前 言
特斯拉由于其三电方面的特性迎合了当前智能应用,类似一座可以移动的手机,给大家带来了很好的用户体验。特斯拉在智能驾驶、热管理系统、电池设计、甚至目前MODEL 3的碰撞安全设计方面都有很好的口碑。
大家也都知道特斯拉在机械匹配方面延续了美国汽车的一些特点,特别是门缝的宽度匹配较差等显而易见的问题。当然,这些问题容易被一些电子电器高大上的有点掩盖,大家都容易忽略。
前阶段螺丝君研究院发布了“转向助力螺栓存在断裂风险,Tesla召回1.5万辆Model X" 和 “特斯拉因转向助力螺栓召回的可能性分析”2篇文章,引起业界极大的关注和讨论。
应不少粉丝的要求,今天我们不说特斯拉的优点,专门给特斯拉找找茬,本文主要针对特斯拉的紧固件设计、装配方面进行分析,看看特斯拉处于什么样的水平。
案例提出
01半轴中心螺母防松设计
半轴中心螺母拧紧扭矩205Nm,半轴螺母为M22,带一个齿形垫圈。该齿形垫圈也叫NORD LOCK, DICS LOCK, HEICO LOCK等,主要用途起到很好的防松作用。
特斯拉MODEL X维修手册中指出拧紧半轴螺母的拧紧扭矩为205Nm,这个扭矩也是目前很多车型用的装配扭矩。大家看看这个半轴螺母长得什么样子,如图1/2/3。
图4是特斯拉的维保说明书,这种垫圈的防松效果较好,但是,价格非常高,在乘用车中很小见到。从这点来看特斯拉的用料还是比较足,没有偷工减料。
但另一方面正是因为这个垫圈要起到防松作用对垫圈使用部位材料的硬度提出了一定的要求,垫圈的硬度≥465HV1。
此处是安装于轴承内圈中,一般轴承内圈的材料为100Cr6,热处理后硬度为HRC62±2(有说HRC61-64),因此轴承的硬度远远超过垫圈的硬度,这样垫圈在拧紧后齿形就不能很好的压入到轴承中,防松效果会大打折扣。
由此可见,此处采用这种防松垫圈的设计还是值得商榷的。
图1
图2
图3
图4
02稳定杆连杆螺母拧紧
稳定杆连杆拧紧稳定杆连杆拧紧扭矩为70Nm,比正常M10-10.9螺栓要大。此处可以认为特斯拉经过了详细的拧紧工艺试验,按照实际零件的摩擦系数,表面状态等情况进行试验分析后确定。如图5/6/7。
从另一个方面来说,大家都知道大众等传统主机厂的螺栓拧紧正常情况下,如果是扭矩法拧紧各个点基本上都是采用标准化的拧紧扭矩,没有很大的差别。
主要是因为紧固件对摩擦系数进行了很好的控制要求,也不至于安装时候造成混淆,比较容易安装防错。
图5
图6
图7
03前制动钳安装到转向节
前制动钳安装螺栓(如图8/9)拧紧扭矩要求120Nm。M12拧紧到120Nm比正常要求高。
同样一个M12规格的螺栓,轴承与转向节安装螺栓拧紧扭矩设计为90Nm,比正常的M12螺栓偏低。分析此处设计拧紧扭矩比较低的原因是应该考虑压溃的影响。
由此可见,特斯拉对于同样规格的螺栓连接,拧紧扭矩设计是存在差别,不便于很好的控制拧紧扭矩和防错。
图8
图9
图10
图11
图12
图13
04连杆到控制臂和转向节
连杆到控制臂和到转向节安装点(如图14/15/16/17)都是M12螺栓,拧紧扭矩为130Nm,扭矩比正常偏高。对于M12的螺栓拧紧到如此高的扭矩会存在一定的拧断风险。
如果此处认为需要较高的预紧力才能满足外部载荷要求,可以考虑用扭矩转角法拧紧到屈服的状态。这样预紧力会更大,而且预紧力能够更加稳定,同时,拧紧时不会有拧断的风险。
图14
图15
图16
图17
05
后半轴螺母拧紧
后半轴螺母安装点(图18/19)245Nm,与前轴205Nm不一样。分析主要是应该传递的动力不一致。同样规格的螺母,前后半轴拧紧扭矩应该保持一致为好,否则,也会引起导致安装混乱,增加防错成本。
图18
图19
06
总 结
从以上特斯拉拧紧的特点来看:
- 每个连接点都会根据此处接头的受力,进行拧紧试验或计算,确定合适拧紧扭矩,而不是完全充分利用这个螺栓的强度。
- 有些设计不甚合理,例如,半轴螺母连接处采用防松垫圈,但是,此处轴承的硬度较大,实际是不太适合用这个高成本的防松垫圈,如果使用防松效果也会大打折扣。
- 不同部位的相同规格螺栓、螺母,采用的拧紧扭矩不一致,这样容易造成安装防错的成本增加。
- 很少发现有采用扭矩转角法的拧紧工艺。有些部位与相同重量对标车型相比,拧紧扭矩偏低。
特斯拉已经上市不长时间,也出现了诸如转向机螺栓问题召回的情况,同时,也出现了控制臂球销断裂的问题,因此,在经过长时间检验后,特斯拉的连接部位是否能够经受的住各种路面(如山区路面等)的考验,还是一个未知数。
也许目前阶段所有的车型都是应用于城市路面,没有很大的恶劣工况,连接部位没有发生相关问题。但是,在各种工况充分运行后(尤其是山区长期运行,各种工况施加后),连接点是否还能充分的安全可靠,还是需要时间来进行检验。
以上就是对特斯拉车型从紧固件设计装配细节来发现的一些问题,仅供业界参考和借鉴;不足之处,欢迎大家留言或进群讨论。
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