【报告7305】衬套式后拉杆的大衬套结构设计分享

汽车   2024-12-30 21:27   上海  

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个人认为,大衬套的结构设计是整个拉杆的核心所在。

对于大衬套的结构我们一般要求的有:动静比、静刚度、衬套的耐久、以及衬套的刚度曲线。

针对于不同的需求,分开的进行说明下:

1、动静比:

一般指怠速频率下,振幅±0.1测试出来的动刚度除以静刚度得出的数值。

对这个数值影响最大的主要有三个:橡胶的结构、橡胶的硬度、橡胶的配方;

从这三个因素来说,

橡胶硬度:

是目前所有制造厂家的最主要的调整因素。橡胶硬度越低,动静比越小。

橡胶结构:

a、当橡胶运动方向与橡胶主筋的夹角约接近90°,动静比也越小;

    b、橡胶的长度越长,那么动静比也会越低。


橡胶配方:

这个相当于是属于每个公司的关键,每个不同比例的橡胶配方,得出来的性能也有一些不一样。

总的来说,如果橡胶的剪切强度越低,那么动静比也会越小。当然耐久也会更差一点。

2、静刚度

一般是在我们调试悬置系统解耦频率的时候就已经定好。

 

影响衬套静刚度的因素主要有两个:橡胶的硬度和橡胶的结构;

 

从这两个因素来说:

橡胶的硬度:

1、橡胶的硬度越高,相同的结构下,刚度也就越高;

2、考虑到耐久性能和动静比要求,不建议橡胶的硬度过高或者过低;

3、硬度过低,橡胶耐久也就越差;硬度过高,动静比过高;

4、一般建议极限为45°到55°。当然根据公司的橡胶能力会有上下调整,因为之前就见过一款日系车的后拉杆,60°硬度只有1.5的动静比。

5、考虑到生产加工时的偏差,橡胶硬度建议以50°为设计目标。

   

    橡胶的结构:见下图示例!

1、橡胶主筋的夹角:角度越小刚度越大,角度越大刚度越小,建议角度45~60°;

2、  橡胶轴向的高度:高度越高,刚度越高;同理反之越小。

3、  内骨架与外管的距离:距离越小,刚度越高;

4、  橡胶水平宽度:宽度越大,刚度越高;

 

以上就是橡胶结构影响刚度的因素,

具体调整还需要根据实际的刚度目标进行调整。

3、衬套耐久疲劳

从产品设计以及整车来说,安全性永远都是属于第一的要求;

不管是其他的什么属性性能要求,当耐久无法满足的时候都是可以挑战的。(当然这个需要供应商做出无法再优化的说明)

 

衬套耐久疲劳的失效模式也分为两个:

橡胶结构开裂失效、动静比变化过大(一般均为橡胶结构开裂失效体现)

动静比变化过大,一般是橡胶老化,硬度变高。动静比也变高,导致汽车的隔振效果变差。

 

衬套耐久疲劳失效的结构部位一般分为两个:

衬套的前后撞块、衬套的主筋。(一般主筋失效最多)

 

这里就主要说明下影响衬套耐久结构失效的因素主要有两个:

橡胶的硬度、橡胶撞块和主筋的结构设计;

 

从这几个因素来说:

橡胶的硬度:

1、橡胶的硬度越高,相同的结构下,疲劳耐久都会越好;

2、同理,橡胶硬度过低,那么疲劳耐久也会越差,所以建议硬度≥45°;

3、这里又两个不同的分岔路,因为我们要求的动静比主要是以主筋来体现的,

所以橡胶硬度不宜过高。

但是撞块我们可以做高,这样撞块刚度高了,主筋的位移也就小了。

那么疲劳也会有提升。这样就出来

所有,这里就引出了新的一个结构“双胶料衬套”的结构;这个后面再说。

 

        橡胶撞块的结构设计:见下图:

1、从俯视图来看,在保证线性段距离后,橡胶撞块建议做大;限制主筋位移

量,提升疲劳效果。撞块做成两段结构

2、撞块在变形过程中,呈现的是挤压状态(橡胶体积不变原理),那这样的话,我们保证橡胶挤压后撞块不翻出来。(撞块尽量做到尖一点);

3、保证撞块倒圆角后边缘留2~3mm的直线距离,防止撞块挤压导致脱胶失效。

橡胶主筋的结构设计:见下图:

1、主筋两侧面结构:建议做成稍微内凹结构,内凹1~2mm的曲面,保证橡胶在运动过程中,防止橡胶过多的挤压鼓胀。

2、内骨架与外管侧橡胶端面尽量保证平行;

3、人字形主筋的上端面的两个距离差≥50%拉方向位移量;

4、主筋内外侧的圆角不易过大,建议R1.5-R2mm;

5、内外侧橡胶倒圆角后距离端面保留1.5mm以上的直线段;

6、内外侧金属件橡胶包裹厚度1-2mm,包胶过厚,容易橡胶挤压脱胶。

4、衬套刚度曲线设计

从衬套设计来说,刚度曲线是后期NVH属性部门最关心的一个点。

根据动力总成的条件不一样,调教的需求不一样,都会有不同的设置方法,这个也是后期衬套方案调试最多的一个,当然衬套的刚度也是一个调试的点。

 

这里说下,

1、衬套的静刚度:对应的最主要的是怠速以及高速匀速的情况;

2、衬套的刚度曲线:对应的是汽车在急动急停的情况,比如是急加速、急减速、点熄火等等。

 

关注点:

1、A-A:称为线性段,也就是内骨架行程过程中未与撞块接触的距离;

        橡胶静刚度、怠速和匀速手里区域;

2、B  :称为软拐点,橡胶撞块碰到后刚度开始有效增加的点。

        橡胶进入非线性段起效果的位置,平时轻加速有顿挫感的关键位置

3、C  :称为硬拐点,橡胶撞块刚度开始明显的提升的位置。

        超车、猛踩油门,撞块接触的位置。

4、D  :没有具体的称呼,但是是决定了这个撞块结构的关键点。

        影响大油门升速过程中的平稳性

5、E  :称为实际限位点,拉杆到此点已经无法再前进,也是极限载荷下的点。

        这个点是悬置位移量控制的点。根据车型的不同会有一点不一样。不过从NVH(舒适)来说他们建议更长一点。但是从VD(操控)来说,他们不希望过长,当然位移量大耐久也会更差。


……

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