某車型轉(zhuǎn)向管柱異響的診斷分析

劉鵬

摘 要：針對(duì)某車型轉(zhuǎn)向管柱異響問題，通過對(duì)比分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)差異并應(yīng)用振動(dòng)噪聲診斷技術(shù)解決產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性缺陷導(dǎo)致異響的問題。歸納總結(jié)振動(dòng)噪聲診斷技術(shù)中的注意事項(xiàng)，為廣大工程技術(shù)人員提供借鑒

和參考。關(guān)鍵詞：振動(dòng)噪聲；轉(zhuǎn)向管柱；結(jié)構(gòu)分析

1 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)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(diǎn)。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(jìng)爭(zhēng)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(dòng)噪聲方面的檢測(cè)力度越來越大，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)防止缺陷逃逸。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)某車型轉(zhuǎn)向管柱在振動(dòng)噪聲測(cè)試路段異響比例高達(dá) 3%，影響了該車型質(zhì)量指標(biāo)同時(shí)造成大量返修浪費(fèi)。針對(duì)該問題應(yīng)用振動(dòng)噪聲診斷技術(shù)結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異分析法查找出異響發(fā)生的根本原因改進(jìn)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(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)和方向盤鎖止機(jī)構(gòu)的承載體（見圖 1所示）。轉(zhuǎn)向管柱同時(shí)擔(dān)負(fù)著車輛碰撞時(shí)對(duì)駕駛員保護(hù)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(cè)員在駕駛車輛在振動(dòng)噪聲帶進(jìn)行路試時(shí)發(fā)現(xiàn)位于駕駛員側(cè)儀表板下方發(fā)出“叮?！钡捻懧暋２糠周囕v在平直路面遇到小幅度的起伏或輕微轉(zhuǎn)動(dòng)并回正方向盤時(shí)會(huì)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(dòng)噪聲源查找及驗(yàn)證

4.1 噪聲動(dòng)態(tài)再現(xiàn)試驗(yàn)：

駕駛故障車輛經(jīng)過振動(dòng)噪聲帶時(shí)在搓板路段及比例時(shí)路段異響最為明顯。在結(jié)構(gòu)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(huì)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(huì)發(fā)生車身左右方向的振動(dòng)。據(jù)此推測(cè)左右方向的振動(dòng)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(yàn)

在車輛靜止?fàn)顟B(tài)下左右搖動(dòng)方向盤，會(huì)偶爾出現(xiàn)“?！钡囊宦?，經(jīng)過不斷摸索發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)向管柱徑向施加一個(gè)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(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)之間。

4.3 助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)差異分析

對(duì)比分析兩種型號(hào)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)共發(fā)現(xiàn) 4處差異點(diǎn)（見表 1所示）

綜合振動(dòng)噪聲聽診器定位位置和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)的裝飾蓋支架焊接在立柱調(diào)節(jié)鎖止機(jī)構(gòu)中焊接塊上可以視為轉(zhuǎn)向管柱鎖止機(jī)構(gòu)的組成部分。故異響的產(chǎn)生位置位于轉(zhuǎn)向管柱鎖止機(jī)構(gòu)內(nèi)。

再次對(duì)車輛進(jìn)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(jī)構(gòu)松緊狀態(tài)能夠控制異響的產(chǎn)生，因此證實(shí)了上述的猜想。

4.4 轉(zhuǎn)向管柱鎖止機(jī)構(gòu)差異分析

對(duì)比分析兩種型號(hào)轉(zhuǎn)向管柱鎖止機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)兩者在焊接塊結(jié)構(gòu)存在明顯差異（見表 2）

通過對(duì)比分析兩種焊接塊的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) A中的焊接塊存在受力易變形的缺點(diǎn)：焊接塊呈 U型結(jié)構(gòu)且頂部寬度過窄在受到擠壓時(shí)容易變形；焊接塊與管柱設(shè)計(jì)中存在 0.5mm間隙且焊點(diǎn)位于剛度較高的 U型底部，而剛度較弱的頂部缺少焊點(diǎn)。

4.5 靜態(tài)驗(yàn)證

拆除轉(zhuǎn)向管柱鎖止機(jī)構(gòu)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(fù)上述異響靜態(tài)再現(xiàn)試驗(yàn)和轉(zhuǎn)向管柱的重裝試驗(yàn)異響能夠重現(xiàn)，由此證實(shí)可上述轉(zhuǎn)向管柱鎖止機(jī)構(gòu)差異分析的推測(cè)。

序號(hào) 差異位置 助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) A 助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) B

1 方向盤鎖止機(jī)構(gòu)（圖2 ①） 電子鎖（質(zhì)量大） 機(jī)械鎖（質(zhì)量?。?/p>

2 方向盤鎖止機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)支架的長(zhǎng)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(dòng)態(tài)驗(yàn)證

經(jīng)過對(duì)轉(zhuǎn)向管柱鎖止機(jī)構(gòu)差異分析可有兩種解決方案：

（1）助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) A管柱焊接塊的結(jié)構(gòu)使頂部寬度增加，加強(qiáng)剛度；

（2）在焊接塊上方增加四個(gè)焊點(diǎn)，加強(qiáng)剛度。

為了便于問題的驗(yàn)證，采用第 2種解決方案。并對(duì) 10臺(tái)故障車進(jìn)行實(shí)車動(dòng)態(tài)驗(yàn)證并且完全能夠消除異響。

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

5 總結(jié)

振動(dòng)噪聲的診斷重點(diǎn)在于故障的再現(xiàn)，振動(dòng)噪聲再現(xiàn)試驗(yàn)可分為動(dòng)態(tài)再現(xiàn)試驗(yàn)和靜態(tài)再現(xiàn)試驗(yàn)。靜態(tài)再現(xiàn)試驗(yàn)對(duì)于故障位置的定位有

重要意義，它幫助工程技術(shù)人員簡(jiǎn)化振動(dòng)噪聲的觸發(fā)狀態(tài)并便于工程技術(shù)人員進(jìn)行受力分析表2 焊接塊結(jié)構(gòu)差異點(diǎn)及傳導(dǎo)分析。動(dòng)態(tài)再現(xiàn)試驗(yàn)可以在一定程度下轉(zhuǎn)化為靜態(tài)再現(xiàn)試驗(yàn)，這一轉(zhuǎn)化過程需要運(yùn)用傾聽、觀察、觸摸等手段去探測(cè)振動(dòng)噪聲觸發(fā)狀態(tài)。

對(duì)于某種單一型號(hào)的零件出現(xiàn)振動(dòng)噪聲問題時(shí)可以采用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異分析找出異同點(diǎn)，針對(duì)不同點(diǎn)開展試驗(yàn)驗(yàn)證。通過這種方法能夠有的放矢，提高該種類型問題解決進(jìn)度。

本文通過動(dòng)靜態(tài)再現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異分析法解決一例轉(zhuǎn)向管柱異響問題，希望能夠?yàn)楣こ碳夹g(shù)人員提供一些問題解決思路。