驱动轴起步倒车异响问题机理及解决措施

王少璋 肖俊华 钱建功 蔡志林 孙利飞

摘 要：小型乘用车在起步、倒车工况时，由于驱动轮承受冲击扭矩作用，故可能导致等速节驱动轴与轮毂轴承配合端面发生粘滑，进而发出异响。该异响与驱动轴和轮毂轴承的花键配合间隙、配合端面摩擦系数、锁紧螺母力矩等问题有关，通过优化上述因素，可有效消除异响。

关键词：汽车底盘：起步倒车；异响机理；等速节驱动轴：轮毂轴承

1 引言

前些年马自达轿车驱动轴异响问题曾经闹得沸沸扬扬，很多马自达汽车客户均抱怨在车辆起步或倒车时，车身前部出现“咯噔”的一声或数声异响。之后，马自达通过在驱动轴上增加垫片，解决了此异响问题。但对该异响问题的机理和其它解决方向一直没有清楚说明。

近年来，马自达以外的其它乘用车品牌也普遍出现了该异响问题，车辆在起步、倒车时驱动轮发出“咯噔”异响已然成为行业内一大通病。

2 异响产生位置

该异响只发生在乘用车驱动轮处：对于前驱车型即车辆前轮，对于后驱车型即车辆后轮。

图1为等速节驱动轴固定节与轮毂轴承配合结构示意图。等速节驱动轴固定节与轮毂轴承为花键配合，在花键轴一端，固定节壳体与轮毂轴承为平面贴合，配合端面形状为一圆环，另一端采用锁紧螺母锁死，理论上驱动轴固定节与轮毂轴承之间无相对运动发生。

驱动轮起步倒车“咯噔”异响即产生在等速节驱动轴固定节壳体与轮毂轴承的圆环行配合端面。

3 异响产生机理

3.1 异晌产生过程

发动机输出的扭矩依次通过变速器、减速器、差速器传递给驱动轴，驱动轴再通过与轮毂轴承的配合花键传递给轮毂轴承，进而驱动轮胎。

等速節驱动轴一端通过移动节与差速器连接，一端通过固定节与轮毂轴承连接。如下图2，在驱动轴传递扭矩的过程中，可将驱动轴与轮毂轴承配合的子系统视为一端通过花键和锁紧螺母固定的扭转弹簧系。

驱动轴在传递扭矩时，固定节相对轮毂轴承有发生扭转运动的趋势。在起步、倒车等驱动轴承受冲击扭矩较大的工况，驱动轴固定节与轮毂轴承可能发生相对转动，固定节与轮毂轴承的配合端面将从静摩擦状态转为动摩擦状态，进而发出异响。

3.2 决定异晌是否产生的因素

驱动轴起步、倒车时是否产生异响，主要由以下两方面因素共同决定：

（1）驱动轴固定节与轮毂轴承配合端面是否发生相对转动；

（2）发生相对转动时摩擦系数变化是否剧烈（根据摩擦学知识，只有剧烈的摩擦系数变化才会产生异响）。

以下通过计算起步、倒车工况时驱动轴传递扭矩的大小与配合端面静摩擦转矩大小的关系，说明配合端面是否可能发生转动。

在计算中，采用1200rpm时发动机的输出扭矩作为起步、倒车时发动机的输出扭矩进行计算。

图3表示等速节驱动轴固定节与轮毂轴承配合端面以及锁紧螺母垫片与轮毂轴承配合端面的形状，两个接触面均为圆环形。

由以上计算结果看出，在起步、倒车工况时，驱动轴承受的变速扭矩远大于配合端面上的静摩擦转矩，因此驱动轴固定节壳体与轮毂轴承配合端面及锁紧螺母垫片与轮毂轴承配合端面之间均可能发生相对转动。

4 异响解决措施

解决措施说明

根据解决思路1提出的三条措施旨在通过消除花键配合间隙、提高配合端面摩擦转矩限制驱动轴固定节与轮毂轴承之间的相对转动。但由上文计算结果可知，驱动轴传递的扭矩远大于摩擦转矩，而摩擦转矩的提高空间有限，故在实际中思路1的效果不理想。

思路2另辟奇径，不再限制相对转动发生，而是通过降低配合端面摩擦系数来从根本上消除了异响根源，在实际应用中效果较好。其中增加减摩垫片相对于增加涂层在可靠性上有更大优势。

5 结语

驱动轴起步、倒车时驱动轮发出“咯噔”异响问题较为普遍，为典型的系统匹配问题。所提出的异晌机理分析从原理上说明了此异晌的产生过程和影响因素。所提出的解决措施经过实际验证，可有效解决此问题。9