我覺得對這件事我還是挺了解的。以前做過一個車企的襯套設計改良項目,所以對襯套這個看似不起眼,但滿複雜的零件很熟。懸架機械結構我也很清楚。並且,因為我不為通用工作,我可以在這裡隨便說。

如果不想看的,我先說結論,這是一個非常弱智的設計缺陷,改良方法也很簡單,換成正常的襯套就行了,所以改進措施簡單有效。

經過@王小歪的提醒,通用解決方案是增加加固件,個人覺得,基本靠譜,當然沒有換襯套來得一勞永逸

  1. 斷的襯套在懸架哪裡

下面是一個常見的麥弗遜懸架的正視圖,輪胎跳動的時候,下麵灰色的零件就是下控制臂,跟著一起跳動,左側和車身連結,關節裡面就是襯套。

2. 襯套長什麼樣

襯套是一個多材料組成的零件。下面這張圖,最外層是一層金屬,用來和車架的孔配合,有些襯套最外層會是增強尼龍。最當中的也是金屬,有些襯套當中是一個孔,有些長了兩個耳朵,直接和車架裝配,像下面右邊那樣。當中的孔也可以對穿一個螺栓,固定在車架上。最外層的金屬,和最內層的金屬之間,一般是塑料或者橡膠,起到隔振和一些其它動力學的效果,這裡就不贅述了。

3. 有設計缺陷的分體襯套是什麼樣子的

左邊是分體襯套,可以看到穿過襯套中心孔的零件分成了兩個,而右邊是傳統的一體式襯套,當中是一根實心的金屬。

http://www.twoeggz.com/news/6271481.html

4. 為什麼會斷軸

我們假設上圖襯套上下兩個耳朵固定住,把襯套向右拉,來模擬懸架跳動時受到的載荷。對於一體式襯套,襯套的力均勻載入在中心的金屬桿上,金屬桿會輕微受彎,然後把力傳到兩個耳朵上。

但對於分體式襯套,因為金屬桿分成了兩根,力的傳遞是靠孔和桿的配合達成的,簡單來說,靠的是形變產生的摩擦力和一些其它的力。可以想像,長時間使用,並受了過大的外力以後,這個配合處會越來越松,最後兩根桿不同軸,比如像這樣

最後導致系統失效,可以看到,所謂「斷軸」的時候,兩個耳朵,其實沒有怎麼樣受損。所以這一種結構是非常不牢靠的。對於一體式襯套來說,失效的時候,當中的金屬桿要被拉斷,這是絕對不可能的事情,那個時候其他零件早就斷了。

5. 解決方案靠不靠譜

因為這是一個很愚蠢的設計缺陷,所以只要換成正常的、一體式襯套,就可以了。但是通用的解決方案是增加固定塊,這可以理解。因為換襯套並不是把襯套從控制臂上拆下來再換個新的上去那麼簡單,其實是要把整個下控制臂都換掉的,成本高很多。

加的固定塊長這樣。個人感覺,雖然看上去不靠譜,但其實這個設計是很有效的,因為分體式襯套兩個耳朵受到扭轉力矩的時候,本來受力的是螺栓,現在改成了整個加固件,受力遠比本來的情況好。當然了,從消費者的角度來說,肯定希望換個襯套。

https://club.m.autohome.com.cn/bbs/thread/2ea8769e2bb645e1/76589452-1.html#pvareaid=3460109

6. 為什麼會搞出來這樣的缺陷

首先,我不知道這是不是泛亞研發中心獨有的設計,我並不確定世界上其他的車子,有沒有類似的設計。但一般泛亞沒有多少自主設計的許可權,都是用的美國通用的設計,所以這搞得我很迷茫。如果是這樣,為什麼我在美國沒聽過這種事。希望有沒有美國通用的內部人士,可以回答一下。

從我的角度而言,這個設計真的很愚蠢,不會省太多的成本,但車子不可靠了很多。跟幾年前速騰斷軸那個愚蠢的懸架設計一樣,對我來說完全不可接受。

我做過這種多種材料組合襯套的力學性能模擬,我很清楚,從計算機模擬來看,這種設計,符合要求了。比如我給襯套載入5 kN的力,零件裏每種材料應力小於一個值,應變小於一個值,系統總形變小於一個值,再看一看模態什麼,那完全符合設計要求。疲勞測試應該也做過了,但這都是實驗室工況。但現實情況是怎麼樣的,比如我車子不小心開過一個大坑,猛烈顛了一下,對於一體式襯套,沒有任何問題,可能超出了設計極限,但是系統設計本身是穩定的,還可以繼續用,可以說這是一種收斂的設計。但對於分體式襯套來說,很可能就把軸和孔的配合顛壞了,然後越顛越松,最後「斷軸」,所以這是一種發散的設計,一旦出問題了,越來越壞。並且,分體式襯套,如果沒有按照設計要求裝配好,就會出問題。因為載荷的傳遞靠的是軸孔配合,如果出廠的時候配合就有問題,比如孔太鬆,那不久就會壞了。


9月底,昂科威在中國官宣召回,作為這個級別可選項不多的車型,我關注這款車很長時間,但不知道大家是否注意到本次召回一個有意思的信息——作為美國人設計的汽車中國市場召回、在美國市場昂科威卻沒有召回的跡象?要知道北美NHTSA(類似於工商+質檢總局一樣的存在)對通用可從來沒手軟過,2014年全球點火線圈召回,處罰和賠款即是上10億規模。可這次如此大規模的中國召回,北美卻沒動靜。

用谷歌搜索ENVISION Recall(昂科威召回),這個話題在北美昂科威論壇上,2017年就有車主討論,甚至有北美車主買來零件進行了拆解對比,發現中美零件一模一樣,比較有意思的是,老美設計的零件,相同的零件,在中國召回了、在美國卻沒有召回,為啥會是這樣?具體我們來看看:

2017年 美國車主就有討論北美昂科威是否召回

美國昂科威論壇,2017年呼籲召回貼,https://www.envisionforum.com/forum/9-buick-envision-general-discussion-forum/1497-i-hope-gm-must-recall-buick-envision.html

呼籲昂科威召回的可能是一位美國華人昂科威車主,他看到中國的昂科威車主,在撞擊時、爬路邊凸臺時,出現了前下擺臂裂開,而中國2018款昂科威即將使用所謂的新零件,讓他對於自己的愛車產生了質疑,開始對呼籲美國昂科威召回的事情。而後面斷斷續續的回復中,也有美國網友認為中國與美國零件及結構不一樣,我們甚至看到一些「極客」,購買了零件進行了拆解來分析北美現款昂科威零件是否安全?是否中國與美國的前下擺臂不一樣?

揭開面紗:北美昂科威與中國昂科威前下擺臂的結構設計

北美的「極客」車主買來零件電鋸鋸開(看起來應該像電鋸鋸開的)

美國網友採購的這一套零件,官方學名叫「汽車懸架控制臂」,又叫「下擺臂」,主要的作用是傳力和導向車輪運動軌跡。

從美國網友拆解的零件來看,整個零件比較複雜:外面是一個軸套、裡面橡膠套、橡膠裏又有一層金屬套、然後是另外一層軸套、裡面套著兩段軸。

美國網友對比了國內網友的零件圖片(貌似是國內申請的專利圖),得出結論:美國昂科威這零件和中國零件,從結構和尺寸來看,是一樣的,從工程的角度出發,不同材料需要不同的試驗和開發費用,動輒幾百萬,所以材料應該也是一樣的。

為何一個下擺臂整的這麼複雜?為何不直接用一體式?

剛查詢信息的時候,看到很網友稱這個零件是分體軸,筆者第一印象是為了節省零件材料成本,把軸一分為二,節省中間的材料成本。但是,拆開的零件讓人大喫一驚,它是三段、多層軸。

從網友拆解的信息來看,很坦率地講,這個零件的複雜程度甚至可以視為一個小總成,從傳力、導向的功能上來看,這款設計可能是一個喫力不討好的設計。

我們知道,如果單獨一根光軸貫通,只是意味著一小段鋼鐵的價格,十幾元的物料成本、外加上開模、參數實驗、運輸等共計單件成本不足百元,而這個三段軸,意味著兩端周分別進行加工、外部軸套、內部橡膠、橡膠內嵌的金屬圈,單純的工藝成本要遠高於一根光軸的價格。

如果僅僅從下擺臂基本功能的角度來看,車身和輪胎的傳力不需要這麼複雜,一根光軸又耐用、又便宜,因為鋼鐵不值錢,一套這玩意兒零件,光算五層不同材料的的製造工藝,應該就是一個光軸的好幾倍。我們一直崇尚重劍無鋒,化繁為簡,從功能角度來看,實現該功能最低成本、最簡單工藝是最好的設計。但顯然這個下擺臂設計是一個複雜的重活。

而美國網友從另外一個角度的解釋,我覺得可以為這個零件複雜找到依據:其實這零件設計成這樣,就是為了在出現撞擊的時候,薄弱的地方先開裂,讓輪胎斜著出去,不至於撞進駕駛艙,把前排的駕駛員和副駕駛擠上,也就是導向輪胎走向。

網友檢索的北美測試報告,昂科威撞擊的結果,薄弱環節斷開,車內假人的腿部沒有受傷。

汽車之家之前也上傳了這一碰撞視頻:2016款昂科威 25%碰撞測試

成績優秀 2016款昂科威 25%碰撞測試?

v.autohome.com.cn

這個角度來講,從邏輯上能站住腳,當然我們也可以看出撞擊的時候,下擺臂裂開了,而在中國,馬路的隔離墩、馬路牙子,隨意變道轉向的情況也多。所以一些其它行為,譬如撞到石墩子、車輛低速撞擊也可能出現了一些脫開的情況。

既然昂科威存在裂開的情況,中國地區已然召回,那除中國以外地區是否會跟進召回?

北美有條不成文規定,任何美系車企在海外進行召回動作,都需要5日內向NHTSA進行彙報,並考慮是否美國車輛有必要跟進,所以我們看到NHTSA網站其實早已經掛出了信息,通用在北美沒有召回的打算,並且認為車輛受到碰撞後即使下擺臂不脫落也可能造成變形或其他安全事故,而NHTSA也默認了這一舉措。

這就很奇怪了,花錢整這麼複雜的三段式下擺臂,最後為啥在中國召回在美國不召回?

我想應該至少有兩方面原因:

其一、美國是個車輪上的國家,安全法規及碰撞測試評定對於車輛設計優先考慮的「先保人後保車」。這一點在昂科威應對25%偏置碰撞而不採取常用的一體軸而選擇費時費力費錢的三段式分體軸得到了驗證。

其二、質檢總局正式官網公佈的召回備忘錄中都提及到收集到通用的下擺臂案件,均為有碰撞事故,不管是隔離墩還是兩車碰撞,尚未收到無碰撞的案例。去過北美的人大都知道即使紐約市中心的道路也是坑坑窪窪,更不用說他們高速,納稅人幾十年都捨不得修一次,如果車輛坑窪實驗通不過,那一定被罰到脫褲子,不過老美在交通事故上的界定非常明確,如果磕著撞著要麼走保險,要麼走官司,所以老美開車規規矩矩也不是什麼素質問題,關鍵還是法律制度。而國內輕微事故扯皮的事就不好說了。

至於當前時局下,這次召回有沒有更深層的原因就不得而知了。不過,從另外一個角度來講,作為世界產銷冠軍市場,通用對中國消費者此次如此大規模的召回,也給眾多車企釋放了一個信號,中國的汽車產品設計,真正需要汽車製造商,特別是合資汽車製造商、外資汽車製造商,能夠基於中國市場情況、消費者需求,法律法規給予更多的考量。


關於這件事情,十月份我在第一時間寫了文章,感興趣可以看一下。

通用車主不要慌,史上最大的一次召回,其實就這麼點事!

這幾天汽車圈最大的熱點應該就是通用集團的「史上最大範圍召回」事件了。

  • 這些車輛為什麼召回?
  • 召回涉及的是哪一零件?
  • 是否關乎行駛安全?
  • 若未及時召回日常該如何使用車輛?

以上這些問題,消費者一定看的一頭霧水。

我最近一直在關注這一事件,同時也和很多同行以及車主針對這一問題進行了深入交流,最重要的是,我真的活捉了一位斷軸的科魯茲車主。

所以,關於這一事件,4號技師翔子有幾句話要說,盡量用通俗的語言把這個事情說明白。

沒有耐心研究起因經過結果的小夥伴,可以直接翻到文末看結論。

↓↓↓

以下是國家市場監督管理總局的官方召迴文件。

  • 是不是嫌上面內容太複雜?
  • 那就直接給你們劃重點!!!
  • 圖片也給你們配上,省的你們找不到自己的車!

(一)2014年3月4日至2018年9月18日期間生產的部分2015至2019年款別克昂科威汽車,共計723,741輛;

(二)2015年3月13日至2018年9月18日期間生產的部分2016至2019年款別克威朗汽車,共計478,293輛;

(三)2015年8月6日至2018年9月18日期間生產的部分2016至2019年款別克威朗兩廂汽車,共計39,444輛;

(四)2014年9月24日至2017年9月29日期間生產的部分2015至2017年款別克全新英朗汽車,共計921,300輛;

(五)2015年10月26日至2018年9月18日期間生產的部分2017至2019年款別克全新一代君越汽車,共計211,288輛;

(六)2017年3月3日至2018年9月18日期間生產的部分2018至2019年款別克全新一代君威汽車,共計89,399輛;

(七)2016年11月1日至2018年6月4日期間生產的部分2017至2018年款別克VELITE 5汽車,共計2,394輛;

(八)2013年9月6日至2016年7月9日期間生產的部分2015至2016年款雪佛蘭新科魯茲汽車,共計87,806輛;

(九)2016年3月29日至2018年9月18日期間生產的部分2017至2019年款雪佛蘭全新科魯茲汽車,共計151,093輛;

(十)2016年9月21日至2018年9月18日期間生產的部分2017至2019年款雪佛蘭全新科魯茲兩廂汽車,共計4,859輛;

(十一)2016年2月29日至2018年3月27日期間生產的部分2017至2018年款雪佛蘭科沃茲汽車,共計276,150輛;

(十二)2016年9月5日至2018年9月18日期間生產的部分2018至2019年款雪佛蘭探界者汽車,共計98,037輛;

(十三)2015年10月8日至2018年9月18日期間生產的部分2016至2018年款雪佛蘭邁銳寶XL汽車,共計98,208輛;

(十四)2015年11月20日至2018年9月18日期間生產的部分2017至2019年款凱迪拉克XT5汽車,共計144,713輛;

在上圖中找到自己車型的你,,此刻是什麼心情呢?

  • 無法確定自己的車型是不是在召回範圍內怎麼辦?

有一個簡便方法:

由於這次涉及召回的車型都是通用集團這幾年的新平臺下的車型,通用集團2014年以後採用新平臺生產的所有前懸架採用麥弗遜結構的車型幾乎都需要召回!!!

所以,你應該理解這為什麼號稱是史上規模最大的一次召回了吧?因為前懸架使用麥弗結構車型太多了。

那麼這次召回到底涉及的是哪一部分?會有什麼樣的影響?

首先得從麥弗遜的結構講起。

麥弗遜之所以大範圍應用最主要的原因就是結構簡單不佔空間

  • 出問題的是哪個零件?

這要先從麥弗遜懸架的結構說起,見下圖。

麥弗遜的主要零件就是下擺臂(也叫控制臂)、羊角(也就是圖中的轉向節)、減震器。

這次出現安全隱患的零件就在下擺臂上,但是並不是下擺臂本身出問題,而是出在下擺臂固定插銷上。

傳統的下擺臂都用一體式螺栓或插銷固定在副車架(元寶梁)上。

通用集團這次召回的下擺臂固定銷沒有採用傳統的一體式的螺栓,而是採用了分體式插銷,這樣設計就不需要單獨設計吊耳了,在副車架上打兩個孔做好局部加強就能安裝了。

設計主要目的就是為了降低成本。

  • 這個東西為什麼會脫落,為什麼會斷?

道理很簡單,如果採用一體式插銷的話,想把插銷拉斷需要克服的是材料的拉伸強度,而分體式插銷只能靠襯套和插銷本身金屬的硬度保障相對位置,靠的是材料的屈服強度

這一設計,人為的把本該是一體的插銷斷開了。

  • 拉伸強度和屈服強度的差距有多大?

舉個例子就很容易理解了,一塊薄鐵皮,我們很容易就可以把它彎折,但是如果想把這塊鐵皮拉斷,幾乎是不可能完成的任務,這就是屈服強度和拉伸強度的差距。

所以這個插銷成了這套懸架系統的阿喀琉斯之踵。

  • 什麼情況下插銷會脫出?

我前面活捉的那位新科魯茲車主,他在行駛的過程中,為躲避障礙物,撞上了馬路牙子,造成輪胎爆胎,固定插銷脫落。

輪胎在那次撞擊中已經爆胎了,可見撞擊力度還是比較大的。

固定插銷在撞擊下從襯套裏脫出

據車主描述,他當時撞擊的馬路牙子大概這麼高,時速大概40公里左右。

↓↓↓

同時我也調查了一些類似案例,幾乎所有固定插銷脫落的案例中,都是由於車輪受到外力撞擊,或是快速行駛過程中突然壓到比較大的障礙物造成的脫落

正常行駛狀態下,插銷是不會脫落的。

通用再不靠譜,設計上也不可能這麼隨意的,那些宣稱自己激烈駕駛把插銷開斷的,或者宣稱自己一腳急剎插銷就斷的,我對此是持懷疑態度的,因為這不符合物理常識,一個車即使突破了物理極限,一定是輪胎先突破極限,輪胎突破了物理極限,力不會繼續加大,怎麼可能會把插銷開斷?

但是,當車輪發生撞擊的情況下,通用汽車採用分體銷固定的下擺臂會比其他車型更加容易脫落,這也是不爭的事實。

  • 結論:

車輪不受撞擊的情況下,插銷幾乎不可能脫落;車輪受到外力撞擊的情況下,插銷脫出造成下擺臂脫落的概率,比普通車型要大。

另外還有一點,考慮到插銷內部襯套為橡膠材質,後期車輛行駛里程較大後,橡膠會發生磨損老化,自由度增加,發生事故造成插銷脫落的概率理論上會加大。

  • 這次的召回方案是什麼?

其實從更穩妥的角度來講,將下擺臂分體式插銷更換為一體式是最完美的解決方案。

不過通用並沒有這麼做,它用了一個折中的方案,為下控制臂安裝集成式襯套,簡單來說就是在上面加了一個蓋子,也可以理解為在外面加了一根一體軸。

安裝了集成式襯套以後,撞擊後擺臂脫落的概率將大大減小。

簡單來說就是下圖所示,我們可以理解為把一體銷裝在了襯套外面,這種方案的強度應該會接近一體銷。

  • 總結
  1. 日常行駛狀態,即使未安裝召回零件,插銷脫落造成下擺臂脫落的概率也非常的低。
  2. 但要注意,不要加速衝過馬路牙子等凸起的障礙物,不只是通用集團的車,任何車都不推薦這麼開。
  3. 前輪受到來自車頭方向的縱向撞擊的情況下,下擺臂脫落概率還是非常大的。
  4. 如果已經完成召回,安裝了集成式襯套,那麼應該就沒什麼可擔心的了。

一句話總結,下擺臂不撞不會斷,但是撞擊後容易拋錨;召回後問題基本可以解決。

所以,通用車主們,不要恐慌,好好過節,該開車開車,該出門出門,等著10月20號開始正式召回。

就醬!

原鏈接在這裡:

4號技師 翔子:通用車主不要慌,史上最大的一次召回,其實就這麼點事!?

zhuanlan.zhihu.com圖標

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如果效果不好,再召回三百三十萬,就死了。


通常情況下,我們看到的99%以上的車型車軸都是使用一體式的結構,中央很粗的插銷是非常粗的,幾乎不會斷。而對於通用而言,通用把一根一體式的插銷變成了一個分體式的插銷。兩個單獨的插銷中間有縫隙,所以每次過減速帶或者顛簸的時候,它就會有衝擊,這個縫隙的衝擊會越來越大,衝擊載荷是普通載荷的好幾倍,甚至幾十倍的力量,所以時間長了就會出現斷軸了。


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