某车型转向管柱异响的诊断分析

刘鹏

摘 要：针对某车型转向管柱异响问题，通过对比分析产品设计结构差异并应用振动噪声诊断技术解决产品结构性缺陷导致异响的问题。归纳总结振动噪声诊断技术中的注意事项，为广大工程技术人员提供借鉴

和参考。关键词：振动噪声；转向管柱；结构分析

1 引言

随着国民经济的发展，人们对生活质量需求提升，汽车使用过程中产生的异响越来越多成为顾客抱怨的焦点。汽车厂商在整车 NVH研发中的投入越来越多，突出在整车安全舒适方面的竞争力，赢得客户的忠诚和青睐。整车制造部门在整车产品振动噪声方面的检测力度越来越大，严把质量关防止缺陷逃逸。经统计发现某车型转向管柱在振动噪声测试路段异响比例高达 3%，影响了该车型质量指标同时造成大量返修浪费。针对该问题应用振动噪声诊断技术结合产品结构差异分析法查找出异响发生的根本原因改进转向立柱产品中工艺缺陷，从根本上解决该问题。

2 转向管柱结构及作用

转向管柱是转向轴、转向助力辅助装置、方向盘调节锁止机构和方向盘锁止机构的承载体（见图 1所示）。转向管柱同时担负着车辆碰撞时对驾驶员保护和能量吸收的作用。

3 转向管柱异响问题概述

整车性能检测员在驾驶车辆在振动噪声带进行路试时发现位于驾驶员侧仪表板下方发出“叮叮”的响声。部分车辆在平直路面遇到小幅度的起伏或轻微转动并回正方向盘时会发出同样的声音。并且该异响仅发生在某车型的一种配置上。

4 转向管柱振动噪声源查找及验证

4.1 噪声动态再现试验：

驾驶故障车辆经过振动噪声带时在搓板路段及比例时路段异响最为明显。在结构规则的搓板路低速行驶发现车轮每受到一次冲击后管柱便会产生一声“叮”的异响。通过观察和触摸检查方向盘，车轮在受到一次冲击后会发生车身左右方向的振动。据此推测左右方向的振动可能是触发管柱异响的原因。

4.2 噪声静态再现试验

在车辆静止状态下左右摇动方向盘，会偶尔出现“叮”的一声，经过不断摸索发现在转向管柱径向施加一个向左或向右的力便可触发异响，而且发生在施加力后慢慢放松的过程中。并使用噪声听诊器锁定异响位置位于方向盘锁止机构与转向助力机构之间。

4.3 助力转向机构结构差异分析

对比分析两种型号助力转向机构共发现 4处差异点（见表 1所示）

综合振动噪声听诊器定位位置和产品结构差异位置锁定异响源可能位于转向立柱调节锁止机构和转向管柱装饰盖安装支架。而发生异响的助力转向机构的装饰盖支架焊接在立柱调节锁止机构中焊接块上可以视为转向管柱锁止机构的组成部分。故异响的产生位置位于转向管柱锁止机构内。

再次对车辆进行多次路试发现通过转向管柱调节手柄改变转向管柱锁止机构松紧状态能够控制异响的产生，因此证实了上述的猜想。

4.4 转向管柱锁止机构差异分析

对比分析两种型号转向管柱锁止机构发现两者在焊接块结构存在明显差异（见表 2）

通过对比分析两种焊接块的结构发现，助力转向机构 A中的焊接块存在受力易变形的缺点：焊接块呈 U型结构且顶部宽度过窄在受到挤压时容易变形；焊接块与管柱设计中存在 0.5mm间隙且焊点位于刚度较高的 U型底部，而刚度较弱的顶部缺少焊点。

4.5 静态验证

拆除转向管柱锁止机构中的弹簧、螺杆、螺母、调节手柄排除这些零部件的可能性。重复上述异响静态再现试验和转向管柱的重装试验异响能够重现，由此证实可上述转向管柱锁止机构差异分析的推测。

序号 差异位置 助力转向机构 A 助力转向机构 B

1 方向盘锁止机构（图2 ①） 电子锁（质量大） 机械锁（质量小）

2 方向盘锁止机构处的管柱外径（图2 ②） 25.4mm 23.5mm

3 转向管柱调节锁止机构支架的长度 （图2 ③） 89.5mm 79.5mm

4 转向管柱装饰盖安装支架 （图2 ⑤） U型与管柱焊接块焊接 L型与管柱直接焊接

4.6 动态验证

经过对转向管柱锁止机构差异分析可有两种解决方案：

（1）助力转向机构 A管柱焊接块的结构使顶部宽度增加，加强刚度；

（2）在焊接块上方增加四个焊点，加强刚度。

为了便于问题的验证，采用第 2种解决方案。并对 10台故障车进行实车动态验证并且完全能够消除异响。

（3）依据第 2种解决方案改进工艺，断点后零件批量装车 1000台，无故障车辆。故障率降低为 0%。

5 总结

振动噪声的诊断重点在于故障的再现，振动噪声再现试验可分为动态再现试验和静态再现试验。静态再现试验对于故障位置的定位有

重要意义，它帮助工程技术人员简化振动噪声的触发状态并便于工程技术人员进行受力分析表2 焊接块结构差异点及传导分析。动态再现试验可以在一定程度下转化为静态再现试验，这一转化过程需要运用倾听、观察、触摸等手段去探测振动噪声触发状态。

对于某种单一型号的零件出现振动噪声问题时可以采用产品结构差异分析找出异同点，针对不同点开展试验验证。通过这种方法能够有的放矢，提高该种类型问题解决进度。

本文通过动静态再现试验结合产品结构差异分析法解决一例转向管柱异响问题，希望能够为工程技术人员提供一些问题解决思路。