乘用车稳定杆衬套类型与运用研究

作者：蒋祥建 黄家胜 杨欣雨 来源：《时代汽车》2019年第15期

摘 要：本文对稳定杆衬套对整车的操稳和舒适性能的影响进行了简要分析，对当前乘用车行业内所有在用的稳定杆衬套结构类型进行了总结，并分析了不同类型衬套的一般适用范围;给出不同类型稳定杆衬套设计、制造和装配时的注意事项;针对不同类型衬套的常见失效模式及整改方案给出一定指导。

关键词：稳定杆衬套;性能;设计;工艺;异响 1 引言

稳定杆是汽车悬架中的一种辅助弹性元件，它的主要作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，尽量使车身保持平衡[1]。稳定杆衬套和稳定杆通过固定夹安装在悬架系统的副车架上，在稳定杆工作时稳定杆衬套为稳定杆提供支撑、缓冲、隔振和降噪作用;稳定杆的轴向自由度也是由稳定杆衬套进行限制;针对抱紧式和硫化一体式稳定杆衬套还能为整车提供部分扭转刚度。

2 稳定杆衬套性能对整车操稳和舒适性能的影响

稳定杆衬套的径向刚度主要影响整车操稳性能;衬套的扭转刚度主要影响整车的舒适性能。

2.1 衬套径向刚度对整车操稳性能的影响

上文已提到稳定杆衬套的作用之一就是为稳定杆提供支撑，当稳定杆工作发生扭转的同时也存在偏摆，这个时候就需要稳定杆衬套在径向有足够的刚度来支撑稳定杆的偏摆，如果稳定杆衬套支撑不足，就会导致稳定杆本来應该提供给整车的扭转刚度在衬套变形的这个过程得到延迟。主要表现就是整车响应变慢，若是后稳定杆衬套的话，在车辆快速变线时还有后轴跟随性差的问题。

2.2 衬套扭转刚度对整车舒适性能的影响

因为稳定杆衬套与稳定杆一般采用过盈配合，稳定杆工作转动时衬套橡胶扭转也能为整车提供一定的扭转刚度。稳定杆及衬套提供的扭转刚度体现在车轮上就转化为了线刚度，而整车的线刚度直接影响到车辆的乘坐舒适性，额外的扭转刚度越大，乘坐舒适性也就越差。

由于稳定杆衬套的径向刚度和扭转刚度主要是通过衬套橡胶硬度和过盈量来保证的，而橡胶硬度和过盈量又同向影响两个刚度值，所以衬套的扭转刚度和径向刚度一般具有线性关系。值得注意的是硫化一体式稳定杆衬套与稳定杆粘接在一起，能提供比其他类型衬套更多的扭转刚度。

在此需要明确，稳定杆衬套的径向刚度对整车操稳性能的影响发生在整车反向轮跳的工况下，稳定杆衬套的扭转刚度对乘坐舒适性能的影响发生在整车平行轮跳的工况下，见表1。[2] 3 异响发生机理

根据力学知识，引起摩擦振动的因素是力，而不是摩擦系数，之所以发生在摩擦系数较大的区域，其实质是在这些区域摩擦系数组成成分中的犁削分量和微凸体变形分量都比较大，引起摩擦力的变化，最终导致摩擦振动和摩擦噪音。[3]

稳定杆衬套几乎所有的失效模式均是异响，不同类型的稳定杆衬套的设计及改善也是为了避开上述机理而展开。

4 稳定杆衬套用橡胶一般技术要求

稳定杆衬套是一个以橡胶为主要构成的零件，因此衬套的橡胶的材料性能及其重要，至少应该满足下述要求：

橡胶硬度邵氏A硬度在55HA～75HA;橡胶拉伸强度大于17MPa，断裂伸长率大于400%;橡胶低温脆性小于-40℃;经过70℃168小时的老化实验之后，硬度变化在0～+7HA以内，拉断强度变化小于-25%，拉断伸长率小于-25%;在臭氧浓度（100±5）X，温度40±2℃，相对湿度小于65%，20%拉伸的情况下，经历72小时实验无龟裂。[4] 5 不同类型稳定杆衬套的特点及运用场合 5.1 纯胶型自润滑稳定杆衬套 5.1.1 纯胶型自润滑稳定杆衬套概述

在橡胶进行密炼时增加石蜡或微晶蜡等小料，在衬套硫化成型之后，这些润滑成分会均匀的分布在橡胶当中;当稳定杆工作转动时衬套也会跟随发生一定的变形蠕动，促使橡胶内部的润滑成分析出，以保证稳定杆与衬套相对转动时无异响;由于润滑剂析出量较少，且受温度影响较大，一般运用于稳定杆扭转角度小于10°的车型上。 4.1.2 润滑剂成分对性能的影响

润滑剂含量的成分越多，在工作时就能析出更多的润滑剂进行润滑降噪，理论上对衬套异响的控制能力会越强;但是实验表明，润滑剂的成分越多，衬套的耐久性就越差，一般建议润滑剂成分不大于4%，见表2。 4.2 特氟龙型稳定杆衬套 4.2.1 特氟龙型稳定杆衬套概述

特氟龙型稳定杆衬套主要是利用了聚四氟乙烯（特氟龙）的超低摩擦系数和耐磨的材料特性，在自润滑衬套的基础上在衬套内部硫化一层特氟龙布，特氟龙与稳定杆摩擦难以达到异响发生的阈值，可以有效减低异响故障发生的概率。 4.2.2 特氟龙型稳定杆衬套缺点

特氟龙型稳定杆衬套存在对泥沙敏感的缺点，自润滑型衬套可以通过增加密封唇口或在内部开轴向凹槽来缓解泥沙的影响;而特氟龙特殊的硫化工艺导致无法做出这两种结构，所以特氟龙型衬套异响故障多发于雨水丰沛的夏季，而且在泥沙进入衬套与稳定杆之间后会加剧特氟龙的磨损，降低使用寿命，根据实际使用经验，实车使用1万公里左右异响问题多发。 4.2.3 特氟龙型稳定杆衬套工艺注意事项

目前国内外针对特氟龙型稳定杆衬套的生产工艺主要分为两类：一类是特氟龙布不涂粘接剂的，此类硫化之前需要对特氟龙布进行清洗，以避免细碎纤维影响硫化效果;另一类是需要涂粘接剂的，对于粘接剂的喷涂务必控制喷涂量，建议最好使用自动化喷涂;若喷涂量过多，在车辆长时间耐久稳定杆衬套温度上升后，过多的粘接剂会渗过特氟龙布到稳定杆，此时会存在高温异响故障。以下为某车型稳定杆衬套在不同粘接剂喷涂量下的高温耐久实验结果，见表3。

4.3 抱紧式稳定杆衬套 4.3.1 抱紧式稳定杆衬套概述

抱紧式稳定杆衬套在衬套橡胶的内部增加了金属或者塑料的骨架，用于增加衬套的径向刚度;装配时通过大过盈量与稳定杆进行装配，稳定杆转动时带动衬套橡胶一起转动，这样就避免了异响的发生;同样由于与稳定杆只是通过过盈量来维持贴合面相对静止状态，所有这种结构的衬套基本只用在稳定杆扭转角度小于15°的情况下。 4.3.2 抱紧式稳定杆衬套装配工艺

由于抱紧式的衬套与稳定杆的过盈量较大，同时固定夹与衬套的过盈量也较大，常规的人工装配很难将稳定杆装置装配到副车架上;故主机厂或稳定杆装置供应商需要使用一个压装工装，预先将稳定杆、衬套和固定夹压装在一起，需要注意的是压装时需要有定位工装，对三个件的相对角度进行控制。 4.4 硫化一体式稳定杆衬套 4.4.1 硫化一体式稳定杆衬套概述

硫化一体式衬套分为一次硫化成型和二次硫化成型工艺，考虑到成本和工艺复杂程度目前行业内一般采用二次硫化工艺，该技术是预先在衬套与稳定杆贴合面喷涂粘接剂，然后通过电感应加热稳定杆，受热后衬套橡胶与粘接剂发生反应进行二次硫化，从而使衬套与稳定杆牢牢的粘接在一起。这样稳定杆与衬套不存在相对转动，也就完全杜绝了异响发生的可能性，根据吉利某车型的实际运用，此结构的使用扭转工况可以达到35°以上。 4.4.2 硫化稳定杆衬套工艺及技术要求

为了保证衬套在工作时不被撕裂，衬套需要有足够径向刚度，故在衬套内部一般也会增加塑料或金属的骨架，使用电感应加热进行二次硫化工艺的只能使用塑料骨架，否则衬套会被金属骨架烧伤。金属骨架的衬套一般运用在一次硫化成型工艺，或者使用烘箱进行加热的二次硫化。

值得注意的是由于二次硫化的特殊工艺要求，衬套橡胶是不允许添加润滑剂成分的，这也就对硫化质量提出了更高的要求，实际运用表明，若衬套边缘未硫化深度超过3mm，则在涉水時会发生咯吱异响。由于衬套与稳定杆设计为一体的，故不再需要稳定杆上的环箍挡圈进行轴向限位，但是衬套相对稳定杆的轴向拔脱力需要大于5KN，衬套粘接面积需要大于90%。 6 总结

乘用车稳定杆衬套作为整车零部件中的一个小件，但仍被定义为重要件;在整车开发定义时需要合理考虑衬套的使用工况，合理选择不同的衬套类型，既要控制整车的成本也要保证对应类型衬套满足使用需求。 参考文献：

[1]郑艳玲，张鹏.横向稳定杆衬套的结构与材料研究[J].科技信息，2013（14）：493-494. [2]单红艳，姚斌.乘用车横向稳定杆橡胶衬套的研究[J].机械设计与制造，2011（11）：95-97.

[3]吴德俊. 一种全新的反摩擦异响结构研究[A]. 中国汽车工程学会.第19届亚太汽车工程年会暨2017中国汽车工程学会年会论文集[C].中国汽车工程学会：中国汽车工程学会，2017：6.

[4] QJLY J7110674B-2017， 稳定杆衬套技术条件[S].