五连杆后悬架前束变化率问题浅析

孙福禄 隋延奇 辛庆锋 于 阳 焦 鹏 贾宝光

（1-浙江吉智新能源汽车科技有限公司 浙江 杭州 311228 2-浙江吉利新能源商用车集团有限公司）

引言

车轮前束和外倾是汽车设计的一个重要指标，其中前束、外倾随着车轮上跳及车轮下落时的变化（本文以下均采用ride steer 和ride camber 表示）对车辆的直行稳定性、车辆的响应特性有很大影响，是汽车悬架的重要设计参数之一[1-2]。同时，ride steer和ride camber 在实车测试中应该是对称的，左右偏差控制在合理的范围内，否则影响车辆的左、右转弯性能[3-4]。

该车辆在试验场进行左、右转弯主观评价时，整车的瞬态差异性较大，其左右不足转向度、左右侧倾响应均有差异[5]。

本文首先通过实车测试复查该问题，然后经过详细的分析，找出影响因素，逐项进行排查，根据排查结果再进行理论分析确认。本文解决问题的思路以及各影响因素的分析可以为后续车型的设计开发提供理论依据及实践借鉴意义。

1 原因分析

某前麦弗逊后五连杆悬架形式的车型，在M 阶段的开发过程中进行K&C 试验时发现后悬架左右ride steer 变化趋势相反，如图1 所示。ride steer 为悬架的K 特性设计参数，通常与硬点相关[1-2]。因此，首先进行硬点的排查，但因为该车在装配结束后未进行整车硬点的扫描工作，导致硬点缺失，所以需使用模型进行设计检查。另外，对可能影响到硬点变化的零部件、装配工艺等进行排查。

图1 ABD 试验台ride steer 测试结果

1.1 理论分析

采用搭建好的后悬架ADAMS 仿真分析模型（如图2 所示）进行理论分析[6-7]，校核前期硬点设计是否存在问题。同时对后悬架各杆系进行DOE 分析，找出对ride steer 的影响敏感度较高的点。

图2 ADAMS/car 后悬架模型示意图

通过模型仿真分析，对硬点设计进行了校核，确认前期设计是合理的。同时，DOE 分析结果显示各杆系外点对ride steer 的敏感度较高，单独对所有杆系的外点进行了DOE 分析，具体如图3 所示。

图3 显示的DOE 分析结果表明，对ride steer 影响最大的前五个点分别是前束杆外点Z 方向、后下摆臂外点Z 方向、前上摆臂外点Z 方向、前束杆外点X 方向、后下摆臂外点X 方向。在后面的分析中将重点关注前束杆外点、后下摆臂外点、前上摆臂外点。其中前束杆外点的影响因子最大，是其他几个点的总和。

图3 后悬架杆系外点DOE 分析结果

1.2 零部件设计分析

1.2.1 白车身下地板与悬架连接点

白车身下地板与后悬架直接相连接，如果连接点的三坐标左右、高低、前后有偏差和不对称，将直接影响副车架的安装姿态，进一步影响到各个杆系、转向节的安装位置，最终导致ride steer 的左右不一致。

1.2.2 后副车架尺寸及三坐标

后副车架与白车身下地板相连接，如果后副车架自身尺寸、安装平面不合格，将导致副车架左右、高低、前后有偏差和不对称，影响副车架的安装姿态，进一步影响到各个杆系、转向节的安装位置，最终导致ride steer 的左右不一致。

1.2.3 后悬架各杆系尺寸

该车型后悬架为五连杆结构，杆系较多，如果各个杆系的自身尺寸不合格，将导致杆系外点、转向节的安装位置不准确，最终导致ride steer 的左右不一致。

1.2.4 后悬架转向节尺寸

后悬架的五个杆系均与转向节相连接，装配在一起。如果转向节的安装点不符合设计要求，将直接导致ride steer 的左右不一致。

1.2.5 后悬架装配工装夹具尺寸

后悬架的整个模块装配需要在工装夹具上进行，如果工装夹具的尺寸不合格，将直接导致后悬架在整车上的装配存在问题，最终导致ride steer 的左右不一致。

2 零部件测试

2.1 实车四轮定位测试

将原车在四轮定位仪上进行四轮定位参数的测试，简单验证ride steer 的变化，确认K&C 试验台测试结果的准确性。测试结果显示，虽然采用了不同的测试方法，但ride steer 的变化趋势是相同的（具体见表1），即说明该车ride steer 的变化存在问题。

表1 ride steer 测试结果对比

2.2 白车身后地板与悬架连接点测试

在装车过程中，因为白车身的三坐标检测工作量较大，因此随机选取了两台份的白车身进行三坐标检测，表2 为选取了白车身下地板与悬架相连接点的测试数据，具体连接点位置如图4 所示。

图4 白车身下地板与悬架连接点

通过表2 的测试数据发现仅有一个点有轻微超差，单台份三坐标合格率超过95%，因此本次分析过程中可忽略白车身对前束带来的影响。

表2 白车身下地板与悬架连接点测试数据 mm

2.3 后悬架各杆系尺寸测试

对后悬架五个杆系进行了尺寸测试，前束杆、弹簧臂、前上摆臂、前下摆臂、后上摆臂测试报告均合格，本文不做具体的数据展示。

2.4 后悬架转向节尺寸测试

1.1 中DOE 分析的结果显示，前束杆外点对ridesteer 的影响最大，因此转向节主要进行了前束杆外点的三坐标打点扫描。其中抽样5 个转向节进行三坐标打点，查看转向节前束杆外点的上、下偏差情况。具体数据见表3。

表3 转向节三坐标硬点偏差 mm

2.5 后副车架尺寸及三坐标测试

对副车架进行了各个尺寸的测试，结果显示合格，本文不做具体的数据展示。

根据副车架与杆系之间的连接关系，以及1.1 中DOE 的分析结果，选取1～5 点作为副车架三坐标扫描过程中重点关注的测量点，具体如图5 所示。具体测试数据见表4。

表4 副车架三坐标硬点偏差 mm

图5 后悬架副车架测试点示意图

2.6 后悬架装配工装夹具尺寸检测

后悬架的整个模块装配需要在工装夹具上进行，具体如图6 所示。对图6 中工装夹具的尺寸和定位进行检测，结果显示合格，本文不做具体的数据展示。

图6 后悬架装配工装夹具示意图

3 仿真分析及实车验证

通过本文第2 部分的叙述，其中有差异的零部件主要有转向节（具体见表3），副车架（具体见表4），以下将分析该差异对ride steer 的影响。

3.1 仿真分析验证

采用1.1 中搭建的后悬架模型（见图1），选取转向节测试数据表3 中最大值04 号作为输入，选取副车架表4 左右差值数据作为输入，分不同的组合方式进行仿真分析，输出ride steer 的具体数值。具体分析结果见表5。

表5 副车架三坐标硬点偏差

根据表5 的仿真分析结果，组合2 转向节的误差给ride steer 带来正面影响，增加该值。但是组合3副车架自身的误差给ride steer 带来负面影响，削弱了该值。通过最终组合4 的分析结果显示，转向节和副车架共同对ride steer 的影响结果较小，这与最初的预估不相符，需进一步的实车验证。

3.2 实车ABA 换件验证

选用2.5 中测试使用的副车架，与原车件进行ABA 换件验证。将ABA 换件车辆在四轮定位仪上进行四轮定位参数测试，提取后悬架前束的数值，进行ride steer 计算。具体测试结果见表6。

表6 ABA 换件四轮定位测试结果

3-复原车01 表示在副车架装配过程中未使用定位装置，4-复原车02 表示副车架装配过程中使用了定位装置。

表6 中1-2-4 的结果表明在白车身、转向节、杆系、装配等均合格的前提下，不同副车架本体对ride steer 的影响不大。表6 中1-3-4 表明副车架装配过程中是否使用定位装置对ride steer 带来的影响大于副车架本体不同带来的影响。结果显示，该车型ride steer 的左右不同，主要是因为副车架装配导致的。

4 结论

针对ride steer 左右不对称的问题，通过理论分析、原因查找、尺寸检测、仿真分析等步骤进行了系统的验证，发现该车的白车身、杆系以及装配夹具均合格，但转向节和副车架存在不同程度的偏差，对ride steer 有一定影响，但仍不是决定性的影响因素。最终在ABA 换件过程中，发现副车架的装配对ride steer 的影响最大，说明装配工艺、定位系统、压力释放等对ride steer 的影响较大。

通过本次问题的解决分析，总结出后续车辆装配的管控方法，具体如下：

1）装车之前零部件必须配备检测报告，并进行合格率分析。2）白车身与悬架连接的关键点三坐标扫描必须合格。3）悬架在分装过程中严格使用工装夹具。4）车辆装配后进行底盘关键硬点的测试扫描工作。5）测量四轮定位之前必须进行整车应力释放。