某SUV車方向盤角振動的分析

沈亮，方濱

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330052）

前言

近年來，隨著我國經濟總量的不斷增長，汽車保有量在逐漸增多，汽車將變得越來越普及，消費者也越來越重視汽車的品質和安全。其中方向盤角振動是樣車開發階段常見的振動問題，甚至會影響駕駛員的舒適性和行車安全[1-2]。當汽車在高速公路上高速行駛時（車速通常在 100-120km/h區間），方向盤不免會產生些振動。但當這些振動過于強烈時，則會引起司機的強調抱怨和駕駛不適。本文就某SUV車型出現的方向盤角振動（Nibble）問題，詳細展示了一個具體的分析案例。

1 主觀與客觀評價試驗

通過在轉向節臂球頭和方向盤上安裝傳感器進行振動信號的采集，并由有駕駛經驗的試驗工程師駕駛該款SUV在不同車速下進行對方向盤角振動的主觀評價。如圖1、圖2所示。

圖1 轉向節球頭測點

圖2 方向盤測點

1.1 主觀評價

車輛在平坦路面高速行駛（90-120km/h）時方向盤有明顯角振動（稱為Nibble）。在大顛簸路面上行駛（30-80km/h）時，車輪跳動引起的方向盤振動響應偏大（稱為 Wheel Fight）。未察覺‘前輪擺振’的典型現象（即車輪擺動導致車輛蛇形，車頭搖擺等）。總之，方向盤角振動有兩個現象（Nibble和Wheel Fight），但前輪擺振沒有明顯跡象。

1.2 客觀測量（90-120km/h）

通過轉向節臂球頭測量數據可以得知，Y向（紅色）無突出波峰，即車輪無明顯擺振（如圖3所示）。方向盤切向測量數據在車輪旋轉頻率處有明顯波峰，即對應有Nibble的存在（如圖4所示）。印證了試驗工程師主觀判斷評價的正確性，且轉向管柱把從方向機傳來的隨機振動放大較多，是方向盤響應過大的根源。

圖3 轉向節臂球頭測量數據

圖4 方向盤切向測量數據

2 轉向管柱各分段角振動傳遞特性測量

通過在轉向管柱各分段部位處布置傳感器，如圖5所示。來測量轉向管柱各分段部位的振動傳遞特性，其中管柱各處傳遞函數統一修正到方向盤半徑處，如圖6所示。

從圖6可以得出，在5-10Hz之間，P5點的傳遞函數明顯低于SW，又明顯高于其它點，說明P5與SW之間有明顯相對運動，P5與 P4及以下點也有明顯相對運動。在 13Hz附近，P2 和P3都較平坦，但兩側的點P1和P4有鼓包，說明P1、P4與馬蹄形連接柱有相對運動。所以首先關注SW與P5之間的連接剛度，剛度提高有助于降低方向盤角振動放大效應（Wheel Fight）。其次關注P5與P4之間的連接剛度，剛度提高也有助于降低方向盤角振動放大效應（Wheel Fight）。上述兩處如有改進，對13Hz附近的放大效應（Nibble）會有所壓制。若有需要，再關注 P3上面的滑動花鍵，以及P1處的聯軸節及以下的機構剛度、阻尼。

圖5 管柱各傳感器布置點說明圖

圖6 管柱各處傳遞函數

3 結論

本文主要針對國內某款 SUV車型在行駛過程中出現的方向盤角振動問題，提出使用測試轉向系統傳遞函數的思路來診斷出現該問題的根源，并詳細展示了一個具體的測試過程。為以后的同類似問題提供一個嚴謹的分析方法。

[1] 陳書明.轉向系統NVH研究綜述.汽車工程學報,Vol 1,No5, Nov.2011:429-441.

[2] 龐劍.汽車噪聲與振動[M].北京:北京理工大學出版社,2006.