汽车转向管柱异响问题探讨

2020-04-20谭建

时代汽车 2020年1期

关键词：异响

谭建

摘要：某车型在整车试验中出现的转向系统传来的“嘚嘚”异响声。针对此问题，本文从问题确认分析、受力分析、制造过程确认、改进验证等方面进行阐述探讨。介绍此问题的解决思路和方法。并给出了改进和控制措施建议。

关键词：转向管柱;异响;脱落

驾驶员通过方向盘直接控制车辆进行转向，因此转向系统引起的异响与振动会直接传递给驾驶员，影响驾驶员的驾驶舒适性。所以，转向系统在车辆行驶过程中不能发出干扰驾驶员的振动与异响[1]。某车型在开发时，发现在坏路试验中从转向系统传来“嘚嘚”异响。本文针对此问题开展问题解决及验证。

1 问题确认

该车型转向系统采用管柱式电动助力转向系统，其结构包括转向器总成、转向中间轴和转向管柱总成几大部分组成。见图1所示。对转向异响故障车的进行故障初步排查。分别对转向管柱、转向器、转向中间轴进行逐一拆解试验排查，发现转向管柱的关联性最大。拆开故障车，发现转向管柱上安装支架上的镶块均有松脱现象。

找6台正常车并拆下其转向管柱，并与此6台故障车的转向管柱（镶块脱落）进行互换。换装结果：发现原正常车发生异响，原故障车则均无异响。

注：表1中车辆编号的状态对应所在行（转向管柱）和列（车辆）。

从以上可知，转向异响的来源是转向管柱上支架镶块松脱引起。后续分析原因、改进将围绕转向管柱镶块脱落进行。

2 原因分析

2.1 转向管柱受力分析

首先对转向管柱工作产生力对仪表支架、管柱及镶块等受力进行分析。

①打方向时减速机构（电机总成）壳体由仪表支架平衡，支架承受力偶矩63N.m（手力+助力）。

②转向管柱上半管依靠轴承支承，并不承受转向扭矩。但是仪表支架受到力偶矩后扭曲变形，迫使整个管柱总成摆动。

③镶块与管柱上支架依靠注塑粘连，管柱上支架随管柱总成摆动，试图摆脱镶块而松动（图3）。

CAE分析结果：

①仪表台支架扭曲变形，迫使管柱总成随之摆动。

②如果无注塑粘连，支架相对镶块窜动0.43mm。

通过以上受力分析得出，在此设计中仪表支架刚不足，在操纵转向时有可能导致镶块脱落，继而产生转向异响。

2.2 制造过程分析

在转向管柱总成时，转向管柱的角度调节手柄的一般要求保持锁紧状态。在装配过程中供应商均要求将调节手柄保持锁紧状态，保证管柱安装螺栓打紧时对镶块产生的力就是最终所受到的力。如果某个过程中将手柄打开，那在打紧螺栓后再锁紧手柄，会对镶块产生额外的附加力，可能导致镶块载荷过大对镶块不利。经过在车间对转向管柱及仪表支架部装线进行跟踪调查，总装车间装配工序如下：

从以上装配工艺中可以发现，实际装配过程中已经松开调节手柄。在打緊上螺栓前手柄是松开状态，打紧后再次锁紧。这对镶块产生额外附加力（图4）。

2.3 零件状态确认

2.3.1 仪表支架状态确认

对故障车进行拆卸转向管柱，然后调查与转向管柱匹配的仪表支架上安装孔面的状态。同时在库房随机抽取9件仪表支架进行调查确认。发现存在不同程度的焊渣、凸起、凹陷缺陷，仪表支架安装表面质量存在问题。

对仪表支架上转向管柱安装上支架进行尺寸检测，结果显示尺寸符合设计要求。

2.3.2 镶块脱出力确认

管柱上支架的镶块如果制造脱出力偏小，将会直接导致脱落及异响。在车间随机抽取10件已经注塑完成的带镶块的转向管柱上支架，在实验室镶块进行脱出力试验。固定上支架，两侧镶块同时施加脱出方向的力，直至镶块脱出为止。同时记录设备施加的力值。

随机抽取的样件镶块最大脱出力测试结果如表2）：

该车型设计最大脱出力为890N-2450N。实测10件支架的脱出力均满足设计要求。

3 整改方案

3.1 仪表支架改进

针对仪表支架上转向管柱安装支架刚度不足问题，改进支架结构。措施包括：增加盖板，改进增加支架板焊缝，取消减重孔改进板件设计。