C-EPS转向管柱中间轴异响分析与改进
C-EPS转向管柱在坏路上异响问题探讨
C-EPS转向管柱在坏路上异响问题探讨作者：黄巨成张海源朱钊古红晓来源：《汽车科技》2019年第02期摘; 要：某车型在试生产期间，发现整车在坏路做动态路试时，前底盘与方向盘之间传递一种click异响。
针对此异响，从测试、分析、验证以及最终制定解决方案四个维度介绍了解决此次问题的思路与方法。
为后续异响解决提供一种参考。
关键词：C-EPS;蜗轮箱;振响中图分类号：U461.5+6; ; ;文献标识码：A; ; ;文章编号：1005-2550（2019）02-0080-04前言汽车在工作时各机构存在的振动，会发出多种性质的响声，有的响声频率较快、声音较大，就会形成异响。
用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统（steering system）[1]。
驾驶员通过方向盘直接控制车辆进行转向，因此转向系统引起的异响与振动会直接传递给驾驶员，影响驾驶员的驾驶舒适性。
所以，转向系统在车辆行驶过程中不能发出干扰驾驶员的振动与异响。
1; ; 问题确认图1为某车型搭载的管柱式电动助力转向系统。
转向系统主要由C-EPS（管柱式助力电动转向管柱带中间轴总成，下文简称C-EPS）和机械转向器带横拉杆总成（MSG）。
此车型在生产试制阶段，发现在经过坏路面或者碎石路面时（如图1所示），前底盘与方向盘之间出现click异响。
经过实车确认排除转向机引起的异响。
初步锁定异响为转向管柱附近出现连续的类似“嘚嘚”声。
针对此异响利用设备进行精确的异响部位锁定。
利用LMS振动噪声测试分析仪三通道振动测试仪，在转向管柱疑似异响点贴传感器测试。
车辆以15Km/h速度经过坏路面或者碎石路面时，通过传感器测试振动声源及方向。
由图5可以看出振动发生在车辆的X方向。
表现为中间轴上节叉振动较大。
从图4中传感器位置可以排除掉转向机因素。
图4中间轴上端十字轴测试结果显示也是为X向有明显两处振动。
将中间轴总成间隙从10′缩小到总成间隙7.2′与7.0′进行验证，异响无任何改善。
浅谈C-EPS系统中转向器异响问题
浅谈C-EPS系统中转向器异响问题发布时间：2021-05-19T08:34:44.377Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：王海峰[导读] 汽车中用来改变或保持其向前行驶、倒退方向等一系列的装置被称为汽车的转向系统，英语通常称之为“Steering System”。
汽车驾驶员在驾驶汽车时，是通过方向盘来控制汽车向左转或向右转等转向行为，一旦汽车转向系统出现了异常响动或者振动，都会通过放线盘直接传递给驾驶员，从而影响到他们驾驶的舒适性。
安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥 230601摘要：在汽车系统中转向系统是其重要的组成部分，能够对汽车转向特性产生直接的影响，而C-EPS系统中的转向器异响问题，是当前阶段急需解决的一项问题。
因此，我们更加需要针对C-EPS系统中转向器异响问题展开深入的探讨。
关键词：C-EPS系统；转向器；异响问题引言：汽车技术随着时代的不断进步得到了迅猛的发展，使得人们关于汽车的要求也逐渐提高，尤其是在转向操纵性能方面的要求更高。
为了使车辆方向盘在任何情况进行转动的时候，其操纵的稳定性都比较理想，那么汽车制造业必须要积极的对助力转向系统进行广泛的使用。
助力转向系统在实际使用中具有众多优点，而通过对电子控制技术的充分使用下，能够使汽车大幅度提升驾驶性能。
所以转向器性能的优劣性能够对整车的转向性能直接产生影响，所以需要对转向器常见的故障问题进行解决。
相关概述1.1重要定义汽车中用来改变或保持其向前行驶、倒退方向等一系列的装置被称为汽车的转向系统，英语通常称之为“Steering System”。
汽车驾驶员在驾驶汽车时，是通过方向盘来控制汽车向左转或向右转等转向行为，一旦汽车转向系统出现了异常响动或者振动，都会通过放线盘直接传递给驾驶员，从而影响到他们驾驶的舒适性。
而电动助力转向系统，英文名称为“Electric Power Steering”，简写为EPS。
其主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU）等组成。
汽车助力转向系统异响问题探讨
汽车助力转向系统异响问题探讨摘要：近年来，汽车工业的发展不仅是机械材料的发展，而且是芯片、嵌入式、电子控制、传感器等有效集成技术的发展。
为了满足安全、可靠、高效和环保的要求，电动助力转向系统（EPS）在这一趋势下诞生，并逐渐发展成为世界汽车技术的一项重要研究。
关键词：汽车动力转向；转向系统；不正常声音问题；1汽车电动助力转向系统概述汽车电动助力转向系统的基本结构和位置不同，主要包括转向轴、齿轮和齿条的动力结构。
虽然在位置上有一些不同，但基本原理是相似的，其中最典型的是转向轴的动力结构。
结构主要取决于输入轴和输出轴力，通过基本驱动机制指导操舵杆，也确保司机在现实操作中，通过输入角位移，速度传感器可以测试车辆速度有效地确保操作信号的传输和电子控制单元（Ecu）的实现获得力量和方向的电子控制单元（Ecu），可以得到相应的转矩输出功率，从而可以指导驱动电路的控制信号，从而促进整个转向轴的电压和电流对助力转向基本电机输出转矩的实现过程的实时控制。
如果汽车发生故障或超速，这种结构可以瞬间切断离合器，将系统从基本控制转向机械转向控制。
此外，汽车电动助力转向系统还包括基本信号传感器、助力转向结构和电子控制单元，可以提升整体信号和运行措施。
电动助力转向系统是一种减速结构。
在电机运行过程中，转矩进行减速和增大，从而改善eps系统的运行。
2汽车电动助力转向系统的类别2.1齿条助力式电动转向系统（即R-EPS）齿条助力式电动转向系统的扭矩是安装在转向齿轮上的，其转向助力较大，辅助驱动机制的存在也增加了电动转向系统在空间布置的灵活性，更适合大型车辆，如盒子卡车和越野车，齿条辅助电动助力转向系统（R-EPS）的研制满足了具有较大助力转向需求的大型车辆的转向需求。
2.2带转向柱的电动助力转向系统（C-EPS）安装在转向柱上并与机械转向装置相连接，转向柱辅助电动转向系统的另一种简称为C-EPS。
这种连接方式可以有效地增加机舱空间，为机舱布置提供便利，提高机舱利用率，但借助管柱的电动助力转向系统也存在一些缺陷。
汽车C-EPS_转向管柱异响问题分析及优化方案的研究
学术|制造研究ACADEMIC汽车C-EPS 转向管柱异响问题分析及优化方案的研究（1.江苏联合职业技术学院无锡交通分院，无锡 214171； 2.上汽大通汽车有限公司无锡分公司，无锡 214177）杨香莲1、吴传全1、付豪2摘要：某车型整车下线后，在测试某一工况时，发现电动助力转向管柱在运转过程中出现异响问题。
针对此异响，通过主观评价、台架复现及客观数据采集分析，结合CAE 受力分析，找出异响发生的根本原因，并制定了有效的改进优化方案消除异响。
最后随机挑选10台下线车辆进行主观评测验证，结果表明优化后的异响得到了明显改善，噪声值在可接受范围内，提升了驾驶舒适性。
关键词：C-EPS ；转向管柱；异响；台架；受力分析中图分类号：U463.4 文献标识码：A0 引言随着国民生活质量的提高，人们对汽车舒适性的追求及整车振动噪声控制的要求越来越高[1]。
汽车使用过程中产生的异响，已经成为越来越多用户抱怨的焦点。
因而对于异响的消除需要更加严格的控制。
管柱式电动助力转向系统（C-EPS）相对于液压助力转向系统（HPS），可以节油3%～5%，其节能性、电动化和低噪声的优势明显，综合操控性能更加优异[2]。
但是，电动助力转向系统内部集成的零部件数量较多，结构相对比较复杂。
尤其是管柱类的助力转向器，其工作机构位于驾驶室内，距离驾驶员较近[3]，在发生异响时更容易被驾驶员发觉，且异响发生时常常伴有方向盘上的手感振动冲击。
转向异响多为瞬态噪声，按照其产生类型分为3类：第一类为“嗡嗡”声（Buzz），主要是由于部件的共振引起的噪声；第二类为“吱吱”声（Squeak），主要由于连接部位摩擦接触或滑移产生的噪声；第三类为“咔哒”声（Rattle），主要是连接部位之间的冲击接触而产生的噪声。
其他类型的异响还包括电磁噪声、轴承噪声等。
对转向系统噪声进行有效控制，可以提升驾乘的舒适性，因此对转向系统异响的研究很有必要。
1 转向管柱异响问题概述1.1 问题描述转向管柱是转向轴、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[4]，同时担负着车辆碰撞时对驾驶员保护和能量吸收的作用。
c-eps系统中转向器异响问题分析研究
车辆工程技术42 车辆技术C-EPS系统中转向器异响问题分析研究张阳明（奇瑞商用车（安徽）有限公司河南分公司,河南 开封 475000）摘 要：转向系统作为汽车的重要组成部分,其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性和行驶安全性。
汽车电动助力转向系统（EPS）是直接依靠电机系统提供辅助转矩的汽车动力转向系统，它不仅能够达到节能环保，同时其准确的转向助力控制系统和控制机构，对提高车辆的安全性尤为显著。
但是此种系统在使用中也经常发生异响与振动现象，造成噪声产生，妨碍车辆安全行驶。
本文针对电动助力转向系统在车辆行驶过程中引起的异响与振动进行分析研究，寻求最优的解决方案。
关键词：C-EPS；异响问题；分析研究1 汽车电动助力转向系统概述 电动转向助力系统，是在传统液压机械转向系统的基础上，多增加了传感器设备、电子控制设备和转向助力机构等。
电子控制设备依据各种传感器传回的信号，精确控制转向过程中的转向、回正、中间位置等各项环节，使的汽车在行驶中从低速度到高速度的整个范围内都能够得到最优化的转向回正，可以大大提升汽车在行驶过程中的操控稳定性。
简单的来说，电动助力转向系统由控制器和控制对象两部分组成，根据控制对象的性能特征，控制器进行相应的校正，是系统达到最优的状态，满足车辆稳定需求。
与传统的液压机械动力转向系统相比，电动助力转向系统有一下优点：（1）只有在需要转向的情况下，电动转向系统才会启动电机开始是工作，可以减少发动机的燃油消耗。
（2）无论何种形式工况下，电动棒转向助力系统都能够提供最佳助力，也就是说，无论是高速行驶还是低速行驶，还是其他形式条件发生了变化，电动助力转向系统都能够提供最佳的转向助力，提高了车辆行驶中的安全性、操控性和稳定性。
（3）电动助力转向系统没有液压回路，在调整和检测的时候更加简便容易，装配的自动化程度更高，并且可以通过设置不同的程序，快速匹配不同的车型，大大缩短了生产和开发周期。
管柱式电动助力转向系统异响问题的剖析
序 号 枪 杳顼 目
嘲Ｊ 哿（ ｕ） 箍曲 （ ｍ ｍ ）
规 格
≤４ ≤０ ｏ ５
实测
２ ３ １ ４ ０ ０ １
判定
故 障件 ｌ ＃ 、 ２ ＃的 电机 刷架 正常 ； 故 障件 ｌ ＃、 ２ ｝ ≠ 的电机转 子 组件 检测 数 据见 表
Ｃ — Ｅ Ｐ Ｓ异响 是故 障模式 之一 。这 种 由转 向器缺 陷 引 起 的 异 响 会 给 驾 驶 员 及 乘 员 带 来 感 官 上 的 不
适。
对于 Ｃ — Ｅ Ｐ Ｓ异响 实例 进行 分类 剖 析 ， 是 为 了 准确 查 找设 计 、 加工 、 装 配 过 程 中 的相 关 问题 ， 便）
制 造 工艺 ６ ５
管 柱 式 电动 助 力转 向 系统 异 响 问题 的剖 析
周 翠 萍
（ 南京 东华 智能 转 向系统有 限公 司 ） 摘 要： 针 对 管柱 式 电动 助 力转 向 系统 异 响 问题进 行 了分 类 分析 ， 重点 剖析 转 向 系统 异 响 电机 剖析
０ ２ ２
０ ４ ２
《４ ≤０ ． ０ ５
０ ． ０ ４ ２ ￣ ｏ ， ０ ６ ：
２ ０ ２ ４ ０． ０ １
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韩 手屡闻状况 勰 换 向器梧锫度 （ ｕ ）
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ｌ １ ０ ８ ≤ｌ ２ ｌ ０ ｌ
１ 。 通 过 比对 发现 ２ ＃换 向器表 面粗 糙度 高于 ｌ ＃而
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０ ０ ４ ２ ￣ ０ ． Ｏ Ｅ ． ： 无短路
汽车电动转向系统异响问题分析及优化
汽车电动助力转向系统(EPS)具有节能、环保、操 控性能优越等优点，已成为转向系统的发展方向叭 随
影响因素有：蜗轮蜗杆及壳体未分组选配、润滑脂加注
量过少、零部件尺寸超差、磨合工艺未执行、蜗轮蜗杆 啮合间隙过大、蜗轮蜗杆耐磨性能不好、磨齿产生设置 不合理等。
人 检测技能不足
机 蜗杆跨棒住
料 壳体中心距一致性差
壳体加工蜗杆耐磨性
润滑性能差
识别不良一致性差
异常 蜗杆不良
润滑油脂不良
分组未执行 装配不良
相比，蜗轮耐磨性能较差，在配合过程中蜗轮磨损较为
测
环
ห้องสมุดไป่ตู้
法
图2汽车转向系统异响原因分析鱼刺图
对转向异响故障件进行故障里程统计，其中83.7% 的异响故障发生在1 000〜1 000 km区间，发现故障件 异响程度与零部件耐磨损性能强相关，确认导致管柱 异响的直接原因为转向系统蜗轮蜗杆磨损。经分析，转 向管柱蜗轮蜗杆磨损的主要影响因素为：
1） 蜗轮、蜗杆材料耐磨性能不良。当前转向管柱伺 服单元内的蜗杆材料为42Cr,蜗轮材料为PA6,与蜗杆
着汽车NVH性能的不断提升，汽车系统中的各种异响 正逐渐被关注铁近几年国内外学者针对EPS异响的研 究越来越多,旨在研究EPS产生异响的内因、优化EPS 的结构、改良EPS组成构件的材料属性，为开发低噪 声、可靠性高的EPS产品奠定基础。国内外对EPS异 响多采用试验方法进行研究，然而由于研究缺少统一 规划，目前尚没有提岀解决该问题的系统方法。EPS异 响归根到底属于振动与噪声问题⑶,其分析手段主要依 靠在测试试验、设计、工艺、制造、检测等各环节制定对 策，与一般NVH问题的分析手段和解决方法略有不 同。文章基于某款车型试验车在经过坏路时，转向系统 岀现异响的现象，归纳分析了异响问题的主要原因，在
某种转向异响原因分析及改进探讨
交通科技与管理97技术与应用0 引言转向系统是车辆非常重要的人机交互系统，其直接关系到车辆的驾驶安全性，操控性。
当出现转向异响时，务必排查并锁定异响源，找出异响原因，针对故障原因进行有效的改进及验证，确保转向系统的安全可靠。
1 转向异响现象某车型转向为C-EPS 转向助力系统，其在进行第一轮样车试装时，车辆下线并在试验场内行驶了几百公里，驾驶员反馈出现了转向异响，异响现象为转向换向时发出砰砰的声音，根据异响现象初步分析为间隙产生的金属碰撞声。
根据经验对可能出现松旷的连接点进行了排查，未发现异常。
2 异响原因排查为锁定异响源，对转向传动路径逐一断开排查。
（1）断开左边转向横拉杆球头，打方向异响仍然存在；（2）继续断开右拉杆球头，继续打方向，异响仍然存在，但声音变小；（3）断开转向中间轴与转向器输入轴安装点，打方向，存在异响，但声音变微弱；（4）继续断开中间轴上点，异响存在并无变化。
初步判断异响源为转向管柱。
图1 断开点图2 故障件拆下故障件进行台架测试，异响复现，并在增加负载后异响变大。
且根据异响时伴随的震动判断为涡轮蜗杆位置。
拆下涡轮盖板，发现转向换向时，涡轮与齿轮轴之间的转动存在迟滞，即有间隙。
如图2所示。
涡轮与齿轮轴之间为齿形过盈配合，但故障件存在间隙，导致转向换向时，助力电机带动涡轮换向时碰撞齿轮轴产生异响。
3 异响原因分析针对异响问题，从人、机、料、法、环、测几个方面来查找原因。
人：齿轮轴与涡轮在进行压装装配工艺时，只对压装力的下限值进行的监控，而未监控压装力的上限值，如图3所示。
该过程可能会出现压装件倾斜被强制安装，压装力偏大但未监控，而倾斜装配并未使蜗轮齿轮轴之间充分过盈配合，导致使用一段时间后出现松旷。
图3 压装力测试设备机：涡轮齿轮轴压装设备垂直固定工装设计不合理，如图4所示，现有工装设备无法保证蜗轮齿轮轴压装时上、下同心定位要求，无足够同心定位导向基础上，涡轮与齿轮轴压配前很容易放倾斜。
中间轴异响分析及改进
10.16638/ki.1671-7988.2021.010.033中间轴异响分析及改进姜姗姗，苏大军，杨靖，岳法（北京汽车股份有限公司，北京101300）摘要：由于电动助力转向管柱布置在驾驶室内，距驾驶员较近，其NVH性能对驾驶员的舒适度体验有明显影响。
文章介绍了某款车型电动助力转向管柱耐久后颠簸路异响，异响源锁定中间轴。
对该中间轴异响进行了深入的原因分析，确定节叉耳环孔耐久后孔径超差、十字轴轴杆与轴径轴向间隙大为主要原因，并针对这两项原因提出了提升节叉硬度，增加节叉耳壁的壁厚，优化轴盖轴向缓冲结构的改进方案。
对优化设计进行了台架试验及整车试验验证，结果表明措施有效，耐久后中间轴异响消除，提升了驾驶员舒适度体验，且优化设计结果可应用于同类产品开发。
关键词：电动助力转向管柱；中间轴；颠簸路异响；优化设计中图分类号：U463.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)10-111-04The Noise Analysis and Solution of Intermediate Shaft of Vehicle Steering SystemJiang Shanshan, Su Dajun, Yang Jing, Yue Fa( Beijing Automotive Co., Ltd., Beijing 101300 )Abstract: The electric power steering column (C-EPS) is accommodated in the interior of the vehicle. A shortcoming of the interior is that C-EPS is placed very close to the driver and can be heard more easily which can make the driver uncomfortable. The rattle noise of C-EPS after durability exposure in some vehicle is introduced in this paper. The noise source is intermediate shaft. Based on analysis the root cause is confirmed which are yoke hole diameter deviation and universal joint axial clearance deviation after durability exposure. The relative improvement measures including increasing yoke hardness, increasing yoke thickness and changing universal joint damper style are proposed and validated. The bench durability test and the vehicle durability test show the rattle noise disappeared with the measures. This will make the driver more comfortable without complaining. The improvement measures can be applied to other vehicles.Keywords: Electric power steering column; Intermediate shaft; Rattle noise; Improvement measuresCLC NO.: U463.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)10-111-04引言随着汽车性能的不断提高，电动助力转向系统（EPS）已经逐步得到普及。
电动助力转向管柱异响问题分析
受到明显的振动感。
针对转向系统异响课题，经过主观评价及对图1 转向系统异响测试路段，从左到右依次是卵石路、绳索路和凹凸路
图2 转向管柱减速机构及内部配合副
为进一步锁定异响源头，利用异响噪声测试设备对转向管柱的几个配合副进行布点，采集可疑异响源位置的振动波形，实际布点位置如图3所示。
整车按前述条件的速度分别驾驶经过卵石路、一般坏路、绳索路及凹凸路，采集车辆行驶过程中布点位置的振动加速度数据,结果如图4所示。
通过对比振动波形，确认
图3 传感器布点示意图
图5 蜗轮左右齿面磨削加工情况。
CEPS转向管柱在坏路上异响问题探讨
C-EPS转向管柱在坏路上异响问题探讨黄巨成，张海源，朱钊，古红晓（奇瑞商用车（安徽）有限公司，芜湖 241006）摘 要：某车型在试生产期间，发现整车在坏路做动态路试时，前底盘与方向盘之间传递一种异响。
针对此异响，从测试、分析、验证以及最终制定解决方案四个维度介绍了click 解决此次问题的思路与方法。
为后续异响解决提供一种参考。
关键词：C-EPS；蜗轮箱；振响中图分类号：U461.5+6 文献标识码：A 文章编号：1005-25502019）02-0080-04（Discussion on Abnormal Sound of C-EPS Steering Column on Bad RoadHUANG Ju-cheng, ZHANG Hai-yuan, ZHU Zhao, GU Hong-xiao ()Chery Commercial Vehicle ( Anhui ) Co., Ltd., Wuhu 241006, China Abstract: For one model, during the trial production, when the whole vehicle was taken off the road after dynamic road test, a click sound was transmitted between the front chassis and the steering wheel when passing the bad road. In view of this unusual noise, this paper introduces the idea and method of solving this problem from several dimensions of testing, analysis, verification and the final solution. It provides a reference for the following solutions.Key Words: C-EPS; Worm gear box; Vibration responsedoi:10.3969/j.issn.1005-2550.2019.02.016 2018-09-27收稿日期：黄巨成毕业于合肥工业大学，硕士学历。
汽车转向管柱异响问题探讨
图 3 转向管柱受力分析示意
②
③①
栓前手柄是松开状态，打紧后再次锁紧。 这对镶块产生额外附加力 ( 图 4)。
2.3 零件状态确认 2.3.1 仪表支架状态确认 对故障车进行拆卸转向管柱，然后调 查与转向管柱匹配的仪表支架上安装孔面 的状态。同时在库房随机抽取 9 件仪表支 架进行调查确认。发现存在不同程度的焊
从以上装配工艺中可以发现，实际装 配过程中已经松开调节手柄。在打紧上螺
图 2 管柱镶块脱落示意图
转向管柱
上支架
镶块
100 AUTO TIME
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AUTO PARTS | 汽装表面 质量存在问题。
对仪表支架上转向管柱安装上支架进 行尺寸检测，结果显示尺寸符合设计要求。
2.3.2 镶块脱出力确认 管柱上支架的镶块如果制造脱出力偏 小，将会直接导致脱落及异响。在车间随 机抽取 10 件已经注塑完成的带镶块的转向 管柱上支架，在实验室镶块进行脱出力试 验。固定上支架，两侧镶块同时施加脱出 方向的力，直至镶块脱出为止。同时记录 设备施加的力值。 随机抽取的样件镶块最大脱出力测试结 果如表 2）： 该车型设计最大脱出力为 890N-2450N。 实测 10 件支架的脱出力均满足设计要求。
图 4 转向管柱安装示意 上安装点 调节手柄
下安装点
表2
编号
1#
最大 脱出力/N
1751
2# 1668
3# 1658
4# 1785
5#
6#
7#
1762
1662
1830
8# 1791
9# 1699
10# 1720
另外，加强对零件状态加强质量管理控 制，保证零件安装面无质量问题。
电动助力管柱颠簸路异响控制及预防
原地怠速 原地怠速 原地怠速 原地怠速
柏油路或水泥路面 柏油路或水泥路面 柏油路或水泥路面 柏油路或水泥路面
来回换向时，产生较为沉闷的“悾悾”声。
原地/低速 柏油路或水泥路面
来回换向时，产生较为清脆的“嘎嘎”声。
原地/低速 柏油路或水泥路面
节叉与输入轴配合 来回换向时，产生较为清脆的“哒”的一声。 原地/低速 柏油路或水泥路面
该类问题多为系统性问题，原因复杂，
表1 转向系统异响模式2
异响类型 摩擦异响
换向异响 Clunk Noise
声源 转向护套 组合开关 转向器 中间轴 转向器 转向器
转向操作
车速
路况
护套与中间轴摩擦产生“呜呜”声或“唧 唧”声。
组合开关护罩出现塑料摩擦的“吱吱”声或“ 唧唧”声。
接近转向极限位置时转向器衬套与齿条摩擦异 响产生的“呜呜”声或“咕咕”声。
FRONTIER DISCUSSIONቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ| 前沿探讨
电动助力管柱颠簸路异响控制及预防
岳法 姜姗姗 刘春梅 北京汽车股份有限公司汽车研究院 北京市 101300
摘 要：本 文主要对管柱式电动助力转向系统颠簸路异响的主要潜在原因和控制因素进行了研究，对排查和 预防的方法进行了总结。
关键词：C-EPS 颠簸路 异响 预防
Key words：C-EPS, bumpy road, abnormal noise, prevention
1 引言
随着消费者对乘用车舒适性要求的提高， 各大汽车厂商对车辆的 NVH 要求日益提升， 尤其是新能源车辆取消了发动机，驾驶舱内 背景噪音进一步降低，消费者对振动和噪音 更容易识别。有资料表明，汽车的振动和噪 声问题占据了整车故障问题的 1/3，与此同时 各大汽车公司在解决汽车振动和噪声问题上 的花费占了总开发费用的 20%[1]。
C-EPS电动转向管柱颤响优化设计
C-EPS电动转向管柱颤响优化设计杨伟【摘要】主要针对C-EPs管柱助力式电动转向因尺寸、结构设计不合理而产生的石块路颤响问题进行深度剖析,提出优化设计方案;并对优化设计前后相关零部件进行对比分析.该优化设计已经经过试验验证及批量生产验证,且适用于同平台车型.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P46-48)【关键词】C-EPs电动转向管柱;颤响;优化方案【作者】杨伟【作者单位】长城汽车股份有限公司,河北保定071000【正文语种】中文当前公共交通事业迅猛发展，汽车作为众多交通工具的一种，也越来越多地走进了千家万户。
然而随着汽车的普及所带来的一系列的能源、环境、操控性能、维修等问题，也越来越受到大众的重视，因此电动转向助力系统在大环境下应运而生。
伴随汽车数量的快速增长，电动助力转向系统凭借自身的性能优势与发展空间，越来越受到广大车企的青睐。
电动助力转向与传统液压助力转向相比，结构、助力形式有着很大的差异。
表面上虽然规避了转向油液渗、漏等诸如此类问题，但是各种各样的的异响问题伴随着汽车的生产越来越凸显。
电动助力转向系统由于没有了转向油液液压阻尼缓冲作用，如图1所示：颠簸路面高频振动冲击反馈的路感，在转向系统和与其相连接各个零部件的作用下进行放大。
首先轮胎左右摆动转换成转向器齿条沿轴线方向快速左右运动；左右运动位移量再通过转向器齿轮齿条啮合的线角传动比进行转化，形成转向器输入轴(小齿轮轴)快速换向转动；运动向上传递最后通过传动轴、管柱等一系列硬性连接反馈至驾驶员方向盘位置，最终表现为方向盘位置剧烈震动，并伴随“嗡嗡”颤音异响。
对于此问题，首先初步判定问题方向。
针对故障再现件方向盘“嗡嗡”颤响，通过“工业听诊器”依次对转向管柱、转向中间轴及转向机进行异响源探测和大总成零部件互换试验验证。
初步确定“嗡嗡”颤音异响源自于转向管柱总成，采用排除法的原则剔除了转向中间轴与转向机总成，缩小问题范围，初步判定问题方向。
EPS转向管柱异响原因分析及控制方法
EPS转向管柱异响原因分析及控制方法摘要：由于近年中国汽车行业电动助力转向系统（EPS）的应用普及，顾客对汽车的转向性能要求越来越高，因此对零件制造技术水平也提出了更高的要求。
本文根据路试车验证过程中，针对出现过的EPS转向管柱异响情况，总结出原因分析及控制方法，分享给从事EPS管柱设计以及制造相关的工程师作为参考。
关键词：汽车；EPS转向管柱；异响前言：EPS转向管柱以布置灵活、装配方便、节能环保、主动回正提高驾驶舒适性等优点，被广泛应用于载荷小的微型车、轿车中。
路试车验证过程中EPS转向管柱异响是常见的故障模式，异响引起驾驶员舒适性差，影响汽车本身的产品质量。
而异响问题主要原因是由轴承、涡轮蜗杆、万向节叉、电机等零部件结构设计、加工、装配过程中存在缺陷造成。
EPS转向管柱主要由电机、控制器、涡轮蜗杆、助力壳体、助力上下轴、传感器、轴承等组成（图1）。
其工作原理以C-EPS 转向系统传递扭矩（图2）为例，当驾驶员转动方向盘时，电动助力转向管柱接收信号产生助力，转向传动轴传递扭矩到转向器齿轮上，齿轮带动啮合的齿条沿着直线反复运动，从而转向拉杆带动转向节转动，使转向轮偏转，实现汽车转向。
图1：EPS转向管柱爆炸图图2：C-EPS 转向系统传递扭矩示意图一、上轴承松旷异响故障模式1：原地径向摇晃方向盘，方向盘径向晃动大，并伴随有撞击声；过颠簸路时方向盘晃动撞击“嗒、嗒”异响。
原因分析：用手径向摇晃转向上轴，有明显晃动撞击感；上转向轴轴承位与轴承内孔配合间隙过大，导致松旷撞击异响（见表1）。
控制方法：将上转向轴轴承位外径公差由-0.013，-0.025mm，更改加严为-0.008，-0.015mm。
减小配合间隙由0.005--0.025mm，减小为0--0.015mm。
表1：轴承与上轴配合间隙检测故障模式2：原地大角度转向过程中发出轻脆的“哒”一声或连续几声异响；往往在一周上某一点固定出现，行驶过程中，负载较小很少出现。
汽车转向系统异响的解决方案
汽车转向系统异响的解决方案转向系统异响，是汽车转向系统在正常使用过程中发出的、在相同情况下可以重现的异常噪声，是汽车常见和多发故障。
就其产生的不同程度和部位，异响可造成驾驶人员不适，降低转向系统使用寿命，甚至可能导致转向系统失效。
机械转向系统主要由管柱、传动轴（转向下轴）、齿轮齿条式转向器、拉杆等部件组成（见图1），其结构的合理性经过了长时间的考验。
笔者根据长期的生产实践和跟踪调查，发现转向系统的加工制造、装配、安装中产生的质量问题，是转向系统异响产生的重要原因。
图1 汽车转向系统1.管柱2.传动轴3.转向器4.拉杆异响原因及解决措施1.转向系统零部件加工制造不良（1）齿轮、齿条零件啮合精度差?齿轮、齿条零件啮合精度包括接触精度、运动精度、平稳精度等，尤其以平稳精度中的齿形精度指标对异响的产生有较大影响。
若齿形精度较差，在啮合运动中，齿轮和齿条将产生较大的冲击，产生的噪声较大。
试验表明，齿形精度大于10级，齿轮、齿条啮合运动的噪声显著增大，表现为车辆在任何路段较低速行驶或停止时，以较快的速度同向转动方向盘，转向器会传来连续的“哗哗”声响。
将齿形精度提高到8级，可避免此类异响。
（2）齿条导套与齿条零件配合间隙过大?齿条导套起滑动轴承的作用，支撑齿条在其内孔中来回滑动（见图2）。
齿条导套内孔支撑面与齿条接触发生塑、弹性变形，紧密贴合在齿条外圆上，配合为零间隙。
当齿条导套内孔尺寸过大，使得其与齿条的配合变为间隙配合，车辆在石块路上行驶时，将造成齿条在齿条导套孔内发生振动，引起异响。
保证齿条导套与齿条零件无间隙配合，可消除此类异响。
图2 齿条导套与齿条零间隙配合（3）齿条支撑与壳体零件间隙过大?齿条支撑在弹簧力作用下将齿轮、齿条压紧，保证其零间隙啮合（见图3）。
转向器工作时，齿条左右往复运动，在其反压下，齿条支撑受到左、右向摩擦力，如果齿条支撑与壳体的间隙过大，将造成齿条支撑左右晃动，撞击壳体发出响声。
论电动转向管柱型（C-EPS）转向传动轴松动异响问题的一种低成本解决方案胡旋峰
论电动转向管柱型（C-EPS）转向传动轴松动异响问题的一种低成本解决方案胡旋峰发布时间：2022-01-17T09:53:55.526Z 来源：《基层建设》2021年第29期作者：胡旋峰[导读] 随着国家对对碳排放的管控越发严格，汽车排放指标管控也日益严苛，东风柳州汽车有限公司广西柳州 545001。
摘要：随着国家对对碳排放的管控越发严格，汽车排放指标管控也日益严苛，所以汽车的低油耗、低排放、电动化是判定一款汽车能否上市以及生命周期长短的重要指标。
转向系统电动化是自2014以来仅次于发动机系统大量应用在汽车上的降低油耗的措施之一，电动转向系统除了具备手感好、噪音小的优势之外，异响问题却成为了故障高发板块，本论文就致力于解决C-EPS型转向传动轴因紧固螺栓扭力衰减所产生的异响问题（文内所提及的电动转向系统均为C-EPS型）提出了一个行之有效的低成本方案。
关键词：汽车零部件；C-EPS；电动转向系统；转向传动轴；扭力衰减；异响1、解决转向传动轴螺栓扭力衰减问题的必要性1.1电动转向传动轴故障率明显高于液压转向传动轴据国内某主机厂售后故障率统计（按照15个月的售后周期进行统计），电动转向传动轴故障所导致的故障率约占到电动转向系统故障率的30.21%左右，但在液压转向系统，转向传动轴的故障率仅为5.34%左右，两者的故障率相差6倍。
转向传动轴作为中间桥梁用于将驾驶员的转向动作传递到方向机上，最终实现转向的功能，整车负载都集中在方向机上，电动转向系统转向力的助力源为管柱电机，需要通过转向传动轴传递到方向机，所以在该系统中转向传动轴承受了直接驱动力（60N.m左右），而液压转向系统转向力的助力源为方向机，转向传动轴只承受小部分方向机反馈给驾驶员的助力，由此可见两种转向系统对转向传动轴和方向机输入轴连接处的结构和工艺强度是完全不同的。
1.2、转向传动轴螺栓扭力衰减的不良后果扭力衰减的初始故障为异响，影响驾驶体验，对于整车厂来说，会给车主带来极差的产品体验及品牌印象，若螺栓没有采用防松措施的情况下，任由该故障继续发展，严重的会导致转向传动轴与机械方向机输入轴完全脱开，造成不可估量的交通事故，对驾驶员的生命财产安全带来严重威胁。
某车型转向管，柱异响的诊断分析
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。
焊接长度 20.6mm 仅在底部 焊接长度 20.6mm 覆盖这个缝隙
图 3 助力转向机构 A 管柱锁止机构 助力转向机构 B 管柱锁止机构
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。
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%。
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
图 2 助力转向机构 A
②④
助力转向机构 B
②④
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。
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响的 现 和 ｌ 控制 ｝ 饱 定 义了ｃ ｆ 问轴作 为总成
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涂覆滑动 中 ｊ １ ｉ ｔ 的 发 经 验 ， 分 析 中间 轴 异 响 的产
１ 中间轴 结构
在 转 向 系统 中 ， 考 虑 援 的需 求 ， 转 向管 柱 和
生 及 优 化 改进 、
转 向 器 输 入 轴 不 能 布 置 在 同 一 轴 线 ， 而 Ｈ应 存 在
一
定 的夹 角 器 的 作
ｊ ａ ｃ ｋ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ ｓ ｅ ｒ ｌ ｌ ｔ ） ｌ ｙ ， ａ ｎ ｄ ｖ ｒ ｉ ｌ ｆ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｆ ’ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｌ ｈ ｒ ｏ ｌ ｌ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｆ ｌ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｅ ｖ ａ ｈ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．
图 １ 不可 滑 动 中 间轴
２ ０ １ ７ ． ５ ．Ｋ Ｅ Ｃ Ｈ Ｅ Ｊ Ｉ Ｓ Ｈ Ｕ《 客车技术 》 司
－ Ｔ － 艺 ． 材 料 ． 设 备
Ｃ Ａ Ｓ Ｅ ６平 均 变化 量 最 大 ， Ｉ １ 『 以 保 在 打 紧 后 有更 多 齿 面接 触 配 合 。
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｊ ａ ｃ ｋ ｓ ｈ ａ ｆ ｔ ， ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ， ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ， ａ ｂ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ， ａ ｂ ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ．
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较低的滑动负载（ 降低摩擦损耗 ） ； ④寿命高（ 要求 耐
磨损 ， 能 低 噪 的吸 收底 盘 传递 的振 动 ） 。
轴 刚性 好 ， 耐 久 后悱 能 衰 减小 ， 可承 受 较 大扭 矩 ， 常
应用于 Ａ ／ Ｂ级 乍 （ ： 一 Ｅ 系统 ． ．本 文 主 要 依 据 尼 龙
和供应商的主要课题 。 从 目前 看， ｆ ｆ Ｉ 问轴有以下 几个
特点 。 ① 不产 生 冲 击力 和异 响 （ 这 Ａ接 导 致 在 花键 啮 合 时 产 生 噪声 ， １ 寸也严 重 降 低 ‘ Ｊ 操作手感 ） ； ② 有 很 好 的 刚性 ， 保 证 其具 有 较 人 的抗 扭 转 刚度 ； ③具 有
工 艺 ． 材 料 ． 设 备
Ｃ — Ｅ Ｐ Ｓ转 向管柱中间轴异响 与殴避
刘慧建 李克峰 高家兵
（ 奇 瑞 汽车股 份有 公 ）
摘要 ： 分析Ｊ 中问轴结构 ， 阐述 ｊ 花键 叉连接 、 ＿ 卜 字轴连接 、 花继连 接产
的扭 转 角 度 和绝 对 隙 ， ｉ ｔ － 通 过实 １ 坪价 验 证 其 值 的可 行 性
０ 引 言
随着 整 车舒 适 性 要 求 的提 高 ，对 转 向 系统 的关
注 也 越 来越 受 到 客 广 Ｊ 重 视 。转 向 系统 内异 响 的类 型
用， 实现 ／ ｆ 川卡 Ｉ １ 对 Ｉ ＇ ｕ ｊ 化 置 下 转 向力 矩 的 传 递 。 在
Ｃ — Ｅ Ｐ Ｓ转 向 系统 【 ＿ ｆ 】 ， 『 ｆ 】 Ｉ ＇ Ｎ Ｊ 轴 同 时 承 受 手 力 和 电 机 助 作 川 Ｌ ｝ Ｉ 问轴 『 人 Ｊ 部结 构包 括 花 键 连 接 节 叉 、 焊 接
节义、 十字轴 、 化 键 会 ： 、 花键 轴 根据 滑 动 结 构 不 同， 中 问轴 主 要 分 为 ｒ 叮滑 动 式 （ 图 １ ） 、 尼 龙 涂 糙 （ 图 ２） 、 钢珠式 （ 【 鬈 Ｊ ３ ） 不 可滑动 中Ｉ ｈ Ｊ 轴 虽 然 成 本低 ， 但／ ｆ 能 吸 收路 冲 击 ， 已经 逐 步 淘 汰 ？ 尼』 宅 涂
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｔ ａ ｎ ａ １ ￣ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｊ ａ （ ｋ ｓ ｈ ａ ｌ ｆ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｉ ． １ １ ｌ ’ ｋ（ ． １ ） ｌ １ Ⅲ ｔ ｉ ｏ ｎ ． 【 ’ Ｉ ’ Ｏ Ｓ Ｓ 【 ・ （ ， Ｉ ｍｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． ｐ ｅ ｌ ’ ｆ ｏ ｒ ｎ ｌ ａ ｎ ｛ ・ ｅ
覆 滑 动 中ｌ １ １ Ｊ 轴 町 以Ｉ １ 及收 路 面 冲 击 ， 町带 来较 好 的 驾 驶感觉 ， 但 足 刚 差 ， 耐 久 后性 能 衰 减 叫 显 ， 承受 的 扭 有 限 ，卞 要 心川 １丁 、 Ａ级 乍． 滚 珠 滑 动 中 问
很多 ， 产 生异 响 的风 险 点 也 比较 多 。其 中 ， 中问轴 异 响 是较 常 见的 『 ｈ Ｊ 题 。对 Ｉ ｆ １ 问 轴 的设 汁研 究是 主 机 厂