某種轉(zhuǎn)向異響原因分析及改進(jìn)探討

皮秋生

摘 要：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是車輛重要的部件組成，其控制著車輛的行駛方向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是車輛重要的安全部件，其可靠性關(guān)系著駕駛員的生命安全。整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在多處運(yùn)動(dòng)副，組成運(yùn)動(dòng)副之間的零件存在相對運(yùn)動(dòng)。在駕駛車輛的過程中，由于某種原因，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)各種異響。本文介紹了某型車輛在轉(zhuǎn)向出現(xiàn)某種異響時(shí)，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(jié)了一些分析經(jīng)驗(yàn)，為以后出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向異響提供參考。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系統(tǒng);轉(zhuǎn)向異響;改進(jìn)探討

0 引言

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是車輛非常重要的人機(jī)交互系統(tǒng)，其直接關(guān)系到車輛的駕駛安全性，操控性。當(dāng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向異響時(shí)，務(wù)必排查并鎖定異響源，找出異響原因，針對故障原因進(jìn)行有效的改進(jìn)及驗(yàn)證，確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全可靠。

1 轉(zhuǎn)向異響現(xiàn)象

某車型轉(zhuǎn)向?yàn)镃-EPS轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，其在進(jìn)行第一輪樣車試裝時(shí)，車輛下線并在試驗(yàn)場內(nèi)行駛了幾百公里，駕駛員反饋出現(xiàn)了轉(zhuǎn)向異響，異響現(xiàn)象為轉(zhuǎn)向換向時(shí)發(fā)出砰砰的聲音，根據(jù)異響現(xiàn)象初步分析為間隙產(chǎn)生的金屬碰撞聲。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對可能出現(xiàn)松曠的連接點(diǎn)進(jìn)行了排查，未發(fā)現(xiàn)異常。

2 異響原因排查

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

拆下故障件進(jìn)行臺(tái)架測試，異響復(fù)現(xiàn)，并在增加負(fù)載后異響變大。且根據(jù)異響時(shí)伴隨的震動(dòng)判斷為渦輪蝸桿位置。拆下渦輪蓋板，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向換向時(shí)，渦輪與齒輪軸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dǎo)致轉(zhuǎn)向換向時(shí)，助力電機(jī)帶動(dòng)渦輪換向時(shí)碰撞齒輪軸產(chǎn)生異響。

3 異響原因分析

針對異響問題，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測幾個(gè)方面來查找原因。

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

機(jī)：渦輪齒輪軸壓裝設(shè)備垂直固定工裝設(shè)計(jì)不合理，如圖4所示，現(xiàn)有工裝設(shè)備無法保證蝸輪齒輪軸壓裝時(shí)上、下同心定位要求，無足夠同心定位導(dǎo)向基礎(chǔ)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(diào)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(shù)據(jù)可知，故障件材料硬度滿足設(shè)計(jì)要求。

法：由上述可知，壓裝工藝監(jiān)控存在缺陷，壓裝力的檢測方法只關(guān)注了最小壓裝力，而未對過大的壓裝力監(jiān)測。同時(shí)，壓裝對中工裝設(shè)計(jì)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(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)對故障批次件及圖紙檢查發(fā)現(xiàn)，齒輪軸并未設(shè)計(jì)壓裝的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷，如圖5所示。

環(huán)：生產(chǎn)質(zhì)量管理不嚴(yán)謹(jǐn)，工藝及質(zhì)量管控驗(yàn)證不充分，生產(chǎn)環(huán)節(jié)規(guī)劃存在缺陷。

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

通過如上各方面的調(diào)查和分析，對引起故障的原因總結(jié)如下圖7所示。

通過以上分析可知，本次齒輪軸與渦輪松動(dòng)導(dǎo)致的異響主要出在壓裝工序，包括壓裝力監(jiān)測不到位，齒輪軸導(dǎo)向設(shè)計(jì)不合理，對中工裝設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，在齒輪軸與渦輪配合位置增加導(dǎo)向面設(shè)計(jì)。如圖8所示。

（2）壓裝機(jī)增加壓裝力上限值監(jiān)測，如超過設(shè)定值，則報(bào)警并停止壓裝。

（3）優(yōu)化壓裝定位工裝，確保齒輪軸與渦輪對正準(zhǔn)確。

（4）除首末件進(jìn)行破壞性抽檢外，增加設(shè)計(jì)負(fù)載的1.5倍扭矩常規(guī)檢查。

最后，上述措施改進(jìn)落實(shí)后，抽取幾套改后的樣件進(jìn)行臺(tái)架耐久試驗(yàn)，重點(diǎn)考察扭轉(zhuǎn)耐久，檢驗(yàn)齒輪軸與渦輪的耐久性能并驗(yàn)證改進(jìn)措施是否有效。

5 總結(jié)

本文主要是針對出現(xiàn)換向異響，通過聲源的查找，相關(guān)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(jī)、料、法、環(huán)、測的分析方法，找出引起故障產(chǎn)生的環(huán)節(jié)，針對缺陷環(huán)節(jié)，采取有針對性的改善措施，并抽取改善后的樣件，通過臺(tái)架驗(yàn)證改善的效果，從而達(dá)到問題解決的閉環(huán)效果。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[3]吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室.汽車設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1981.