某種轉向異響原因分析及改進探討

皮秋生

摘 要：轉向系統是車輛重要的部件組成，其控制著車輛的行駛方向。轉向系統也是車輛重要的安全部件，其可靠性關系著駕駛員的生命安全。整個轉向系統存在多處運動副，組成運動副之間的零件存在相對運動。在駕駛車輛的過程中，由于某種原因，轉向系統可能會出現各種異響。本文介紹了某型車輛在轉向出現某種異響時，通過大量的原因排查，找出了故障的原因，給出了故障的整改方法，總結了一些分析經驗，為以后出現的轉向異響提供參考。

關鍵詞：轉向系統;轉向異響;改進探討

0 引言

轉向系統是車輛非常重要的人機交互系統，其直接關系到車輛的駕駛安全性，操控性。當出現轉向異響時，務必排查并鎖定異響源，找出異響原因，針對故障原因進行有效的改進及驗證，確保轉向系統的安全可靠。

1 轉向異響現象

某車型轉向為C-EPS轉向助力系統，其在進行第一輪樣車試裝時，車輛下線并在試驗場內行駛了幾百公里，駕駛員反饋出現了轉向異響，異響現象為轉向換向時發出砰砰的聲音，根據異響現象初步分析為間隙產生的金屬碰撞聲。根據經驗對可能出現松曠的連接點進行了排查，未發現異常。

2 異響原因排查

為鎖定異響源，對轉向傳動路徑逐一斷開排查。（1）斷開左邊轉向橫拉桿球頭，打方向異響仍然存在;（2）繼續斷開右拉桿球頭，繼續打方向，異響仍然存在，但聲音變小;（3）斷開轉向中間軸與轉向器輸入軸安裝點，打方向，存在異響，但聲音變微弱;（4）繼續斷開中間軸上點，異響存在并無變化。初步判斷異響源為轉向管柱。

拆下故障件進行臺架測試，異響復現，并在增加負載后異響變大。且根據異響時伴隨的震動判斷為渦輪蝸桿位置。拆下渦輪蓋板，發現轉向換向時，渦輪與齒輪軸之間的轉動存在遲滯，即有間隙。如圖2所示。渦輪與齒輪軸之間為齒形過盈配合，但故障件存在間隙，導致轉向換向時，助力電機帶動渦輪換向時碰撞齒輪軸產生異響。

3 異響原因分析

針對異響問題，從人、機、料、法、環、測幾個方面來查找原因。

人：齒輪軸與渦輪在進行壓裝裝配工藝時，只對壓裝力的下限值進行的監控，而未監控壓裝力的上限值，如圖3所示。該過程可能會出現壓裝件傾斜被強制安裝，壓裝力偏大但未監控，而傾斜裝配并未使蝸輪齒輪軸之間充分過盈配合，導致使用一段時間后出現松曠。

機：渦輪齒輪軸壓裝設備垂直固定工裝設計不合理，如圖4所示，現有工裝設備無法保證蝸輪齒輪軸壓裝時上、下同心定位要求，無足夠同心定位導向基礎上，渦輪與齒輪軸壓配前很容易放傾斜。

料：渦輪鋼芯材料為40Cr，零件需做調制處理，其硬度要求為HRC20～28。對故障件及同批次件檢測其硬度如下：

以上數據可知，故障件材料硬度滿足設計要求。

法：由上述可知，壓裝工藝監控存在缺陷，壓裝力的檢測方法只關注了最小壓裝力，而未對過大的壓裝力監測。同時，壓裝對中工裝設計不合理，工裝并不能保證齒輪軸與渦輪之間完全垂直，有壓裝偏離的風險。

同時對故障批次件及圖紙檢查發現，齒輪軸并未設計壓裝的導向結構，零件的結構設計存在缺陷，如圖5所示。

環：生產質量管理不嚴謹，工藝及質量管控驗證不充分，生產環節規劃存在缺陷。

測：壓裝件總成每批次需進行首末件抽檢，抽檢力矩270 Nm，抽檢件報廢處理，故障件批次零件按要求進行，檢測未出現異常。如圖6所示。

通過如上各方面的調查和分析，對引起故障的原因總結如下圖7所示。

通過以上分析可知，本次齒輪軸與渦輪松動導致的異響主要出在壓裝工序，包括壓裝力監測不到位，齒輪軸導向設計不合理，對中工裝設計缺陷。

4 問題整改

對于上述分析的故障原因，采取有針對性的整改方案。主要如下：

（1）更改齒輪軸設計，在齒輪軸與渦輪配合位置增加導向面設計。如圖8所示。

（2）壓裝機增加壓裝力上限值監測，如超過設定值，則報警并停止壓裝。

（3）優化壓裝定位工裝，確保齒輪軸與渦輪對正準確。

（4）除首末件進行破壞性抽檢外，增加設計負載的1.5倍扭矩常規檢查。

最后，上述措施改進落實后，抽取幾套改后的樣件進行臺架耐久試驗，重點考察扭轉耐久，檢驗齒輪軸與渦輪的耐久性能并驗證改進措施是否有效。

5 總結

本文主要是針對出現換向異響，通過聲源的查找，相關件的排除來鎖定故障源。針對故障源，從其全工藝鏈，按照人、機、料、法、環、測的分析方法，找出引起故障產生的環節，針對缺陷環節，采取有針對性的改善措施，并抽取改善后的樣件，通過臺架驗證改善的效果，從而達到問題解決的閉環效果。

參考文獻：

[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.5.

[2]劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2001.

[3]吉林工業大學汽車教研室.汽車設計[M].機械工業出版社，1981.