谭建 闫剑韬

摘 要：对某车型在整车试验中出现的前减振器缓冲块组件压坏故障，从减振器及缓冲块组件的结构和工作原理分析，用调查和试验的方式分析研究缓冲块组件压坏的机理。并给出了改进和控制措施建议。

关键词：缓冲块;压坏;机理

汽车前减振器总成常用结构通常在内部集成装配有缓冲块及其加强环，与之匹配的减振器筒端面设计有闷盖。当螺旋弹簧被压缩到一定行程时缓冲块组件将发生作用， 迫使缓冲块压缩变形，使力由弹簧平稳过渡到缓冲限位块上。然后利用其高分子材料的阻尼功能，迅速地将振动能转化成热能，从而减少车内的振动， 改善行驶平顺性[1]。正常情况是缓冲应该按照设计刚度逐步变形以便得到较好的驾乘体验，经过反复压缩后缓冲块及其组件要求不会压坏。而在某车型整车试验中发现有缓冲块、加强环及其匹配的闷盖同时出现压坏故障。本文从调查故障件损坏原因为基础，通过试验验证的方法研究三者压坏机理，提出问题解决措施及改进建议。

1 减振器缓冲块组件结构受力分析

减振器及缓冲块组件装配关系示意如图1所示。闷盖装在减振器上端面，加强环装在

缓冲块第二个环形凹槽上，缓冲块装配在top-mount上。三者以减振器活塞杆同心装配。

图4为某整车经过方坑时轮胎接地点垂向力Fz、缓冲块受力Fjb、簧下质量惯性加速度a的時域曲线，可以看出[2]：

（1）当Fz达到峰值载荷时，此时惯性加速度a方向向上，Fjb为0，即此时轮胎由于受到瞬时冲击，缓冲块尚未接触，但会产生极大的惯性加速度;

（2）当Fjb达到峰值载荷时，惯性加速度a 方向向下，Fz的绝对值要小于Fjb的绝对值，即此时缓冲块已压缩至截止高度，同时产生极大的惯性加速度。

此时缓冲块组件包括缓冲块、加强环和闷盖共同受到的压缩力最大。

2 缓冲块组件故障分析

在分析前首先确认车子载荷，此批故障车均为路试车，车上载荷如下施加。首先确认零件实在的整车载荷符合设计要求，见表1。

由于故障车出现缓冲块、加强环和闷盖同时压坏。对三者逐个分析，再结合台架试验进行分析。

2.1 缓冲块分析

主要对缓冲块零件设计合理性及尺寸检测进行验证。

2.1.1 缓冲块零件设计合理性

1.先用新的加强环装配到缓冲块上形成组件进行静压试验。

加载直至加强环断裂，记录缓冲块承受最大力值。结果：压缩至50KN，加强环未断裂。加强环强度远远超出设计要求20kN的极限载荷，证明缓冲块、加强环结构设计上无问题，见图5。

2.再对失效件缓冲块进行性能试验。结果合格。（因失效件加强环开裂，无法进行性能试验，用试验车的同批次的加强环替代进行试验）。结果如下，见图6：

在以上两个试验中分别抽取了10个新样件进行试验，结果统计如下，符合要求，见表2。

2.1.2 缓冲块零件尺寸

对收集的故障件进行全尺寸检测，验证排查零件尺寸对缓冲块组件压坏的影响。结果符合设计要求。

2.1.3 小结

综上可以得出，缓冲块对组件压坏的影响低，非首要零件。

2.2 加强环分析

在缓冲块的验证中，同时也验证了加强环的合理性，符合设计要求。先重点对加强化的制造环节进行研究确认。在对加强环切开分析发现其内部存在少许气孔。

2.2.1 加强环生产制造对性能的影响

经过调查发现，供应商处有存在2套模具同时生产，编号为1#和2#模具。分别对两套模具生产一批加强环并对其进行大力冲压试验。结果显示2#模具生产的零件明显比1#模具生产的零件抗冲击性差，见图7。

从试验结果可以看出，2#模具生产的加强环是不合格的，此套模具确实存在问题，将导致加强环抗冲击能力不达标。进一步调查模具差异，发现二者差异主要体现在进胶口不同。其中合格的1#模具进胶口为2.95mm，而不合格的2#模具进胶口为1.6mm。而故障件正好出现气孔缺陷。

2.2.2 加强环工艺稳定性

追溯故障车加强环批次的制造过程，排查制造工艺的执行情况，及其产品尺寸是否合格。经确认此批次故障件加强环生产工艺记录，符合设计要求，工艺稳定性一致。

2.2.3 小结

综上可初步得出，加强环是缓冲块组件压坏的首要零件。加强环模具的不合理导致加强环抗冲击性能变差。在较恶劣颠簸路冲击载荷较大的情况下，会首先断裂。加强环一旦断裂，将失去对缓冲块的加强功能，缓冲块压缩到极限时受到载荷变大导致压坏，变形继而压坏闷盖。

2.3 闷盖

闷盖是缓冲块组件中相对简单的零件，主要调查确认制造环节。

2.3.1 闷盖零件内部气泡问题

内部存在气泡是闷盖抗冲击性变差的主要缺陷之一。将3件故障件闷盖及随机抽取的7个新闷盖样件，进行探伤检测，以确认是否有气泡。结果显示闷盖内无气泡，见表3。

2.3.2 闷盖再生废料应用问题

抽查闷盖生产过程管控文件，文件记录显示：该产品为全新料生产，无新回配比;干燥温度为75±10℃≥2小时，符合工艺要求。

2.3.3 小结

综上可知，闷盖在缓冲块组件中不是零件压坏的首要零件。

3 台架试验进一步研究缓冲块子零件对组件压坏的影响

经过对故障车缓冲块组件子零件的调查分析，可以确认是加强环模具问题，导致加强环首先被压坏，继而导致缓冲块和闷盖相继压坏。现采用台架试验进一步验证。

3.1 确认加强环问题对组件的影响

为了验证加强环问题的确是影响组件的首要零件及压坏起源，我们将加强环分成三种状态进行大力冲压耐久试验。设计三种方案进行，分别是方案一：完好的加强环;方案二：带有裂纹的加强环;方案三：不带加强环。其中方案二接近故障车上的状态。

试验条件：载荷20kN，频率10次/分，空冷，直至缓冲块、闷盖压坏。统计承受试验次数，见图8。

实验结果显示，抗冲击次数是：方案一>方案二>方案三。结果说明，加强环除了增加缓冲块组件刚度外，对抗冲击耐久性能起到关键作用。加强环质量问题会导致整个组件的所有零件压坏失效。

3.2 对闷盖和缓冲块的单因子冲击耐久试验验证

为了进一步验证闷盖和缓冲块先损坏，对组件子零件压坏的贡献度。设计将闷盖和缓冲块做成缺陷零件，分别装到台架上进行大力耐久试验。试验前其余零件保证完好状态。试验结果如表4。

3.3 小结

通过大力耐久试验得出结论，缺陷加强环经过的耐久次数最少，其次是缓冲块，再次是闷盖。

4 结论

通过对故障车的故障缓冲块组件的原因分析和台架试验验证得出结论：

（1）加强环的质量问题是导致整个组件均被压坏的首要零件。加强环被一旦压坏，将无法对缓冲块提供足够大的刚度保持和强度支持。再经过如颠簸路等恶劣路况的载荷冲击后，使缓冲块受到过大载荷而压坏，继而压坏闷盖。导致整个缓冲块组件被压坏。

（2）从故障车零件的分析，可以得出影响加强环强度的性能变差的因素，最可能的是加强环内部存在气孔。而模具的进料口设计不合理（过小），则是导致加强环气孔存在的重要因素。为了从根源上控制组件压坏，应特别关注和改进加强环的模具设计。

参考文献：

[1]李建星.缓冲限位块的性能及应用[J]. 汽车与配件，1998（36）：9.

[2]付文奎.乘用车悬架缓冲块设计[J]. 上海汽车，2019（5）：21-24.