某車型轉(zhuǎn)向管柱異響的診斷分析

劉鵬

摘 要：針對某車型轉(zhuǎn)向管柱異響問題，通過對比分析產(chǎn)品設計結構差異并應用振動噪聲診斷技術解決產(chǎn)品結構性缺陷導致異響的問題。歸納總結振動噪聲診斷技術中的注意事項，為廣大工程技術人員提供借鑒

和參考。關鍵詞：振動噪聲；轉(zhuǎn)向管柱；結構分析

1 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量需求提升，汽車使用過程中產(chǎn)生的異響越來越多成為顧客抱怨的焦點。汽車廠商在整車 NVH研發(fā)中的投入越來越多，突出在整車安全舒適方面的競爭力，贏得客戶的忠誠和青睞。整車制造部門在整車產(chǎn)品振動噪聲方面的檢測力度越來越大，嚴把質(zhì)量關防止缺陷逃逸。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)某車型轉(zhuǎn)向管柱在振動噪聲測試路段異響比例高達 3%，影響了該車型質(zhì)量指標同時造成大量返修浪費。針對該問題應用振動噪聲診斷技術結合產(chǎn)品結構差異分析法查找出異響發(fā)生的根本原因改進轉(zhuǎn)向立柱產(chǎn)品中工藝缺陷，從根本上解決該問題。

2 轉(zhuǎn)向管柱結構及作用

轉(zhuǎn)向管柱是轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向助力輔助裝置、方向盤調(diào)節(jié)鎖止機構和方向盤鎖止機構的承載體（見圖 1所示）。轉(zhuǎn)向管柱同時擔負著車輛碰撞時對駕駛員保護和能量吸收的作用。

3 轉(zhuǎn)向管柱異響問題概述

整車性能檢測員在駕駛車輛在振動噪聲帶進行路試時發(fā)現(xiàn)位于駕駛員側(cè)儀表板下方發(fā)出“叮叮”的響聲。部分車輛在平直路面遇到小幅度的起伏或輕微轉(zhuǎn)動并回正方向盤時會發(fā)出同樣的聲音。并且該異響僅發(fā)生在某車型的一種配置上。

4 轉(zhuǎn)向管柱振動噪聲源查找及驗證

4.1 噪聲動態(tài)再現(xiàn)試驗：

駕駛故障車輛經(jīng)過振動噪聲帶時在搓板路段及比例時路段異響最為明顯。在結構規(guī)則的搓板路低速行駛發(fā)現(xiàn)車輪每受到一次沖擊后管柱便會產(chǎn)生一聲“叮”的異響。通過觀察和觸摸檢查方向盤，車輪在受到一次沖擊后會發(fā)生車身左右方向的振動。據(jù)此推測左右方向的振動可能是觸發(fā)管柱異響的原因。

4.2 噪聲靜態(tài)再現(xiàn)試驗

在車輛靜止狀態(tài)下左右搖動方向盤，會偶爾出現(xiàn)“叮”的一聲，經(jīng)過不斷摸索發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)向管柱徑向施加一個向左或向右的力便可觸發(fā)異響，而且發(fā)生在施加力后慢慢放松的過程中。并使用噪聲聽診器鎖定異響位置位于方向盤鎖止機構與轉(zhuǎn)向助力機構之間。

4.3 助力轉(zhuǎn)向機構結構差異分析

對比分析兩種型號助力轉(zhuǎn)向機構共發(fā)現(xiàn) 4處差異點（見表 1所示）

綜合振動噪聲聽診器定位位置和產(chǎn)品結構差異位置鎖定異響源可能位于轉(zhuǎn)向立柱調(diào)節(jié)鎖止機構和轉(zhuǎn)向管柱裝飾蓋安裝支架。而發(fā)生異響的助力轉(zhuǎn)向機構的裝飾蓋支架焊接在立柱調(diào)節(jié)鎖止機構中焊接塊上可以視為轉(zhuǎn)向管柱鎖止機構的組成部分。故異響的產(chǎn)生位置位于轉(zhuǎn)向管柱鎖止機構內(nèi)。

再次對車輛進行多次路試發(fā)現(xiàn)通過轉(zhuǎn)向管柱調(diào)節(jié)手柄改變轉(zhuǎn)向管柱鎖止機構松緊狀態(tài)能夠控制異響的產(chǎn)生，因此證實了上述的猜想。

4.4 轉(zhuǎn)向管柱鎖止機構差異分析

對比分析兩種型號轉(zhuǎn)向管柱鎖止機構發(fā)現(xiàn)兩者在焊接塊結構存在明顯差異（見表 2）

通過對比分析兩種焊接塊的結構發(fā)現(xiàn)，助力轉(zhuǎn)向機構 A中的焊接塊存在受力易變形的缺點：焊接塊呈 U型結構且頂部寬度過窄在受到擠壓時容易變形；焊接塊與管柱設計中存在 0.5mm間隙且焊點位于剛度較高的 U型底部，而剛度較弱的頂部缺少焊點。

4.5 靜態(tài)驗證

拆除轉(zhuǎn)向管柱鎖止機構中的彈簧、螺桿、螺母、調(diào)節(jié)手柄排除這些零部件的可能性。重復上述異響靜態(tài)再現(xiàn)試驗和轉(zhuǎn)向管柱的重裝試驗異響能夠重現(xiàn)，由此證實可上述轉(zhuǎn)向管柱鎖止機構差異分析的推測。

序號 差異位置 助力轉(zhuǎn)向機構 A 助力轉(zhuǎn)向機構 B

1 方向盤鎖止機構（圖2 ①） 電子鎖（質(zhì)量大） 機械鎖（質(zhì)量小）

2 方向盤鎖止機構處的管柱外徑（圖2 ②） 25.4mm 23.5mm

3 轉(zhuǎn)向管柱調(diào)節(jié)鎖止機構支架的長度 （圖2 ③） 89.5mm 79.5mm

4 轉(zhuǎn)向管柱裝飾蓋安裝支架 （圖2 ⑤） U型與管柱焊接塊焊接 L型與管柱直接焊接

4.6 動態(tài)驗證

經(jīng)過對轉(zhuǎn)向管柱鎖止機構差異分析可有兩種解決方案：

（1）助力轉(zhuǎn)向機構 A管柱焊接塊的結構使頂部寬度增加，加強剛度；

（2）在焊接塊上方增加四個焊點，加強剛度。

為了便于問題的驗證，采用第 2種解決方案。并對 10臺故障車進行實車動態(tài)驗證并且完全能夠消除異響。

（3）依據(jù)第 2種解決方案改進工藝，斷點后零件批量裝車 1000臺，無故障車輛。故障率降低為 0%。

5 總結

振動噪聲的診斷重點在于故障的再現(xiàn)，振動噪聲再現(xiàn)試驗可分為動態(tài)再現(xiàn)試驗和靜態(tài)再現(xiàn)試驗。靜態(tài)再現(xiàn)試驗對于故障位置的定位有

重要意義，它幫助工程技術人員簡化振動噪聲的觸發(fā)狀態(tài)并便于工程技術人員進行受力分析表2 焊接塊結構差異點及傳導分析。動態(tài)再現(xiàn)試驗可以在一定程度下轉(zhuǎn)化為靜態(tài)再現(xiàn)試驗，這一轉(zhuǎn)化過程需要運用傾聽、觀察、觸摸等手段去探測振動噪聲觸發(fā)狀態(tài)。

對于某種單一型號的零件出現(xiàn)振動噪聲問題時可以采用產(chǎn)品結構差異分析找出異同點，針對不同點開展試驗驗證。通過這種方法能夠有的放矢，提高該種類型問題解決進度。

本文通過動靜態(tài)再現(xiàn)試驗結合產(chǎn)品結構差異分析法解決一例轉(zhuǎn)向管柱異響問題，希望能夠為工程技術人員提供一些問題解決思路。