≥4.5 kN）4.13.7不合格 3#4.0 4#3.8

根據(jù)以上測(cè)試結(jié)論可見(jiàn)，壓脫力結(jié)果均不合格，故此原因是造成異響的主要原因。

2.2.4低溫異響

在研究討論的過(guò)程中，通過(guò)溫度數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)這些投訴量較高的主要地區(qū)，其冬季平均環(huán)境溫度及最低溫度均明顯偏低（見(jiàn)圖5）。因此結(jié)合歷史經(jīng)驗(yàn)及此溫度數(shù)據(jù)推斷，此異響與低溫有比較緊密的聯(lián)系。為了驗(yàn)證這一推斷，對(duì)同樣的4個(gè)襯套開(kāi)展了低溫拔脫力測(cè)試（見(jiàn)表2），發(fā)現(xiàn)襯套在低溫情況下，襯套的壓脫力平均下降25%。

圖5 異響主要城市冬季溫度

表2 低溫狀態(tài)下襯套壓脫力

編號(hào)測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果（-30 ℃）/kN結(jié)論 1#2#壓脫力（≥4.5 kN）3.02.9不合格 3#2.8 4#3.2

綜合售后市場(chǎng)冬季溫度及低溫壓脫力的變化，可以確定，低溫也是造成異響的主要原因。

2.2.5襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

原車(chē)襯套方案沒(méi)有鋼質(zhì)外骨架，僅依靠橡膠（壓裝前外徑?37，壓裝后?34，如圖6所示）與控制臂剛套的彈性過(guò)盈配合而產(chǎn)生的圓周摩擦力以抵抗控制臂工作時(shí)所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力和軸向力[4]。當(dāng)工作環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，橡膠的硬度變硬，拉伸率降低，其圓周彈性形變能力變?nèi)?，配合表面的圓周摩擦力不足以抵抗控制臂工作時(shí)的扭轉(zhuǎn)力時(shí)，則配合面就可以發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生不連續(xù)的軸向竄動(dòng)。在竄動(dòng)的過(guò)程中，襯套的橡膠部分與金屬管內(nèi)壁的摩擦產(chǎn)生了異響聲。故此原因?yàn)橹饕颉?/p>

圖6 襯套的壓裝尺寸

2.3 襯套異響問(wèn)題的改進(jìn)方向

綜合前文所做的相關(guān)驗(yàn)證及分析，可以確定此異響產(chǎn)生的主要原因?yàn)橐驕囟容^低，導(dǎo)致襯套壓脫力性能降低，同時(shí)由于襯套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因，無(wú)法限制襯套在套管內(nèi)的軸向移動(dòng)，導(dǎo)致最后異響的產(chǎn)生。為了解決這些綜合原因產(chǎn)生的異響，我們對(duì)襯套結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)優(yōu)化。襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)在滿足基本的耐久等性能的前提下，需滿足三個(gè)要點(diǎn)：1）可以耐低溫；2）壓脫力滿足；3）具備限位結(jié)構(gòu)。

3 異響問(wèn)題的解決及相關(guān)性能驗(yàn)證

3.1 襯套結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

根據(jù)前文所述的三個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提出相應(yīng)對(duì)策：因?yàn)榻饘俚蜏氐淖冃瘟肯啾认鹉z要好，所以將襯套增加鋼制外骨架。此結(jié)構(gòu)由橡膠翻邊結(jié)構(gòu)更改成襯套外套管結(jié)構(gòu)[5]。同時(shí)將過(guò)盈量?jī)?yōu)化，襯套鋼質(zhì)外骨架與控制臂鋼套的剛性過(guò)盈量為0.1～0.5 mm，增大壓脫力?？紤]到軸向竄動(dòng)問(wèn)題，外骨架端部是翻邊結(jié)構(gòu)，表面有橡膠層。壓裝時(shí)，兩個(gè)襯套的翻邊側(cè)一個(gè)向前，另一個(gè)向后，起到雙向限位之作用。根據(jù)前述結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 襯套的改進(jìn)結(jié)構(gòu)

3.2 壓脫力的提升

通過(guò)結(jié)構(gòu)的更改，襯套的壓脫力有明顯的提升，且在低溫狀態(tài)下，襯套的壓脫力未發(fā)生較為明顯的變化，由此可證明，此方案可有效地解決襯套竄動(dòng)問(wèn)題。壓脫力變化如圖8所示。

圖8 襯套壓脫力變化對(duì)比圖

3.3 剛度及耐久測(cè)試

針對(duì)控制臂襯套開(kāi)展剛度測(cè)試，徑向剛度、軸向剛度及扭轉(zhuǎn)剛度通過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整橡膠硬度[6]等方法，剛度與無(wú)外骨架襯套方案基本保持一致。隨后針對(duì)襯套進(jìn)行臺(tái)架疲勞耐久試驗(yàn)[7]，測(cè)試次數(shù)為70萬(wàn)次，測(cè)試方向?yàn)閺较?扭轉(zhuǎn)。通過(guò)臺(tái)架疲勞驗(yàn)證，襯套耐久性能合格，襯套剛度損失未超過(guò)15%，如圖9所示。

圖9 耐久試驗(yàn)后的襯套

3.4 路試驗(yàn)證

新開(kāi)發(fā)襯套原本計(jì)劃僅進(jìn)行6 000 km的強(qiáng)化路道路試驗(yàn)，因無(wú)專(zhuān)車(chē)試驗(yàn)，故搭載至綜合路試車(chē)，此次路試前9 000 km是綜合路，后6 000 km是強(qiáng)化路，總計(jì)15 000 km。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，襯套未發(fā)生異響、疲勞開(kāi)裂等相關(guān)問(wèn)題，方案驗(yàn)證合格。

3.5 操穩(wěn)性能驗(yàn)證

由于襯套結(jié)構(gòu)的更改，雖然剛度未能發(fā)生較明顯的變化，但是由于控制臂襯套影響操穩(wěn)及行駛舒適性能[8]，所以需要開(kāi)展相關(guān)性能測(cè)試，以確認(rèn)對(duì)整車(chē)性能無(wú)相關(guān)影響。經(jīng)過(guò)性能測(cè)試，襯套最后經(jīng)過(guò)操穩(wěn)性能確認(rèn)，選定硬度為（65±5）HA。

3.6 售后市場(chǎng)的反饋

襯套經(jīng)過(guò)3個(gè)月的改進(jìn)，于同年6月份完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)庫(kù)存切換，來(lái)年二月，售后市場(chǎng)僅反饋1例低溫異響問(wèn)題，經(jīng)過(guò)售后市場(chǎng)調(diào)研，此例為原故障批次，未及時(shí)前往4 s店進(jìn)行更換所致。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)售后市場(chǎng)出現(xiàn)的襯套異響問(wèn)題，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、故障復(fù)現(xiàn)、實(shí)車(chē)排查等手段，鎖定異響源頭。再針對(duì)異響問(wèn)題通過(guò)故障分析法鎖定最終原因。最后通過(guò)襯套的結(jié)構(gòu)該進(jìn)，有效地解決襯套的異響問(wèn)題。因襯套影響因素較多，除了自身的耐久、剛度等性能外，還涉及整車(chē)操穩(wěn)，舒適性等，所以當(dāng)襯套結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，一定要對(duì)更改后的結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行充分驗(yàn)證。本次改進(jìn)后的狀態(tài)，有效解決售后市場(chǎng)的襯套低溫竄動(dòng)異響問(wèn)題，大大地降低了市場(chǎng)的售后抱怨率，并為后續(xù)的開(kāi)發(fā)提供了有效的參考。

[1] 全國(guó)統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).故障樹(shù)名詞術(shù)語(yǔ)和符號(hào):GB/T 4888－2009[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

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Analysis of a New Energy Vehicle Control Arm Bushing Rattling Problem

GAO Long, WANG Hanming, ZOU Hongjun

( Chery Commercial Vehicle (Anhui) Company Limited, Wuhu 241000, China )

In the winter environment of a new energy model in the northern market, the conventional small rolling road conditions and braking conditions will appear "squelch" abnormal noise.The paper uses fault tree analysis to analyse and verify the vehicle's operating environment, bushing structure and other aspects, and identifies the bushing structure as the main cause of the noise. After the improvement of the bushing structure, performance tests related to the bushing are conducted, such as low temperature pull-off force, bushing stiffness, fatigue endurance, comprehensive road test and other related performance verification. Simultaneously, the vehicle's handling stability and driving comfort are also verified to ensure that the bushing structure change do not cause significant changes in other performance. Finally, the aftermarket complaint rate is monitored:six months after the changeover is completed, the number of complaints in the aftermarket had effectively dropped from 116 between January and March of the first year to one between January and March of the second year, a significant reduction in the complaint rate, thus demonstrating the effectiveness of the programme.

New energy vehicle; Control arms; Bushings rattles;Problem analysis

U463.33

A

1671-7988(2023)20-117-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.020.023

高龍（1986－），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)槌擞密?chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及底盤(pán)性能調(diào)校，E-mail:gaolong2@ mychery.com。