汽车时钟弹簧异响分析

柳行

(上汽通用东岳汽车有限公司，山东烟台 264006)



汽车时钟弹簧异响分析

柳行

(上汽通用东岳汽车有限公司，山东烟台 264006)

通过对时钟弹簧结构的分析，探索研究时钟弹簧在转向时产生异响的原因，并给出相应的解决方案，为工程技术人员提供参考。

汽车；时钟弹簧；异响分析

0　引言

时钟弹簧，又名旋转连接器，负责连接控制单元与驾驶员气囊以及喇叭等多个随方向盘转动的电子部件。由于时钟弹簧跟方向盘以及转向管柱等多个零部件装配组合在一起，在受到来自这些零部件的作用力时，自身跟这些零部件挤压，会产生碰撞，进而发出异响。这种异响虽然不会对驾驶安全有影响，但是会给驾驶员造成主观上的抱怨。文中以某几款量产多年的车型为例，从设计的角度分析转动方向盘时时钟弹簧异响产生的原因，并给出相应的解决方案。

1　时钟弹簧结构介绍

时钟弹簧通常由外接线束、定子、转子、套管、锁销以及扁线等几部分组成，如图1所示。

图1　时钟弹簧组成

根据车型及零件差异，通常情况下，定子上部有4个固定点将其固定在转向管柱的塑料支架上。其中套管和转子随方向盘转动而转动。扁线实际上就是时钟弹簧内部的线束，在随方向盘转动时，随方向盘的位置不同被松开或者拉紧。锁销仅仅用在时钟弹簧装车前，防止时钟弹簧转动偏离原始位置，在方向盘安装后即被拔掉。

2　时钟弹簧异响原因分析与解决方案

由于旋转部件本身就会有摩擦声，对于这种正常的摩擦声，作者不做探讨，只针对旋转过程中产生的异常声响。转向异响表现为：当驾驶员转动方向盘时，伴随有吱吱声，且多数情况下，这种吱吱声是在方向盘转动到某一角度时发生的。

异响主要由以下几个原因导致：

(1)偏心。这种情况通常是由于时钟弹簧固定点位置差异造成。上文提到，时钟弹簧定子有4个(因车型及零件本身差异，固定点数量及位置会有差异)，当这4个固定点不在同一平面、差距过大时，会产生偏心；另外，固定点的紧固扭矩以及安装过程也会对同心度有很大的影响。如图2所示，偏心会造成时钟弹簧自身定子和转子之间碰撞，产生异响。

解决方案：①调整时钟弹簧，保证固定点平面度，既要确认时钟弹簧本身，又要保证对手件相应固定点的平面度；②优化时钟弹簧内部结构，增强时钟弹簧承受偏心的能力；③多数情况下，重新安装问题便能解决；一般零件的平面度差异不会非常大，再次安装紧固时，如果注意扭矩及装配方式，异响会自行消失。

图2　偏心的影响

(2)扁线断裂。由于过度旋转，造成内部扁线打折(如图3(a)所示)甚至断裂，出现异响。这种情况在前期设计时一般都会考虑到，扁线的圈数通常要比方向盘的最大旋转圈数多0.5圈(如图3(b)所示)，保证方向盘在极限位置时，扁线仍有余量。但是由于设计缺陷或者零件本身质量问题，就有可能出现扁线打折或者断裂的情况。

图3　扁线严重打折与正常情况

解决方案：①这种问题伴随着功能问题，必须更换整个时钟弹簧；②前期设计一定要确认扁线与方向盘旋转圈数的匹配。

(3)刮擦声。在某一特定点发出刮擦声，这种情况一般是转子与定子或内部其他零件干涉剐蹭导致。比如：零件有毛刺，旋转时就会有规则的剐蹭声；扁线末端的插针端口盖板与转子摩擦发声，由于此盖板的高度已经超过转子与定子的间隙，旋转时必然会有剐蹭声，如图4所示。

图4　由于结构原因导致刮擦声及解决方案

解决方案：①设计上可以优化下结构，考虑取消或者优化无用的部件；②售后问题上，由于问题是在时钟弹簧内部，只能更换时钟弹簧。

(4)与对手件碰撞。带有ESP的车型，如果装配一个独立的转向角度传感器，这个零件通常会卡接在时钟弹簧的套管处，如果两个零件配合不好，也会产生碰撞异响。如图5所示，转向角度传感器通过4个卡扣卡在时钟弹簧上，在方向盘转动时，其中一个或者两个零件同时受到挤压，卡接处就会产生非正常碰撞产生的摩擦声。

图5　转向角度传感器与时钟弹簧的连接方式

解决方案：①通过设计优化，找到两个零部件的最佳配合点，这个配合点跟零件本身及装配环境有很大关系，有的主机厂采用松散的配合结构，而有的主机厂采用紧密的配合结构；②对于此类异响，后期可以通过在4个固定点增加毛毡的方式解决售后用户抱怨。

(5)被对手件挤压。受对手件挤压，导致时钟弹簧自身部件碰撞发声，这种碰撞经常发生在时钟弹簧自身的各个卡接点，见图6。

时钟弹簧本身各个部件之间的卡接点，比如套管和转子之间的卡接点，受外力作用，如果零件设计不够牢固，同样也会因碰撞产生非正常摩擦声。

解决方案：①优化模具，控制卡接点的卡接力度及卡接量；②可以考虑在前期设计时采用毛毡，隔绝异响的产生。

(6)相同材料的两个零件之间的摩擦声。单独提出这一点，是因为作者曾经做过试验，时钟弹簧的定子和转子，如果两个零件的材料相同，那么它们产生摩擦时的分贝要大于材料不同的两个零件摩擦声；当然，结果可能会因材料不同而有差异，但是对设计人员来说是有帮助的。

3　结束语

针对时钟弹簧转向异响，列举出了几个不同的原因及解决方案。当然，对不同结构的产品可能会有不同的原因及解决方案，但是对于类似结构，上面的几点分析对开发人员以及售后维修人员是有帮助的。

【1】徐灏．机械设计手册(第3册)[M]．2版.北京：机械工业出版社,2006．

Analysis of Vehicle SRC Noise

LIU Hang

(SAIC-GM Dongyue Motors Co.,Ltd.,Yantai Shandong 264006,China)

Through analyzing the structure of the steering roll connector, the causes of abnormal noise occurred in turning process of the steering roll connector were researched, corresponding solutions were given.It provides reference for engineers.

Vehicle; Steering roll connector; Abnormal noise analysis

2016-05-03

柳行(1985—)，男，本科，工程师，从事汽车开关类产品的设计发布工作。E-mail：hang_liu.sgmyt@saic-gm.com。

U463

B

1674-1986(2016)08-065-03