商用车新型稳定杆固定装置

李军

摘 要：稳定杆固定装置起着为稳定杆提供支撑、缓冲、隔振、降噪及提供部分扭转刚度的作用，保证车辆在转弯行驶过程中的稳定杆产生应有的角刚度，减小整车的侧倾角，从而保证整车的操纵稳定性。客户在使用过程中遇到稳定杆固定装置产生异响、稳定杆窜动等问题，本文通过对这些问题的分析，设计出了一种新型的横向稳定杆固定结构。

关键词：横向稳定杆；异响；稳定杆衬套

1 引言

随着人们生活水平的提高，对汽车的舒适性要求越来越高，悬架是汽车底盘的关键子系统之一，为了提高整车的舒适性，工程师会把悬架系统的频率设计得偏低，悬架系统频率低悬架的垂直刚度就小，从而降低了整车的角刚度，使整车在转弯时侧倾角增大，给人造成坐车像坐船的感觉，严重时会造成侧翻事故，为了提高的整车舒适性，想在不增加悬架垂直刚度的同时增加整车的角刚度，加装横向稳定杆成了一个不错的选择，而稳定杆固定装置是加装横向稳定杆后让横向稳定杆起作用的重要部件。

本文将以某型低入口公交车前悬架的稳定杆固定装置进行论述。

1.1 原稳定杆固定装置与悬架零部件之间的装配关系

图1中的原稳定杆固定装置包括：稳定杆夹板、紧固件、稳定杆衬套、稳定杆卡箍、橡胶垫圈、板式吊杆和销轴。其中稳定杆夹板为铸钢件，稳定杆衬套为橡胶件，稳定杆卡箍为钢板焊接件，橡胶垫圈为橡胶件，气囊支座为铸钢件，销轴为定制紧固件。

2 原稳定杆固定装置缺点及原因分析

缺点：图1中的原稳定杆固定装置客户在长期使用的过程中，发现该装置存在不足，常会发生异响、稳定杆窜动、稳定杆夹板松动或稳定杆衬套严重磨损甚至压裂。

此外，由于该装置中的橡胶垫圈是全橡胶件，气囊支座是铸钢件，橡胶垫圈与气囊支座是过盈配合，装配时比较困难，有的在装配时需先用肥皂水泡一泡，然后压入，压入过程中橡胶垫圈时有损坏，这些问题越来越成为客户抱怨的主要问题之一。

原因分析：从图1可以看出，稳定杆衬套先装在横向稳定杆上，然后装稳定杆夹板，最后拧紧固件。究其原因是由于稳定杆属于金属材料，稳定杆衬套属于橡胶材料，且两者配合属于过盈配合，因此两种材料表面就会摩擦力，如果稳定杆在扭转的过程中橡胶表面不能跟随，就会出现粘滞变形及摩擦，橡胶与金属的粘滞与摩擦将造成異响和橡胶的磨损。

另为了压紧横向稳定杆，稳定杆衬套的硬度一般在（60～70）ShoreA，初始新车状态，稳定杆夹板还能压紧稳定杆衬套，但是客户使用一段时间后，由于车轮在路面上行驶，遇到坑坑洼洼的地方，横向稳定杆在不停的进行同向跳动、异向跳动或偏转运动，使得稳定杆衬套与横向稳定杆之间产生相对滑动，时间久了稳定杆衬套出现磨损，产生间隙，这时稳定杆衬套与横向稳定杆相对转动，产生异响，严重时稳定杆衬套由于受力不均压裂，横向稳定杆在运动的过程中开始窜动，为了防止横向稳定杆的窜动，我们在稳定杆夹板的旁边增加了稳定杆卡箍进行固定，由于稳定杆卡箍也为钢件，能夹紧横向稳定杆，解决了横向稳定杆窜动问题，但新的问题又产生了，由于稳定杆夹板与稳定杆卡箍安装时是紧贴着的，又同是钢件，横向稳定杆在转动的时候，稳定杆卡箍也是跟着转动的，钢件与钢件之间相对转动产生刺耳的异响声，给乘客造成严重不适，由此可见原稳定杆固定装置存在不足。

3 新型稳定杆固定装置设计思路

设计新型稳定杆固定装置时，在充分了解了原横向稳定杆固定装置出现的问题与原因后，应考虑相应的对策解决之前的缺陷，另外还需考虑零件的强度、材料、成本、工艺、与车架的连接方式、通用性、可靠性以及可装配性等。

目前，稳定杆固定装置与车架的连接方式一般有焊接、螺栓连接、穿销式连接与螺杆连接。

4 新型稳定杆固定装置设计方案

图2为经过多轮设计评审改进后，最终形成的新型稳定杆固定装置的设计方案。

4.1 新型稳定杆固定装置新零部件的设计

图2中的新型稳定杆固定装置中的新零部件包括：稳定杆上夹板、稳定杆下夹板、稳定杆衬套总成1、稳定杆衬套总成2。

考虑到稳定杆上、下夹板在稳定杆运动过程中是受力比较大的零件及批量化生产要求，故采用高强度的钢锻件，保证了零件的强度，与稳定杆衬套总成1配合使用，稳定杆上、下夹板内侧几何中心位置开有沟槽，其中稳定杆上夹板与车架焊接连接。

稳定杆衬套总成1采用两半式设计，两半接合的两端设计有缺口，为装配后挤压变形的橡胶留有容纳的空间，另还可容易掰开，方便装配。骨架采用三层薄钢板，分别为最外层、中间层、最里层，使用钢骨架与橡胶硫化在一起的结合方式（见图2，黑色的为橡胶），增加了稳定杆衬套总成1的强度和刚度，其中最外层薄钢板骨架几何中心线位置设有一定数量的凸脊，沿圆周均匀分布，冲压模具成形，保证了凸脊外形尺寸的精度。同时，稳定杆衬套总成1设计时还考虑了与不同直径的稳定杆的通用性，匹配不同直径的稳定杆，只要更换最里层和中间层的薄钢板骨架即可。目前，商用车一般常用的稳定杆规格分别为：φ35mm、φ40mm、φ45mm、φ50mm、φ60mm和φ70mm

稳定杆衬套总成2采用整体设计，骨架为两层薄钢板，分别为最外层、中间层，轴中心是一个钢管，两层骨架的一侧都开有缺口，同样采用薄钢板骨架与橡胶硫化在一起的结合方式（见图2，黑色的为橡胶）。

4.2 新型稳定杆固定装置各零部件的装配

（1）预先把稳定杆上夹板焊接在车架上。

（2）将稳定杆衬套总成2用压力机按要求分别压入横向稳定杆两端对应的孔中和气囊支座对应的孔中，然后两边装上板式吊杆，用螺栓螺母锁紧。由于稳定杆衬套总成2的最外层是薄钢板骨架，在压入的过程中是钢与钢的接触，相比原结构不会发生橡胶件的损坏，且对于工人来说更好操作和控制。与此同时，用来紧固稳定杆衬套总成2的零件是常用的标准件螺栓，不用定制销轴，采购更容易，成本低。

（3）将稳定杆衬套总成1从缺口处掰开，套在稳定杆杆身上，两半合拢，然后将稳定杆衬套总成1的凸脊对齐稳定杆上、下夹板的沟槽中，且缺口的位置对齐稳定杆上、下夹板的接合位置，然后用螺栓锁紧。

在稳定杆上、下夹板几何中心设计沟槽，在稳定杆衬套总成1外骨架几何中心设计凸脊，他们相互配合，就是为防止稳定杆衬套总成1与稳定杆上、下夹板在受力时相互窜动，因稳定杆衬套总成1最里层设计成薄钢板骨架，就是为了与稳定杆外表面有钢与钢的接触，抱得更紧，防止稳定杆与稳定杆衬套总成1有相对转动、窜动或异响，同时稳定杆衬套总成1能提供部分扭转刚度，相比原稳定杆固定装置，取消了稳定杆卡箍及一部分标准件，且使用里程更长。

5 新型稳定杆固定装置试验验证

新型稳定杆固定装置各新零部件设计完成后，经过CAE强度和模态分析，符合要求后，进行样件试制，将合格的各零部件按要求装配在一起进行台架疲劳试验，并按设计要求加载载荷或行程对新型稳定杆固定装置进行了连续的疲劳试验，当试验疲劳频次达到518080次后，稳定杆、稳定杆上、下夹板、稳定杆衬套仍然完好，符合疲劳频次≥50万次的要求，试验过程中加载负荷亦未出现明显的衰减现象。随后进行了装车满载路试，试验结果表明新型稳定杆固定装置结构强度达到了设计目标，没有出现疲劳断裂和发生共振现象，见图3。

6 新型稳定杆固定装置的多种安装方式

新设计的稳定杆衬套总成1、稳定杆衬套总成2、稳定杆下夹板适合于多种安装方式，达到了通用性的要求，其它安装方式的稳定杆固定装置见图4。

7 结论

本文通过对某型低入口公交车前悬架的原稳定杆固定装置结构的深入分析，针对原稳定杆固定装置的缺点，设计了新的稳定杆固定装置结构，经过CAE分析、试验验证和装车满载路试，试验结果表明新的稳定杆固定装置比原稳定杆固定装置更可靠，使用寿命更长，达到了设计目标。目前此款新稳定杆固定装置已大批量供货给各个主机厂。

参考文献：

[1]王霄锋 编著，汽车底盘设计[M].北京：清华大学出版社，2010.4.

[2]莫勇，吴磊，邓帅.关于汽车稳定杆衬套异响问题研究[J].大众科技，2016，18（199）：49～51.