摘 要：陜重汽某車型是陜重汽主打車型，在國內重卡市場占據(jù)重要位置，但由于相關產品生產制造誤差，國內外高度閥產品設計標準差異化以及千差萬別的使用環(huán)境，導致項目初期高度閥出現(xiàn)諸多不適應的情況。針對這些故障現(xiàn)象，基于現(xiàn)場大量的測量結果和相關理論分析，提出了針對性的解決措施;并設計了相關試驗方法以檢驗國內外不同泄漏量標準的等效性;根據(jù)高度閥實際應用環(huán)境，對高度閥的“死區(qū)”進行了合理分析，拓展了國內高度閥應用經(jīng)驗;針對新品入庫檢驗和售后市場，設計了高度閥相關的檢驗方法和設備以便于快速判別問題。關鍵詞：陜重汽;駕駛室;空氣懸架;高度閥中圖分類號：U463.81 文獻標識碼：A文章編號：1671-7988（2020）08-117-05

Abstract： This certain key truck platform of Shaanxi Truck plays an important role in China truck market. But a lot of application issues were reported and solutions were required immediately when the project started due to the products manufacturing tolerance， the difference of air suspension valve specifications and the complex application environment. Based on a large amount of on-site inspection and analysis， effective solutions are completed accordingly; some related testing method are designed to evaluate the different leak specifications; analyzed the dead band of air suspension valve; some inspection methods and equipment are designed to complete the in-coming inspection and field inspection.Keywords： Shaanxi Truck; Cab; Air suspension; Air suspension valveCLC NO.： U463.81 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）08-117-05

前言

陜重汽某車型于2018年開始使用美國巴士德公司生產的新款駕駛室高度閥。該車型為四點懸浮空氣懸置的平頭駕駛室，每臺車駕駛室按前一后二布置共計安裝三只高度閥。該新款高度閥解決了原高度閥不耐油污和粉塵導致內部氣路堵塞失效和內部閥片容易卡滯失效等大量的售后質量問題，但同時在使用之初，出現(xiàn)了一些諸如四個氣囊中某個氣囊不充氣、轉軸異常斷裂、高度閥擺臂不水平等應用方面的問題。另外，由于國內外泄漏量標準的差異化導致來料檢驗和售后市場檢查出現(xiàn)困難。對于這些無關產品質量的應用問題，設計了針對性的驗證方法，并基于大量的重復性和再現(xiàn)性試驗，找出了有效的解決措施，并得到了市場的驗證。

1 四個氣囊中某個氣囊不充氣的問題

1.1 問題描述

調試車間人員反饋約有1/10的車輛下線之后駕駛室左后方氣囊囊皮空癟，沒有氣壓，如圖1所示。駕駛室姿態(tài)正常無明顯傾斜。經(jīng)檢查，整車以及儲氣筒氣壓足夠高（≥0.8MPa），所有高度閥以及氣囊沒有破損和泄漏點，高度閥充、排氣功能正常，所有氣管路連接可靠，且無折彎、壓扁等異?，F(xiàn)象。不充氣的氣囊對應的高度閥擺臂明顯傾斜且位于排氣位置。另，經(jīng)過與調試車間人員溝通，這種情況在安裝老款高度閥時也一直存在，通常扳動一下高度閥擺臂末端連接的球鉸豎桿固定支架能緩解這一問題。

1.2 原因分析

四點懸浮空氣懸置的駕駛室有四個氣囊，前部安裝一只高度閥控制前面左右兩個氣囊，后面左右兩側各安裝一只高度閥，各自控制一個氣囊。由于前面兩只氣囊互通，故前面氣囊不會出現(xiàn)不充氣的問題，通常只有后面氣囊會出現(xiàn)這個問題。由于不充氣的氣囊對應的高度閥擺臂明顯位于排氣位置，說明氣囊無氣是由于高度閥擺臂沒有進入充氣位置造成的。要使高度閥擺臂進入充氣位置，必須使之向充氣位置擺動，圖1中，必須使高度閥擺臂向下擺動到向下傾斜，才能使氣囊充氣，當氣囊充氣之后會逐漸升起并帶動擺臂到達水平位置附近關閉高度閥。

出現(xiàn)這個問題的根本原因是由于，四點懸浮的懸置對駕駛室和底盤的設計和加工精度要求較高，前后左右四個氣囊的上下支點間的距離偏差很小。這就要求四個氣囊至少實際工作高度一致性要非常高，如圖2所示。對此處而言，假設底盤零部件安裝公差符合設計要求，則左后氣囊上支點實際位置顯然在其他三個氣囊上支點確定的平面以上，導致該氣囊無法承受適當?shù)妮d荷以推動高度閥擺臂進入充氣位置。

很多卡車廠工程師和售后服務中心把這個問題歸咎于高度閥自身的質量問題，這是有失偏頗的。這一點已經(jīng)通過交換試驗得到過驗證。

結合國內卡車廠應用經(jīng)驗來看，駕駛室重量越?。ɡ?00kg左右），橫向尺寸越小（剛性較大），越容易出現(xiàn)這種問題。相反，較重較大的駕駛室，單個氣囊承載越高，且駕駛室剛性相對偏低，一定程度上能緩解這種問題。

1.3 解決方案

基于以上分析，針對該問題，提出的措施是將球鉸豎桿長度縮短一定長度?，F(xiàn)場選擇20臺出現(xiàn)該問題的車輛，平均分成兩組，第一組球鉸豎桿縮短5mm，第二組球鉸豎桿縮短10mm。調節(jié)后重新跑車5分鐘后停車，觀察問題是否消除。表1是統(tǒng)計結果。

以上驗證結果顯示，球鉸豎桿縮短5mm尚不足解決大部分問題車輛，但是縮短10mm可以解決大部分問題車輛。

經(jīng)過與陜汽的溝通，以此為基礎更新了車輛下線的調試工藝。后續(xù)持續(xù)跟蹤3個月，基本上解決了約98%的此類問題。極個別特殊的案例，通過多次調整后也能最終解決。

2 高度閥轉軸斷裂

2.1 問題描述

售后市場反饋，最近一個月出現(xiàn)3起后方高度閥轉軸斷裂的情況，如圖3所示。斷裂位置都在轉軸與擺臂配合的頸部。收到舊件后對轉軸材質進行金相分析，轉軸材質合格。另經(jīng)確認，高度閥的球鉸豎桿工作正常無卡澀阻滯等現(xiàn)象。

2.2 原因分析

高度閥的工作原理是擺臂僅僅繞轉軸旋轉來實現(xiàn)對氣囊的充氣、排氣以及關閉動作。垂直于高度閥擺臂轉動平面的力或者力矩都是不允許存在的。由于舊件高度閥外表無其他損傷，因此，導致轉軸斷裂的原因只能是工作過程中擺臂受到垂直于擺臂轉動平面的力或者力矩。

為了防止行駛中駕駛室和底盤相對位移對高度閥擺臂造成側向沖擊，目前所有的高度閥豎桿都使用上下球鉸的設計，如圖4所示。正常情況下，球鉸的側向工作行程遠大于駕駛室和底盤相對位移，因此不會將駕駛室側向載荷傳遞到高度閥擺臂上。但是如果駕駛室前后位移量過大，或者沒有前后限位裝置，極端情況下可能將側向力傳遞到高度閥擺臂造成轉軸斷裂。

2.3 解決方案

為限制駕駛室前后位移，經(jīng)過與陜汽溝通，建議在駕駛室后方鎖止機構處增加限位裝置。該限位裝置既要能限制車輛行駛中駕駛室前后位移，也要保證駕駛室翻轉之后回落順暢。具體設計由陜汽負責，最終方案如圖5所示。

從限位裝置正式裝車并完成車輛銷售后，持續(xù)跟蹤售后市場6個月，再無高度閥斷軸反饋。

3 車輛靜態(tài)時高度閥擺臂不水平及原因分析

3.1 問題描述

車輛下線調試車間反饋，部分車輛高度閥安裝調試完成之后，發(fā)現(xiàn)高度閥擺臂不是完全水平狀態(tài)，略有向上或者向下傾斜的趨勢，除此之外無其他異?，F(xiàn)象，如圖6所示。

3.2 原因分析

關于這個問題，結合前期應用經(jīng)驗來看，不止卡車，其他安裝空氣懸架的車輛例如公交車、長途客車等，均有過類似反饋。究其原因，是由于幾乎所有高度閥，都必然存在一個既不充氣、也不放氣的“死區(qū)”范圍，這個角度基于水平線通常有±1.5°左右，如圖7所示。

當車輛行駛在顛簸路面或者駕駛室載荷發(fā)生變化時，高度閥擺臂會被推動，從死區(qū)向充氣或者排氣位置旋轉，從而打開充氣或者排氣通道，對氣囊充氣或者排氣，氣囊充氣或者排氣后，手柄又被推向死區(qū)，當擺臂逐漸靠近死區(qū)邊界關閉的一瞬間，氣囊高度就會停止變化，也不會推動擺臂繼續(xù)向水平位置旋轉。所以，在車輛正常使用過程中，高度閥擺臂永遠都只會停留在死區(qū)靠近邊界的位置，即擺臂不會處于水平位置，而是略微向上或者向下傾斜。以上分析是基于高度閥安裝支架等相關零部件正確安裝、調節(jié)之后，高度閥在車身安裝位置超過公差范圍的情況不在討論之列。

有些客車廠和卡車廠的技術人員對高度閥工作原理了解不夠深入，往往會誤認為這是一種質量問題或者產品缺陷，實際并非如此。

因此實際應用中，無需過分關注這個問題，而應該重點關注氣囊高度是否正確，因為氣囊高度關乎駕乘舒適性、車身姿態(tài)和車輛操控穩(wěn)定性。所以必要時，需要檢查各個氣囊的高度是否在公差允許的范圍之內，高度閥最核心的功能是車輛載荷變化時維持氣囊高度不變。

3.3 解決方案

根據(jù)以上分析，與陜汽進行溝通，以消除認識偏差。建議陜汽在出現(xiàn)類似問題時，首先排除是否存在安裝問題，然后檢查所有氣囊的高度是否在公差允許的范圍內。

4 國內外泄漏量標準等效研究以及產品檢驗方法

4.1?國內外泄漏量標準等效研究

陜汽外檢部門反饋，美國標準的高度閥泄漏量是按照一定壓力下氣流流量標識的，陜汽參考標準是按一定時間內氣壓降標識的，二者不統(tǒng)一導致無法檢驗。

對于高度閥的允許的泄漏量，美國標準為80psi壓力下不超過4.0SCCM，是以流量值來衡量的。泄漏量的檢測也是通過流量計來獲取檢測結果的，檢測一只樣品在幾分鐘內即可完成，非常迅速。陜汽則參考《GB/T 11612-1989客車空氣懸架用高度控制閥》（已作廢），將高度閥連接在容積為4L初始壓力為0.80MPa的儲氣筒上，24小時之后觀察氣壓下降了多少，使用該方法檢測樣品十分耗時，陜汽實際生產中也沒有按此方法檢測，但是陜汽希望了解這兩種檢測方法的等效性。

由于常規(guī)壓力狀態(tài)下干燥空氣密度可以通過氣體狀態(tài)方程計算出來，在此先計算容積為4L初始壓力P1為0.80MPa的儲氣筒壓力逐步下降為P2之后，對應的美國標準流量值（SCCM），結果詳見表2所示。

可以看出，當24小時壓力降為0.15MPa即終止壓力為0.64MPa到0.65MPa之間時，對應泄漏流量值約4.0SCCM。

為驗證理論計算的可靠性，按《GB/T 11612-1989客車空氣懸架用高度控制閥》制作了專用檢測設備以及6件泄漏量為4.0±0.1SCCM的高度閥樣品，采集了6組數(shù)據(jù)加以驗證，結果如表3所示。

從上表可看出，理論計算結果與試驗驗證結果比較相符。

4.2?產品檢驗方法

基于前文4.1節(jié)的理論計算思路和相關研究方法再做進一步拓展，在此提供按照壓降法快速檢測高度閥泄漏量的方法（流量檢測設備過于昂貴）。為了也能適應惡劣的室外應用環(huán)境，所提供的設備為便攜式，如圖8所示，儲氣筒容積為4L，初始壓力P1為0.80MPa，壓力表最小分度為0.01MPa。

可以通過氣體狀態(tài)方程計算出，當儲氣筒氣壓由0.80?MPa降低到0.79MPa時，不同泄漏量值與其所需要的時間T之間的關系，考慮到不同季節(jié)溫度的差異，按照冬季（0°C），春秋季（15°C），夏季（27°C）分別計算，結果如表4所示，曲線如圖9所示。

以上數(shù)據(jù)可以看出，將一個泄漏量為4.0±0.1SCCM的高度閥連接在一個4L儲氣筒上時，在冬季、春秋季和夏季三種溫度條件下，儲氣筒氣壓由0.80MPa降低到0.79MPa時，所需要的時間分別是100分鐘、95分鐘和90分鐘，這樣的時間消耗相比之前的24小時大為減少，不論在試驗室還是室外都具備可操作性。

依此結論，可將待檢樣品連接到檢測設備上，當壓力為0.80MPa時開始計時，100分鐘（此值為冬季值，春秋季值和夏季值分別按95分鐘和90分鐘）之后，觀察氣壓表讀數(shù)，如果不低于0.79MPa，則樣品合格，否則不合格。

此設備除檢測高度閥泄漏量之外，還可以檢測高度閥進氣、排氣功能以及死區(qū)是否正常等所有常規(guī)檢測項目，且設備成本只有流量檢測設備的3%左右，目前已經(jīng)交付陜汽和其他卡車廠以及相關維修服務站并用于實際檢測，用戶反饋良好。

5 結論

目前國內已有60%左右的重卡駕駛室安裝了空氣懸掛，

由于用戶對舒適性需求不斷提高，傳統(tǒng)的螺旋彈簧懸掛將逐步被空氣懸掛所替代。高度閥作為空氣懸掛關鍵控制元件，不僅要滿足靜態(tài)安裝要求，還要滿足車輛運行的動態(tài)要求，其重要性不言而喻。關于其應用的各種問題也是亟待解決，這就需要拋棄既有思維模式，不斷推陳出新，尋找新的解決問題的方法，才可以滿足用戶需求。

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