某車型轉向管柱異響的診斷分析

劉鵬

摘 要：針對某車型轉向管柱異響問題，通過對比分析產品設計結構差異并應用振動噪聲診斷技術解決產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；轉向管柱；結構分析

1 引言

隨著國民經濟的發展，人們對生活質量需求提升，汽車使用過程中產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品振動噪聲方面的檢測力度越來越大，嚴把質量關防止缺陷逃逸。經統計發現某車型轉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品結構差異分析法查找出異響發生的根本原因改進轉向立柱產品中工藝缺陷，從根本上解決該問題。

2 轉向管柱結構及作用

轉向管柱是轉向軸、轉向助力輔助裝置、方向盤調節鎖止機構和方向盤鎖止機構的承載體（見圖 1所示）。轉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現位于駕駛員側儀表板下方發出“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動并回正方向盤時會發出同樣的聲音。并且該異響僅發生在某車型的一種配置上。

4 轉向管柱振動噪聲源查找及驗證

4.1 噪聲動態再現試驗：

駕駛故障車輛經過振動噪聲帶時在搓板路段及比例時路段異響最為明顯。在結構規則的搓板路低速行駛發現車輪每受到一次沖擊后管柱便會產生一聲“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生車身左右方向的振動。據此推測左右方向的振動可能是觸發管柱異響的原因。

4.2 噪聲靜態再現試驗

在車輛靜止狀態下左右搖動方向盤，會偶爾出現“叮”的一聲，經過不斷摸索發現在轉向管柱徑向施加一個向左或向右的力便可觸發異響，而且發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向助力機構之間。

4.3 助力轉向機構結構差異分析

對比分析兩種型號助力轉向機構共發現 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品結構差異位置鎖定異響源可能位于轉向立柱調節鎖止機構和轉向管柱裝飾蓋安裝支架。而發生異響的助力轉向機構的裝飾蓋支架焊接在立柱調節鎖止機構中焊接塊上可以視為轉向管柱鎖止機構的組成部分。故異響的產生位置位于轉向管柱鎖止機構內。

再次對車輛進行多次路試發現通過轉向管柱調節手柄改變轉向管柱鎖止機構松緊狀態能夠控制異響的產生，因此證實了上述的猜想。

4.4 轉向管柱鎖止機構差異分析

對比分析兩種型號轉向管柱鎖止機構發現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現，助力轉向機構 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 靜態驗證

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

序號 差異位置 助力轉向機構 A 助力轉向機構 B

1 方向盤鎖止機構（圖2 ①） 電子鎖（質量大） 機械鎖（質量小）

2 方向盤鎖止機構處的管柱外徑（圖2 ②） 25.4mm 23.5mm

3 轉向管柱調節鎖止機構支架的長度 （圖2 ③） 89.5mm 79.5mm

4 轉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 動態驗證

經過對轉向管柱鎖止機構差異分析可有兩種解決方案：

（1）助力轉向機構 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驗證并且完全能夠消除異響。

（3）依據第 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，振動噪聲再現試驗可分為動態再現試驗和靜態再現試驗。靜態再現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狀態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。動態再現試驗可以在一定程度下轉化為靜態再現試驗，這一轉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狀態。

對于某種單一型號的零件出現振動噪聲問題時可以采用產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。

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