搓板路方向盘打手原因分析及对策

傅丽华



搓板路方向盘打手原因分析及对策

傅丽华

（江铃控股有限公司开发中心底盘部，江西 南昌 330000）

文章通过对车辆在搓板路出现的方向盘打手问题原因分析，传递路径深层次剖析，提出优化设计方案，并对优化后方案在整车上进行试验验证，通过客观测试和主观评价达到最佳的整改效果。

搓板路；方向盘打手；nibble模态；优化

前言

随着国内汽车市场快速增加，汽车已经成为大众消费品，用户对车辆安全及驾驶舒适性关注日益提高。转向系统是汽车关键系统之一，不再仅仅是提供转向的最基本功能，用户对转向安全、转向轻便性及转向操纵舒适性能要求也越来越高，也给主机厂带来压力和挑战。转向系统开发通常根据已有的设计经验、对标标杆车型及联合供应商资源共同开发，经过仿真分析、DV、PV试验、整车可靠性路试等一系列试验验证。本文对某款SUV车型EPS在设计验证阶段整车路试出现搓板路方向盘打手问题进行分析。

1 方向打手现象原因分析

1.1 方向盘打手现象

车辆以特定车速通过搓板路，方向盘出现小幅度高频的切向往复运动，伴随方向盘的手力增大。

1.2 方向盘打手原因分析

按特定速度通过搓板路，采集扭矩信号和助力电流，通过对采集数据分析助力电流随着扭矩信号的变化而变化，一直有助力，但在异常发生时传感器扭矩电压信号和助力电流有明显变大现象。如图1：

图1

对故障车进行NVH测试，分别在方向盘12点为位置和摆臂上布置传感器，通过扫频加速测试，对采集的数据分析搓板路激励频率约为13~18HZ，在此频率下摆臂Z方向和方向盘Y向存在抖动，且方向盘抖动更大，图2为摆臂Z方向抖动，图3为方向盘Y向抖动，红色区域表示方向盘打手明显。

图2

图3

对该车型转向系统模态分析发现转向管柱在15HZ附近存在较大的激励nibble模态，车辆以特定的速度通过搓板路，路面的激励通过车轮、摆臂及转向传动杆系传动到方向盘，此时路面激励频率刚好与转向管柱本身的nibble模态相合，而悬架内部杆系、转向传动杆系未有效的衰减，ECU软件未进行有效抑制，从而激起了转向管柱的nibble模态导致共振，即出现方向盘打手现象。

治疗后12个月，A组患者无效、有效、显效例数分别为13例、20例、17例，有效率为74.0%(37/50)，B组患者有效、显效例数分别为25例、25例，有效率为100.0%(50/50)，两组间有效率比较，差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后6、12个月，B组患者左室舒张末径、左室收缩末径均低于治疗前，且B组低于A组，差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后6、12个月，两组患者6 min步行距离、左室射血分数均高于治疗前，且B组高于A组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

3.1 微波消融术后细胞与组织的病理变化 微波在生物组织中传播并导致组织与细胞内部生热是微波消融治疗肿瘤的基本机制。迅速而剧烈的升温致细胞快速失活，发生不可逆损伤，继发坏死过程。在坏死的早期阶段如微波消融术后即刻，细胞呈凝固性失活状态，坏死尚未开始，此时细胞形态可无改变；细胞死亡数小时至 10 h 后逐渐出现核固缩、核碎裂、核溶解、细胞质嗜酸性及间质崩解等坏死的形态学改变。研究发现，活体猪肝脏在微波消融后 2～5 d，出现大片细胞坏死，坏死周围组织充血、水肿，炎症细胞浸润逐渐增多；7～10 d 坏

2 解决措施

基于上述分析，从振动的源头、振动的传递路径等方面入手，振动的源头是路面的激励，因路面及车速无法改变，本文主要从振动传递路径过程中进行优化予以改善方向盘打手。

该车型麦弗逊独立悬架，其结构形式如图4，包含副车架总成、转向器总成、转向管柱总成、前支柱总成、前制动器总等。

图4

2.1 对前下摆臂结构优化

图5

前下摆臂总成通过前、后衬套总成与副车架弹性连接，车轮总成在受到路面冲击时前后衬套布置能够对车轮在粗糙路面行驶时振动所产生能量合理分配及吸收。前衬套纵向布置，后衬套其垂向布置且含空心结构和实心结构两部分，实心结构指向球头销中心。改进措施对后衬套布置进行优化，将空心结构沿衬套轴线顺时针旋转90°，使空心结构指向球头销中心，即车轮中心，起到抑制车轮在搓板路面绕摆臂衬套轴中心往复高频小幅振动，明显改善方向盘打手问题。

2.2 转向器与副车加采用两点安装

转向器与副车加采用两点安装，转向器安装座带衬套，采用柔性连接，通过降低安装座衬套硬度，硬度（邵氏A）由78改为70，通过硬度降低衰减车轮传递到转向管柱的激励，在搓板路上验证方向盘打手有改善。

图6

2.3 该车型采用电动助力转向

对电动转向ECU标定参数优化，在对应的车速下的微分和阻尼调整，微分由110调整为130，阻尼由20调整为40，通过微分和阻尼调整降低路面激励，在搓板路上验证方向盘打手有改善。

2.4 转向管柱助力机械零件包含、涡轮、涡杆、扭杆、输入轴、输出轴

扭杆通过压力机压入输入轴，与输入轴过盈配合。电动转向工作原理是方向盘转动通过转向上轴传递给输入轴（扭杆），扭矩传感器根据扭杆的变形量计算出转向扭矩并输入ECU，ECU控制电机，提供助力扭矩到涡杆、涡轮组件，最后涡杆驱动涡轮，涡轮带动输出轴实现助力输出。

半夜刚过，警察小哥靠在门边坐下，跟我分了新一天烟的份额。抽完了他说女朋友跟他分手了，可他还保持着那个习惯。他说我已经想不起她的样子了，习惯真是可怕的东西。

扭杆刚度大小影响转向响应灵敏度，对标其他类似产品，改进措施提高扭杆刚度，扭杆刚度由2.46Nm/°增加至2.8Nm/°，扭杆刚度增大可以降低对路面的响应灵敏度，在搓板路上验证方向盘打手有明显改善。

图7

3 方案验证及实施

实车分别对以上4项整改措施进行验证，其中2.1、2.4改善明显，2.2、2.3有一定的改善，增大扭杆刚度因投入成本及工程化较难实现未实施，作为储备方案。将前3项改进措施一同在实车验证，主观评价转向各项性能可接受，并对验证车扫频加速测试，测试结果如图8，从测试数据分析方向盘未出现打手。

将上述前3项整改措施搭载整车可靠性路试，未出现异常，最终实施2.1、2.2、2.3整改措施。

现实生活中，与女司机被污名化类似的，还有“老人变坏了”或是“坏人变老了”的说法。与“女司机”相似的是，“老坏人”或“坏老人”之说也完全没有大数据的支撑。笔者长期观察发现，从“扎堆过马路”到自助餐的浪费，各个年龄段都大有人在，至于“碰瓷”和“霸座”，当然多是年龄较大者，但把各类违法行为或不道德行为做一个年龄分组，会发现不同行为中的年龄比例虽有所不同，但整体上不会支撑一些人对老龄群体的非议和责难。

图8

4 结束语

本文主要从搓板路方向盘打手原因及传递路径优化进行论述，对各项改进措施实车验证，通过客观测试和主观评价对比，有效解决搓板路方向盘打手问题，提升车辆转向安全和驾驶舒适性能。

参考文献

[1] 王宵峰.汽车底盘设计[M].清华大学出版社,2010.4.

[2] 宇野高明.汽车行驶性能和底盘机构[M]. 1994.8.

[3] 王宵峰.汽车悬架和转向系统设计[M].清华大学出版社,2015.12.

Reasons analysis and countermeasures of the steering wheel hitman on the road

Fu Lihua

( Jiangling Holdings Co., Ltd. Development Center Bottom Division, Jiangxi Nanchang 330000 )

Abstract: This paper analyzes the causes of steering wheel hitters problem in the vehicle, analyzes the transmission path deeply, puts forward the optimized design scheme, and tests and verifies the optimized scheme on the vehicle. Through objective testing and subjective evaluation to achieve the best corrective effect.

Keywords: rubbing board road; Steering wheel hitman; Nibble mode; optimization

CLC NO.: U467

Document Code: B

Article ID:1671-7988(2018)21-51-03

中图分类号：U467

文献标识码：B

文章编号：1671-7988(2018)21-51-03

作者简介：傅丽华（1982-）女，江西吉安，学士，汽车工程师。研究方向：汽车底盘转向系统开发。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.018