高 龍，汪翰明，鄒紅軍

某新能源車控制臂襯套異響問題分析

高 龍，汪翰明，鄒紅軍

（奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241000）

某新能源車型在北方市場冬季環(huán)境下，常規(guī)小起伏路工況及制動工況均會出現(xiàn)“咯吱咯吱”的異響，文章利用故障樹分析法從車輛使用環(huán)境、襯套結(jié)構(gòu)等方面開展分析和驗證，鎖定了襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計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)性能驗證。同步也進(jìn)行了整車操縱穩(wěn)定性和行駛舒適性驗證，以確保襯套結(jié)構(gòu)變化不會引起的其他性能發(fā)生顯著變化。最后，通過監(jiān)測改進(jìn)后售后市場異響問題的投訴率：在改進(jìn)并完成切換的6個月后，售后市場的投訴數(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；控制臂；襯套異響；問題分析

隨著我國汽車工業(yè)近幾年的蓬勃發(fā)展，人們對汽車的性能也開始越來越重視。其中，汽車行駛品質(zhì)的好壞是一項人們購買汽車的重要指標(biāo)。在汽車行駛品質(zhì)中，異響是人們可以通過感官直接感受到的一種質(zhì)量問題。異響不僅影響行駛感受，同時也會造成較大的安全隱患。本文圍繞某款車型售后市場出現(xiàn)的異響問題開展分析，通過數(shù)據(jù)分析對比、實車排查、零件拆解等手段鎖定異響的來源。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。最后通過切換后的售后投訴數(shù)據(jù)跟蹤，證實方案的有效性。

1 異響問題的排查

1.1 異響問題的描述

某款銷售到北方寒冷地區(qū)的新能源車型前懸架存在異響現(xiàn)象，經(jīng)過調(diào)研，用戶普遍反饋車輛購買行駛一段時間后，車輛前艙下端出現(xiàn)“咯吱咯吱”的異響。其發(fā)生的主要工況為常規(guī)制動時及路面凹凸不平時。

1.2 異響問題的數(shù)據(jù)分析

通過售后系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，客戶對異響的投訴總數(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 異響車輛分布圖

1.3 異響問題的實車排查

為了找到異響的故障點，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，找到三臺異響的故障車輛。通過使用聽診器（見圖2），三臺車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 異響問題故障件的拆解

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

2 異響問題的原因分析

2.1 襯套異響故障樹的建立

采用FTA（見圖4）對襯套異響進(jìn)行研究。從結(jié)構(gòu)上來說，襯套本體由橡膠和金屬套管通過硫化[2]工藝成為一體，襯套與控制臂套管之間通過壓裝產(chǎn)生過盈配合，控制臂與副車架之間通過力矩緊固。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)計不合理。

圖4 襯套異響故障樹

2.2 襯套異響故障樹的分析

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

2.2.1力矩衰減

將控制臂與副車架連接點力矩重新緊固，通過實車動態(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副車架或控制臂配合尺寸不合格

通過使用檢具對控制臂壓裝后襯套位置，副車架開口尺寸，副車架安裝面平面度等關(guān)鍵尺寸進(jìn)行測量[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個襯套進(jìn)行了壓脫力測試。測試結(jié)果如表1所示。

表1 襯套壓脫力

編號測試項目測試結(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)以上測試結(jié)論可見，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

在研究討論的過程中，通過溫度數(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（見圖5）。因此結(jié)合歷史經(jīng)驗及此溫度數(shù)據(jù)推斷，此異響與低溫有比較緊密的聯(lián)系。為了驗證這一推斷，對同樣的4個襯套開展了低溫拔脫力測試（見表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

編號測試項目測試結(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)計不合理

原車襯套方案沒有鋼質(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盈配合而產(chǎn)生的圓周摩擦力以抵抗控制臂工作時所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力和軸向力[4]。當(dāng)工作環(huán)境溫度過低時，橡膠的硬度變硬，拉伸率降低，其圓周彈性形變能力變?nèi)酰浜媳砻娴膱A周摩擦力不足以抵抗控制臂工作時的扭轉(zhuǎn)力時，則配合面就可以發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生不連續(xù)的軸向竄動。在竄動的過程中，襯套的橡膠部分與金屬管內(nèi)壁的摩擦產(chǎn)生了異響聲。故此原因為主要原因。

圖6 襯套的壓裝尺寸

2.3 襯套異響問題的改進(jìn)方向

綜合前文所做的相關(guān)驗證及分析，可以確定此異響產(chǎn)生的主要原因為因溫度較低，導(dǎo)致襯套壓脫力性能降低，同時由于襯套的結(jié)構(gòu)設(shè)計原因，無法限制襯套在套管內(nèi)的軸向移動，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，我們對襯套結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計優(yōu)化。襯套結(jié)構(gòu)設(shè)計要點在滿足基本的耐久等性能的前提下，需滿足三個要點：1）可以耐低溫；2）壓脫力滿足；3）具備限位結(jié)構(gòu)。

3 異響問題的解決及相關(guān)性能驗證

3.1 襯套結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

根據(jù)前文所述的三個設(shè)計要點，提出相應(yīng)對策：因為金屬低溫的變形量相比橡膠要好，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]。同時將過盈量優(yōu)化，襯套鋼質(zhì)外骨架與控制臂鋼套的剛性過盈量為0.1～0.5 mm，增大壓脫力。考慮到軸向竄動問題，外骨架端部是翻邊結(jié)構(gòu)，表面有橡膠層。壓裝時，兩個襯套的翻邊側(cè)一個向前，另一個向后，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問題。壓脫力變化如圖8所示。

圖8 襯套壓脫力變化對比圖

3.3 剛度及耐久測試

針對控制臂襯套開展剛度測試，徑向剛度、軸向剛度及扭轉(zhuǎn)剛度通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整橡膠硬度[6]等方法，剛度與無外骨架襯套方案基本保持一致。隨后針對襯套進(jìn)行臺架疲勞耐久試驗[7]，測試次數(shù)為70萬次，測試方向為徑向+扭轉(zhuǎn)。通過臺架疲勞驗證，襯套耐久性能合格，襯套剛度損失未超過15%，如圖9所示。

圖9 耐久試驗后的襯套

3.4 路試驗證

新開發(fā)襯套原本計劃僅進(jìn)行6 000 km的強(qiáng)化路道路試驗，因無專車試驗，故搭載至綜合路試車，此次路試前9 000 km是綜合路，后6 000 km是強(qiáng)化路，總計15 000 km。整個試驗過程，襯套未發(fā)生異響、疲勞開裂等相關(guān)問題，方案驗證合格。

3.5 操穩(wěn)性能驗證

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]，所以需要開展相關(guān)性能測試，以確認(rèn)對整車性能無相關(guān)影響。經(jīng)過性能測試，襯套最后經(jīng)過操穩(wěn)性能確認(rèn)，選定硬度為（65±5）HA。

3.6 售后市場的反饋

襯套經(jīng)過3個月的改進(jìn)，于同年6月份完成生產(chǎn)現(xiàn)場庫存切換，來年二月，售后市場僅反饋1例低溫異響問題，經(jīng)過售后市場調(diào)研，此例為原故障批次，未及時前往4 s店進(jìn)行更換所致。

4 結(jié)語

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

[1] 全國統(tǒng)計方法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.故障樹名詞術(shù)語和符號:GB/T 4888－2009[S].北京:中國標(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，研究方向為乘用車底盤設(shè)計開發(fā)及底盤性能調(diào)校，E-mail:gaolong2@ mychery.com。