驱动轴三销节脱出问题分析与解决

刘永珍 于春博 武杰 张秀明 杨福强 张孟恩 王强 胡念明

（长城汽车股份有限公司技术中心；河北省汽车技术研究中心）

驱动轴作为汽车传动系统不可缺少的一部分，为了保证具有较好的动力性与操纵性，对于发动机前置前轮驱动（FF）布置形式，驱动轴必须同时具有转向和驱动2种功能。对于转向轮，则要求驱动轴在车轮偏转过程中以相同的角速度不断地把动力从主减速器传到车轮，等速万向节（CVJ）将车轮和驱动轴两者连接起来，使两轴以相同的角速度传递动力[1]。在现代汽车上，独立悬架因为自身的优势（更好的舒适性和布置空间）得到了广泛应用，为满足独立悬架上下跳动的要求，其驱动轴必须分段，并且需要在靠近差速器处增加一个轴向滑移型等速万向节（以下称为移动节）。文章以某车型驱动轴跳动校核失误引起的驱动轴失效为例，系统地阐述了驱动轴三销节脱出问题的分析及解决过程。

1 三销节脱出问题描述

汽车市场反馈，某车型陆续发生5例左前驱动轴三销节从移动节脱出问题，行驶里程在400～15 000 km，失效件状态，如图1所示。驱动轴三销节脱出导致汽车动力传输失效，造成客户强烈抱怨，影响公司形象。

图1 驱动轴三销节脱出失效件图

2 三销节脱出问题原因分析

依据设计经验及过程排查分析，对失效驱动轴进行拆解分析，依据失效件移动节实际滑移曲线判断（拆解过程及结果，如图2所示），初步确认驱动轴三销节脱出问题真因为在车轮运动到下极限同时方向盘左打死的极限状态下，移动节三销节中心滑出球笼所致。

图2 驱动轴失效件内球笼拆解结果

通过对失效件拆解得知，驱动轴移动节三销节滚轮中心在极限状态下距离球笼外边界1.7 mm，小于设计时预留的安全余量（5 mm），对失效状态驱动轴车辆数据重新进行跳动校核调查分析，结果如图3所示。

图3 驱动轴滑移曲线及极限校核分析

经校核计算，仅考虑半轴公差，极限状态下驱动轴移动节滚轮中心到球笼外边界距离仅2.2 mm；考虑悬架及动力总成公差，车辆下极限右转及下极限左转，三销节滚轮中心距离球笼外边界分别为-1.2 mm与-1 mm，存在脱出风险。结合拆解结果及数据分析，判定为驱动轴跳动校核错误导致极限工况下驱动轴三销节脱出。

3 驱动轴三销节脱出问题整改及验证过程

针对驱动轴脱出问题的失效原因及机理，对驱动轴重新进行跳动校核，将左右驱动轴轴杆长度分别增加7.5 mm和4.5 mm，使移动节三销节滑移行程内移，确保极限状态下驱动轴三销节滚轮距离球笼外边界保留足够的安全余量（如图4所示），并针对更改后驱动轴进行台架试验验证，确认整改后效果。

图4 更改后驱动轴移动节滑移曲线校核

整改方案确认后，针对更改后样件进行整车台架耐久试验，验证结果，如图5所示。

图5 驱动轴移动节试验件拆解图

经拆解分析，驱动轴三销节左半轴向外滑移约12 mm，向内滑移约18 mm；右半轴向内滑移约12 mm，向外滑移约18 mm；三销节滚轮到球笼边界距离均满足≥5 mm的安全余量要求，且新状态驱动轴未发生脱出及顶死问题，新状态驱动轴满足设计要求[2]。

4 结论

在驱动轴研发前期，需要依据驱动轴滑移曲线对驱动轴进行设计校核，确保在极限状态下三销节滚轮中心到球笼外边界距离均满足≥5 mm的安全余量要求。试验阶段增加了整车试验工况，使驱动轴三销节分别处于内外极限进行试验，试验结束后分析球道磨痕，确保汽车安全性能，防止三销节出现脱出和顶死问题，对汽车驱动轴前期设计与预防起了关键性作用，避免了由于前期设计原因造成的汽车安全隐患以及售后终端及客户的强烈抱怨，提升了产品竞争力及生产商公司形象。