汽車助力轉向系統異響問題探討

(合肥職業技術學院，安徽 巢湖 238000)

0 引言

汽車助力轉向系統是底盤的重要組成部分，目前，液壓助力轉向、電動助力轉向和電子液壓助力轉向系統已經代替了傳統的機械助力轉向系統。在汽車日常運行中，如果駕駛人采用不良的駕駛習慣，容易導致車輛的轉向系統發生異變，這就需要對助力轉向系統進行定期保養，以消除助力轉向系統的異響問題，延長汽車的使用壽命。

1 電動轉向系統異響問題分析

汽車電動轉向系統的異響主要包括常規轉向系統異響與助力系統轉向異響2個部分。常規異響是指電動轉向系統在非工作狀態時出現的機械異響，產生的原因一般是由機械結構傳動力矩或者是扭矩間存在著間隙而造成的異響，在檢測時可以對管柱、轉向系統的中間傳動軸與轉向器進行分別鑒定分析。

助力系統轉向異響主要是轉向系統在工作的過程中產生的異響，這時的異響檢測需要結合常規異響的檢測方案與步驟進行排查，即在排除助力系統異響時首先需要排除常規系統的異響，以消除常規異響對助力異響造成的干擾。

車輛電動系統助力轉向系統存在異響的原因一般來自于轉向傳動的多個連接部分，需要逐步對其每一個部位進行分析，它的關鍵連接點結構如圖1所示。

圖1 電動助力轉向系統的關鍵連接點結構圖

助力轉向系統異響部件的結構特征如下。

1)上轉向軸。位于圖1中的①位，按照整車安全性能的要求，為了有效消除車輛碰撞發生時的安全性保護，將轉向管柱設計為可潰縮式，使得轉向系統在受到軸向壓縮時，車輛的方向盤可以向下移動，減少駕駛員的沖擊力，達到保護的目的。

2)蝸輪蝸桿機構。位于圖1中的②位，它是一種減速裝置，作用是改變助力電機扭矩方向與減速扭矩，為了減少設備的噪音、吸收震動，在蝸輪的連接部位一般采用的是尼龍材料，由于尼龍材料的耐磨性能比較差，在工作一段時間后，就會導致蝸輪蝸桿機構的間隙增大，導致轉向系統之間產生異響。

3)關鍵連接處。主要包括管柱輸出軸與節叉連接處(圖1中的③)、中間傳動軸伸縮處(圖1中的④位)、節叉與齒輪軸連接處(圖1中的⑤)以及齒輪齒條連接處(圖1中的⑥位)，這些關鍵連接處，對轉向系統的總體穩定性要求較高，一般會受到相關推力、拉力壓力的作用，關鍵連接處一旦出現間隙，就會產生異響。

2 電動助力系統轉向系統異響處理流程與方法

電動助力轉向系統異響對車輛的穩定性影響十分巨大，它與系統結構特征是密切相關的，在具體處理轉向系統的異響時，需要結合具體的情況進行處理，各個部分的處理方法如下。

2.1 上轉向軸異響

為實現轉向管柱可以進行潰縮，在設計時，可以將上轉向傳動軸設計成軸向可滑動式，對于上下軸則采用內外花鍵連接的方式，在轉動時可以將傳動扭矩軸向位移進行吸收。但是，如果在工作時，將上下軸的內外花鍵參數設置得不夠合理、質量控制不合符要求、轉向軸之間的密封措施設置得不合適，就會造成上下轉向軸在工作時產生“咯噔”的異響。

產生這種異響的排除方法，可以利用臺架完成，具體的流程為：①將管柱固定裝在臺架上，并管柱的輸出軸鎖死固定。②按照上下軸逐漸變大的轉動頻率、轉向行程以及轉向方向盤響動進行檢測分析，通過聆聽與觀察上下軸之間是否存在“咯噔”異響以及響聲頻率是否發生變化，同時運用手來感受方向盤上的振動情況是否存在異常。如果在測試的過程中，發現存在異響，而且響聲與方向盤上的振動頻率變大，就可以判斷方向盤轉向軸的連接處存在間隙，這樣就會判斷轉向系統存在異響。

2.2 蝸輪蝸桿機構異響

蝸輪蝸桿機構主要包括蝸輪和蝸桿等，在具體的設計過程中，需要將蝸輪與蝸桿在轉動軸上的間隙進行控制，一般采用無間隙補償機構進行控制，產生異響的原因是蝸輪蝸桿在大負荷的運動下會產生發熱，而尼龍材料受熱膨脹率不同，導致蝸桿蝸輪的間隙不斷減小，就會導致蝸輪蝸桿之間的滾動阻力增加，影響著轉動系統的轉向性能，從而就會產生異響。因此，在產品設計與生產時，就需要將間隙控制在一個穩定的區間內，過大就會產生異響，過小就會影響系統的轉向性能，車輛在行駛一段時間后，蝸輪材料就會發生磨損，在一定程度上就會造成設備的間隙增加，產生異響。

產生該種異響的排除方法是，將需要排查異響轉向軸固定在臺架上，安裝的方式與上轉向軸異響檢測的方式相同，將電動轉向管柱在工作時需要的電源電壓與信號模擬出來，通過控制器檢測轉動軸的工作狀態，如果在電動助力轉動系統在具體工作時才會產生異響，就可以判斷蝸輪蝸桿機構產生異響。

2.3 中間傳動軸異響

中間傳動軸的異響判斷，需要根據其結構進行判斷，中間轉動軸主要是由轉向管柱的輸出軸與齒輪軸構成，它們之間的連接是通過兩端節叉的三角花鍵連接在一起的，然后采用螺栓將中間軸固定在整個轉向系統中。所以，三角花鍵、螺栓和螺紋的參數，將會直接影響著電動轉向系統的轉向性能與耐久性，而且十字軸與節叉之間的尺寸配合也會影響著轉向性能，導致電動轉向設備產生異響。

中間傳動軸產生異響的檢測方法為：①將管柱按照整車裝備的方式固定在臺架上，為了便于比較，需要將一套無異響的轉向管柱固定在臺架上。②將帶有中間轉動軸的管柱固定在臺架上，以進行后期的檢測。③將轉向器的齒輪軸按照整車的要求，依據一定的角度與位置焊接在臺架上，并將中間轉動軸與齒輪軸連接在一起，也就將將中間轉動軸按照整車布置的角度與位置進行連接。在具體的測試異響驗證時，研究的方法與測試上轉向軸的研究方法相似，如果在測試的過程中，發現傳動軸存在異響，而且異響響聲與方向盤的振動頻率相同或者增大，就可以判斷在電動轉向系統的電動軸轉向存在問題。

2.4 轉向器齒輪齒條間隙產生的異響處理

齒輪齒條式轉向器主要功能通過扭矩轉變為轉向軸提供推拉力，是將齒輪的轉動扭矩轉變為齒條的軸向推拉力，齒輪齒條嚙合工作時，它們之間的中心距離與實時發生變化，特別是在車輛行駛一段時間之后，支撐彈簧就會出現疲勞或者耐久性發生變化，而產生形變，這種形變會直接影響齒輪齒條之間的間隙，也就會導致汽車的助力系統出現異響。另外，如果轉向器的殼體的支撐座安裝的內徑不符合要求，與支撐座的外徑、O型圈的耐久性不同不符合，以及齒條的尺寸之間不一致，會對轉向器的基本性能產生重要的影響，這樣也會導致助力轉向系統出現異響。

檢查轉向器齒輪齒條間隙產生的異響，一般情況下只需要排查助力系統的中間傳動軸是否存在異響，將測試時，將臺架需要檢測存在異響的中間傳動軸的齒輪軸(焊接于臺架上)去除，然后將存在問題的轉向器安裝在該位置，就可以進行檢測，也就是將整個轉向系統按照整車檢測的方式對齒輪齒條間隙進行檢測，以便于高效判斷助力系統的異響。

3 結語

汽車助力轉向系統異響問題是汽車維護中常見的問題之一，但是助力轉向系統的來源與產生的機理也多種多樣的，在具體的處理過程中，需要結合異響的實際情況，建立一套切合實際的異響排除處理方法，依據具體的情況來判斷是常規轉向異響還是主力轉向異響，從而能夠快速準確的對助力轉向系統異響問題進行定位。