某SUV车方向盘角振动的分析

2018-03-20沈亮方滨

汽车实用技术 2018年5期

沈亮，方滨

（江铃汽车股份有限公司，江西南昌 330052）

前言

近年来，随着我国经济总量的不断增长，汽车保有量在逐渐增多，汽车将变得越来越普及，消费者也越来越重视汽车的品质和安全。其中方向盘角振动是样车开发阶段常见的振动问题，甚至会影响驾驶员的舒适性和行车安全[1-2]。当汽车在高速公路上高速行驶时（车速通常在 100-120km/h区间），方向盘不免会产生些振动。但当这些振动过于强烈时，则会引起司机的强调抱怨和驾驶不适。本文就某SUV车型出现的方向盘角振动（Nibble）问题，详细展示了一个具体的分析案例。

1 主观与客观评价试验

通过在转向节臂球头和方向盘上安装传感器进行振动信号的采集，并由有驾驶经验的试验工程师驾驶该款SUV在不同车速下进行对方向盘角振动的主观评价。如图1、图2所示。

图1 转向节球头测点

图2 方向盘测点

1.1 主观评价

车辆在平坦路面高速行驶（90-120km/h）时方向盘有明显角振动（称为Nibble）。在大颠簸路面上行驶（30-80km/h）时，车轮跳动引起的方向盘振动响应偏大（称为 Wheel Fight）。未察觉‘前轮摆振’的典型现象（即车轮摆动导致车辆蛇形，车头摇摆等）。总之，方向盘角振动有两个现象（Nibble和Wheel Fight），但前轮摆振没有明显迹象。

1.2 客观测量（90-120km/h）

通过转向节臂球头测量数据可以得知，Y向（红色）无突出波峰，即车轮无明显摆振（如图3所示）。方向盘切向测量数据在车轮旋转频率处有明显波峰，即对应有Nibble的存在（如图4所示）。印证了试验工程师主观判断评价的正确性，且转向管柱把从方向机传来的随机振动放大较多，是方向盘响应过大的根源。

图3 转向节臂球头测量数据

图4 方向盘切向测量数据

2 转向管柱各分段角振动传递特性测量

通过在转向管柱各分段部位处布置传感器，如图5所示。来测量转向管柱各分段部位的振动传递特性，其中管柱各处传递函数统一修正到方向盘半径处，如图6所示。

从图6可以得出，在5-10Hz之间，P5点的传递函数明显低于SW，又明显高于其它点，说明P5与SW之间有明显相对运动，P5与 P4及以下点也有明显相对运动。在 13Hz附近，P2 和P3都较平坦，但两侧的点P1和P4有鼓包，说明P1、P4与马蹄形连接柱有相对运动。所以首先关注SW与P5之间的连接刚度，刚度提高有助于降低方向盘角振动放大效应（Wheel Fight）。其次关注P5与P4之间的连接刚度，刚度提高也有助于降低方向盘角振动放大效应（Wheel Fight）。上述两处如有改进，对13Hz附近的放大效应（Nibble）会有所压制。若有需要，再关注 P3上面的滑动花键，以及P1处的联轴节及以下的机构刚度、阻尼。