汽車時鐘彈簧異響分析

柳行

(上汽通用東岳汽車有限公司，山東煙臺 264006)

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汽車時鐘彈簧異響分析

柳行

(上汽通用東岳汽車有限公司，山東煙臺 264006)

通過對時鐘彈簧結(jié)構(gòu)的分析，探索研究時鐘彈簧在轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生異響的原因，并給出相應(yīng)的解決方案，為工程技術(shù)人員提供參考。

汽車；時鐘彈簧；異響分析

0　引言

時鐘彈簧，又名旋轉(zhuǎn)連接器，負(fù)責(zé)連接控制單元與駕駛員氣囊以及喇叭等多個隨方向盤轉(zhuǎn)動的電子部件。由于時鐘彈簧跟方向盤以及轉(zhuǎn)向管柱等多個零部件裝配組合在一起，在受到來自這些零部件的作用力時，自身跟這些零部件擠壓，會產(chǎn)生碰撞，進(jìn)而發(fā)出異響。這種異響雖然不會對駕駛安全有影響，但是會給駕駛員造成主觀上的抱怨。文中以某幾款量產(chǎn)多年的車型為例，從設(shè)計的角度分析轉(zhuǎn)動方向盤時時鐘彈簧異響產(chǎn)生的原因，并給出相應(yīng)的解決方案。

1　時鐘彈簧結(jié)構(gòu)介紹

時鐘彈簧通常由外接線束、定子、轉(zhuǎn)子、套管、鎖銷以及扁線等幾部分組成，如圖1所示。

圖1　時鐘彈簧組成

根據(jù)車型及零件差異，通常情況下，定子上部有4個固定點將其固定在轉(zhuǎn)向管柱的塑料支架上。其中套管和轉(zhuǎn)子隨方向盤轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。扁線實際上就是時鐘彈簧內(nèi)部的線束，在隨方向盤轉(zhuǎn)動時，隨方向盤的位置不同被松開或者拉緊。鎖銷僅僅用在時鐘彈簧裝車前，防止時鐘彈簧轉(zhuǎn)動偏離原始位置，在方向盤安裝后即被拔掉。

2　時鐘彈簧異響原因分析與解決方案

由于旋轉(zhuǎn)部件本身就會有摩擦聲，對于這種正常的摩擦聲，作者不做探討，只針對旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的異常聲響。轉(zhuǎn)向異響表現(xiàn)為：當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，伴隨有吱吱聲，且多數(shù)情況下，這種吱吱聲是在方向盤轉(zhuǎn)動到某一角度時發(fā)生的。

異響主要由以下幾個原因?qū)е拢?/p>

(1)偏心。這種情況通常是由于時鐘彈簧固定點位置差異造成。上文提到，時鐘彈簧定子有4個(因車型及零件本身差異，固定點數(shù)量及位置會有差異)，當(dāng)這4個固定點不在同一平面、差距過大時，會產(chǎn)生偏心；另外，固定點的緊固扭矩以及安裝過程也會對同心度有很大的影響。如圖2所示，偏心會造成時鐘彈簧自身定子和轉(zhuǎn)子之間碰撞，產(chǎn)生異響。

解決方案：①調(diào)整時鐘彈簧，保證固定點平面度，既要確認(rèn)時鐘彈簧本身，又要保證對手件相應(yīng)固定點的平面度；②優(yōu)化時鐘彈簧內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)時鐘彈簧承受偏心的能力；③多數(shù)情況下，重新安裝問題便能解決；一般零件的平面度差異不會非常大，再次安裝緊固時，如果注意扭矩及裝配方式，異響會自行消失。

圖2　偏心的影響

(2)扁線斷裂。由于過度旋轉(zhuǎn)，造成內(nèi)部扁線打折(如圖3(a)所示)甚至斷裂，出現(xiàn)異響。這種情況在前期設(shè)計時一般都會考慮到，扁線的圈數(shù)通常要比方向盤的最大旋轉(zhuǎn)圈數(shù)多0.5圈(如圖3(b)所示)，保證方向盤在極限位置時，扁線仍有余量。但是由于設(shè)計缺陷或者零件本身質(zhì)量問題，就有可能出現(xiàn)扁線打折或者斷裂的情況。

圖3　扁線嚴(yán)重打折與正常情況

解決方案：①這種問題伴隨著功能問題，必須更換整個時鐘彈簧；②前期設(shè)計一定要確認(rèn)扁線與方向盤旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的匹配。

(3)刮擦聲。在某一特定點發(fā)出刮擦聲，這種情況一般是轉(zhuǎn)子與定子或內(nèi)部其他零件干涉剮蹭導(dǎo)致。比如：零件有毛刺，旋轉(zhuǎn)時就會有規(guī)則的剮蹭聲；扁線末端的插針端口蓋板與轉(zhuǎn)子摩擦發(fā)聲，由于此蓋板的高度已經(jīng)超過轉(zhuǎn)子與定子的間隙，旋轉(zhuǎn)時必然會有剮蹭聲，如圖4所示。

圖4　由于結(jié)構(gòu)原因?qū)е鹿尾谅暭敖鉀Q方案

解決方案：①設(shè)計上可以優(yōu)化下結(jié)構(gòu)，考慮取消或者優(yōu)化無用的部件；②售后問題上，由于問題是在時鐘彈簧內(nèi)部，只能更換時鐘彈簧。

(4)與對手件碰撞。帶有ESP的車型，如果裝配一個獨立的轉(zhuǎn)向角度傳感器，這個零件通常會卡接在時鐘彈簧的套管處，如果兩個零件配合不好，也會產(chǎn)生碰撞異響。如圖5所示，轉(zhuǎn)向角度傳感器通過4個卡扣卡在時鐘彈簧上，在方向盤轉(zhuǎn)動時，其中一個或者兩個零件同時受到擠壓，卡接處就會產(chǎn)生非正常碰撞產(chǎn)生的摩擦聲。

圖5　轉(zhuǎn)向角度傳感器與時鐘彈簧的連接方式

解決方案：①通過設(shè)計優(yōu)化，找到兩個零部件的最佳配合點，這個配合點跟零件本身及裝配環(huán)境有很大關(guān)系，有的主機(jī)廠采用松散的配合結(jié)構(gòu)，而有的主機(jī)廠采用緊密的配合結(jié)構(gòu)；②對于此類異響，后期可以通過在4個固定點增加毛氈的方式解決售后用戶抱怨。

(5)被對手件擠壓。受對手件擠壓，導(dǎo)致時鐘彈簧自身部件碰撞發(fā)聲，這種碰撞經(jīng)常發(fā)生在時鐘彈簧自身的各個卡接點，見圖6。

時鐘彈簧本身各個部件之間的卡接點，比如套管和轉(zhuǎn)子之間的卡接點，受外力作用，如果零件設(shè)計不夠牢固，同樣也會因碰撞產(chǎn)生非正常摩擦聲。

解決方案：①優(yōu)化模具，控制卡接點的卡接力度及卡接量；②可以考慮在前期設(shè)計時采用毛氈，隔絕異響的產(chǎn)生。

(6)相同材料的兩個零件之間的摩擦聲。單獨提出這一點，是因為作者曾經(jīng)做過試驗，時鐘彈簧的定子和轉(zhuǎn)子，如果兩個零件的材料相同，那么它們產(chǎn)生摩擦?xí)r的分貝要大于材料不同的兩個零件摩擦聲；當(dāng)然，結(jié)果可能會因材料不同而有差異，但是對設(shè)計人員來說是有幫助的。

3　結(jié)束語

針對時鐘彈簧轉(zhuǎn)向異響，列舉出了幾個不同的原因及解決方案。當(dāng)然，對不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品可能會有不同的原因及解決方案，但是對于類似結(jié)構(gòu)，上面的幾點分析對開發(fā)人員以及售后維修人員是有幫助的。

【1】徐灝．機(jī)械設(shè)計手冊(第3冊)[M]．2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006．

Analysis of Vehicle SRC Noise

LIU Hang

(SAIC-GM Dongyue Motors Co.,Ltd.,Yantai Shandong 264006,China)

Through analyzing the structure of the steering roll connector, the causes of abnormal noise occurred in turning process of the steering roll connector were researched, corresponding solutions were given.It provides reference for engineers.

Vehicle; Steering roll connector; Abnormal noise analysis

2016-05-03

柳行(1985—)，男，本科，工程師，從事汽車開關(guān)類產(chǎn)品的設(shè)計發(fā)布工作。E-mail：hang_liu.sgmyt@saic-gm.com。

U463

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1674-1986(2016)08-065-03