搓板路方向盤打手原因分析及對策

傅麗華

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搓板路方向盤打手原因分析及對策

傅麗華

（江鈴控股有限公司開發(fā)中心底盤部，江西 南昌 330000）

文章通過對車輛在搓板路出現(xiàn)的方向盤打手問題原因分析，傳遞路徑深層次剖析，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并對優(yōu)化后方案在整車上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，通過客觀測試和主觀評價(jià)達(dá)到最佳的整改效果。

搓板路；方向盤打手；nibble模態(tài)；優(yōu)化

前言

隨著國內(nèi)汽車市場快速增加，汽車已經(jīng)成為大眾消費(fèi)品，用戶對車輛安全及駕駛舒適性關(guān)注日益提高。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車關(guān)鍵系統(tǒng)之一，不再僅僅是提供轉(zhuǎn)向的最基本功能，用戶對轉(zhuǎn)向安全、轉(zhuǎn)向輕便性及轉(zhuǎn)向操縱舒適性能要求也越來越高，也給主機(jī)廠帶來壓力和挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)通常根據(jù)已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、對標(biāo)標(biāo)桿車型及聯(lián)合供應(yīng)商資源共同開發(fā)，經(jīng)過仿真分析、DV、PV試驗(yàn)、整車可靠性路試等一系列試驗(yàn)驗(yàn)證。本文對某款SUV車型EPS在設(shè)計(jì)驗(yàn)證階段整車路試出現(xiàn)搓板路方向盤打手問題進(jìn)行分析。

1 方向打手現(xiàn)象原因分析

1.1 方向盤打手現(xiàn)象

車輛以特定車速通過搓板路，方向盤出現(xiàn)小幅度高頻的切向往復(fù)運(yùn)動，伴隨方向盤的手力增大。

1.2 方向盤打手原因分析

按特定速度通過搓板路，采集扭矩信號和助力電流，通過對采集數(shù)據(jù)分析助力電流隨著扭矩信號的變化而變化，一直有助力，但在異常發(fā)生時(shí)傳感器扭矩電壓信號和助力電流有明顯變大現(xiàn)象。如圖1：

圖1

對故障車進(jìn)行NVH測試，分別在方向盤12點(diǎn)為位置和擺臂上布置傳感器，通過掃頻加速測試，對采集的數(shù)據(jù)分析搓板路激勵頻率約為13~18HZ，在此頻率下擺臂Z方向和方向盤Y向存在抖動，且方向盤抖動更大，圖2為擺臂Z方向抖動，圖3為方向盤Y向抖動，紅色區(qū)域表示方向盤打手明顯。

圖2

圖3

對該車型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向管柱在15HZ附近存在較大的激勵nibble模態(tài)，車輛以特定的速度通過搓板路，路面的激勵通過車輪、擺臂及轉(zhuǎn)向傳動桿系傳動到方向盤，此時(shí)路面激勵頻率剛好與轉(zhuǎn)向管柱本身的nibble模態(tài)相合，而懸架內(nèi)部桿系、轉(zhuǎn)向傳動桿系未有效的衰減，ECU軟件未進(jìn)行有效抑制，從而激起了轉(zhuǎn)向管柱的nibble模態(tài)導(dǎo)致共振，即出現(xiàn)方向盤打手現(xiàn)象。

治療后12個(gè)月，A組患者無效、有效、顯效例數(shù)分別為13例、20例、17例，有效率為74.0%(37/50)，B組患者有效、顯效例數(shù)分別為25例、25例，有效率為100.0%(50/50)，兩組間有效率比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。治療后6、12個(gè)月，B組患者左室舒張末徑、左室收縮末徑均低于治療前，且B組低于A組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。治療后6、12個(gè)月，兩組患者6 min步行距離、左室射血分?jǐn)?shù)均高于治療前，且B組高于A組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

3.1 微波消融術(shù)后細(xì)胞與組織的病理變化 微波在生物組織中傳播并導(dǎo)致組織與細(xì)胞內(nèi)部生熱是微波消融治療腫瘤的基本機(jī)制。迅速而劇烈的升溫致細(xì)胞快速失活，發(fā)生不可逆損傷，繼發(fā)壞死過程。在壞死的早期階段如微波消融術(shù)后即刻，細(xì)胞呈凝固性失活狀態(tài)，壞死尚未開始，此時(shí)細(xì)胞形態(tài)可無改變；細(xì)胞死亡數(shù)小時(shí)至 10 h 后逐漸出現(xiàn)核固縮、核碎裂、核溶解、細(xì)胞質(zhì)嗜酸性及間質(zhì)崩解等壞死的形態(tài)學(xué)改變。研究發(fā)現(xiàn)，活體豬肝臟在微波消融后 2～5 d，出現(xiàn)大片細(xì)胞壞死，壞死周圍組織充血、水腫，炎癥細(xì)胞浸潤逐漸增多；7～10 d 壞

2 解決措施

基于上述分析，從振動的源頭、振動的傳遞路徑等方面入手，振動的源頭是路面的激勵，因路面及車速無法改變，本文主要從振動傳遞路徑過程中進(jìn)行優(yōu)化予以改善方向盤打手。

該車型麥弗遜獨(dú)立懸架，其結(jié)構(gòu)形式如圖4，包含副車架總成、轉(zhuǎn)向器總成、轉(zhuǎn)向管柱總成、前支柱總成、前制動器總等。

圖4

2.1 對前下擺臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化

圖5

前下擺臂總成通過前、后襯套總成與副車架彈性連接，車輪總成在受到路面沖擊時(shí)前后襯套布置能夠?qū)囕喸诖植诼访嫘旭倳r(shí)振動所產(chǎn)生能量合理分配及吸收。前襯套縱向布置，后襯套其垂向布置且含空心結(jié)構(gòu)和實(shí)心結(jié)構(gòu)兩部分，實(shí)心結(jié)構(gòu)指向球頭銷中心。改進(jìn)措施對后襯套布置進(jìn)行優(yōu)化，將空心結(jié)構(gòu)沿襯套軸線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，使空心結(jié)構(gòu)指向球頭銷中心，即車輪中心，起到抑制車輪在搓板路面繞擺臂襯套軸中心往復(fù)高頻小幅振動，明顯改善方向盤打手問題。

2.2 轉(zhuǎn)向器與副車加采用兩點(diǎn)安裝

轉(zhuǎn)向器與副車加采用兩點(diǎn)安裝，轉(zhuǎn)向器安裝座帶襯套，采用柔性連接，通過降低安裝座襯套硬度，硬度（邵氏A）由78改為70，通過硬度降低衰減車輪傳遞到轉(zhuǎn)向管柱的激勵，在搓板路上驗(yàn)證方向盤打手有改善。

圖6

2.3 該車型采用電動助力轉(zhuǎn)向

對電動轉(zhuǎn)向ECU標(biāo)定參數(shù)優(yōu)化，在對應(yīng)的車速下的微分和阻尼調(diào)整，微分由110調(diào)整為130，阻尼由20調(diào)整為40，通過微分和阻尼調(diào)整降低路面激勵，在搓板路上驗(yàn)證方向盤打手有改善。

2.4 轉(zhuǎn)向管柱助力機(jī)械零件包含、渦輪、渦桿、扭桿、輸入軸、輸出軸

扭桿通過壓力機(jī)壓入輸入軸，與輸入軸過盈配合。電動轉(zhuǎn)向工作原理是方向盤轉(zhuǎn)動通過轉(zhuǎn)向上軸傳遞給輸入軸（扭桿），扭矩傳感器根據(jù)扭桿的變形量計(jì)算出轉(zhuǎn)向扭矩并輸入ECU，ECU控制電機(jī)，提供助力扭矩到渦桿、渦輪組件，最后渦桿驅(qū)動渦輪，渦輪帶動輸出軸實(shí)現(xiàn)助力輸出。

半夜剛過，警察小哥靠在門邊坐下，跟我分了新一天煙的份額。抽完了他說女朋友跟他分手了，可他還保持著那個(gè)習(xí)慣。他說我已經(jīng)想不起她的樣子了，習(xí)慣真是可怕的東西。

扭桿剛度大小影響轉(zhuǎn)向響應(yīng)靈敏度，對標(biāo)其他類似產(chǎn)品，改進(jìn)措施提高扭桿剛度，扭桿剛度由2.46Nm/°增加至2.8Nm/°，扭桿剛度增大可以降低對路面的響應(yīng)靈敏度，在搓板路上驗(yàn)證方向盤打手有明顯改善。

圖7

3 方案驗(yàn)證及實(shí)施

實(shí)車分別對以上4項(xiàng)整改措施進(jìn)行驗(yàn)證，其中2.1、2.4改善明顯，2.2、2.3有一定的改善，增大扭桿剛度因投入成本及工程化較難實(shí)現(xiàn)未實(shí)施，作為儲備方案。將前3項(xiàng)改進(jìn)措施一同在實(shí)車驗(yàn)證，主觀評價(jià)轉(zhuǎn)向各項(xiàng)性能可接受，并對驗(yàn)證車掃頻加速測試，測試結(jié)果如圖8，從測試數(shù)據(jù)分析方向盤未出現(xiàn)打手。

將上述前3項(xiàng)整改措施搭載整車可靠性路試，未出現(xiàn)異常，最終實(shí)施2.1、2.2、2.3整改措施。

現(xiàn)實(shí)生活中，與女司機(jī)被污名化類似的，還有“老人變壞了”或是“壞人變老了”的說法。與“女司機(jī)”相似的是，“老壞人”或“壞老人”之說也完全沒有大數(shù)據(jù)的支撐。筆者長期觀察發(fā)現(xiàn)，從“扎堆過馬路”到自助餐的浪費(fèi)，各個(gè)年齡段都大有人在，至于“碰瓷”和“霸座”，當(dāng)然多是年齡較大者，但把各類違法行為或不道德行為做一個(gè)年齡分組，會發(fā)現(xiàn)不同行為中的年齡比例雖有所不同，但整體上不會支撐一些人對老齡群體的非議和責(zé)難。

圖8

4 結(jié)束語

本文主要從搓板路方向盤打手原因及傳遞路徑優(yōu)化進(jìn)行論述，對各項(xiàng)改進(jìn)措施實(shí)車驗(yàn)證，通過客觀測試和主觀評價(jià)對比，有效解決搓板路方向盤打手問題，提升車輛轉(zhuǎn)向安全和駕駛舒適性能。

參考文獻(xiàn)

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Reasons analysis and countermeasures of the steering wheel hitman on the road

Fu Lihua

( Jiangling Holdings Co., Ltd. Development Center Bottom Division, Jiangxi Nanchang 330000 )

Abstract: This paper analyzes the causes of steering wheel hitters problem in the vehicle, analyzes the transmission path deeply, puts forward the optimized design scheme, and tests and verifies the optimized scheme on the vehicle. Through objective testing and subjective evaluation to achieve the best corrective effect.

Keywords: rubbing board road; Steering wheel hitman; Nibble mode; optimization

CLC NO.: U467

Document Code: B

Article ID:1671-7988(2018)21-51-03

中圖分類號：U467

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-7988(2018)21-51-03

作者簡介：傅麗華（1982-）女，江西吉安，學(xué)士，汽車工程師。研究方向：汽車底盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.018