汽车转向系统换向噪声分析与优化
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关键词： 管柱式电动助力转向系统； 换向噪声； 配合间隙 中图分类号： Ｕ４６７������ ４＋９３ 文献标志码： Ｂ 文章编号： １６７４－１９８６ （２０１９） ０１－０１８－０４
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｖｅｒｓａｌ Ｎｏｉｓｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｃｏｌｕｍｎ ｄｒｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ； Ｒｅｖｅｒｓａｌ ｎｏｉｓｅ； Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｃｌｅａｒａｎｃｅ
０ 引言
进入 ２１ 世纪以来， 汽车工业日新月异， 发展迅速。 人们 对购买汽车的需求不仅局限于安全、 价格实惠和稳定性能好， 还越发注重乘坐质量。 ＮＶＨ 就是汽车乘坐质量评价中一项重要 的指标， 其中 Ｎ 代表噪声 （ Ｎｏｉｓｅ） ， Ｖ 代表振动 （ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ） ， Ｈ 代表声粗糙度 （ Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ） ， 又称为不平顺性或冲击特性。 有数据显示， 汽车的 ＮＶＨ 问题导致了约 ３０％ 的整车故障， 而 各汽车主机厂和各大子系统零部件公司针对此问题的研究经费 超过全部经费的 ２０％［１］ 。 而且现在消费者不仅要求购买的汽车 安静， 还要声音好听， 即声品质要好。 声品质是一种主观的概 念， 常常指一种声音并没有让人觉得烦躁， 好的声品质应该是 能让人感觉到愉悦的。 现在各大汽车制造商除了关注噪声级 别， 还特别注重声品质， 因为这将影响到一个汽车品牌在市场 上的竞争力。
ＷＵ Ｌｉｎｔａｏ （ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ， ＴＲＷ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ （ Ｓｈａｎｇｈａｉ） Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｎｏｉｓｅｓ ａｎｄ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｃｏｌｕｍｎ ｄｒｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ （ ＣＤ － ＥＰＳ） ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｄｕｒｉｎｇ ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｗｉｔｈｉｎ ｐａｒｋｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ， ｒｅｖｅｒｓａｌ ｎｏｉｓｅ ｏｃｃｕｒｒｅｄ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｉｓ ｎｏｉｓｅ ｉｓｓｕｅ， ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｒｏｏｔ ｃａｕｓｅ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ａｎｄ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｐａｒｔｓ ｉｓ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓａｌ ｎｏｉｓｅ． Ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ， ｔｈｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｄｅａ ｏｆ ｎｏｉｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ａｌｓｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｇｏｏｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｉｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍ．
接受
绝大多数 比较挑剔 受过培训
所有顾客
无法察觉
对象
顾客
的顾客 的人员
汽车转向系统的噪声与振动主要表现为方向盘的振动， 它 是影响整车 ＮＶＨ 的重要因素之一。 另外， 随着技术的发展， 现在全球转向系统的发展趋势已经由原先的液压动力转向系统 （ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ， ＨＰＳ ） 向 电 动 助 力 转 向 系 统 （ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ， ＥＰＳ） 转 变。 对 于日 本、 欧 洲和 北美 这些成熟的汽车市场来说， 在 ２０ 年前这一转变就已发生。 而 在亚太和南美等地区， 虽然迟了几年， 但也发展迅速， 对这些 地区的各大汽车制造商来说， 成本是决定采用一项技术最重要 的驱 动 之 一， 而 管 柱 式 电 动 助 力 转 向 系 统 （ Ｃｏｌｕｍｎ Ｄｒｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ， ＣＤ－ＥＰＳ） 正好是在能满足这个要求下 的最好选择［３］ ， 并且 ＣＤ －ＥＰＳ 比传统的 ＨＰＳ 具有更好的 ＮＶＨ 性能。
在机械运动中， 噪声与振动通常是紧密相连的， 而声粗糙 度是指人通过各类感官对车辆噪声振动的综合评价。 因此， 噪 声、 振动与声粗糙度三者之间是相辅相成的关系［１］ 。 汽车噪声 与振动的评价指标有以下三个方面［２］ ： （ １） 车内噪声评价； （２） 系统和零部件的评价； （３） “通过噪声”。
在评价噪声时， 又可分为主观评价和客观分析。 两者互补Βιβλιοθήκη Baidu评价， 在具体研究过程中很难用定量的方法来描述两者的关 系。 在主观评价指标中， 又包括主观定级和声品质， 表 １ 列出
了主观定级中的 １０ 个级别和相应的噪声大小以及舒适度之间 的关系［２］ 。
表 １ 主观定级级别关系表
级别 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ 意见 不能接受 不能接受 接受的过渡 可以接受 可以接受
Ｃ Ｍ Ｙ Ｋ
ＤＯＩ： １０������ １９４６６ ／ ｊ������ ｃｎｋｉ������ １６７４－１９８６������ ２０１９������ ０１������ ００５
汽车转向系统换向噪声分析与优化
吴林涛
（ 天合汽车科技 （ 上海） 有限公司亚太技术中心， 上海 ２０１８００）
摘要： 介绍了管柱式电动助力转向系统噪声及产生的原因。 并根据某乘用车下线后， 在驻车情况下来回转动方向盘出现的换 向噪声问题， 展开试验分析， 最后确定解决方案。 实验结果表明： 该换向噪声问题和零部件之间的配合间隙有关， 控制好配合间 隙就能预防该类噪声问题的出现。 并且还提出了针对噪声问题的分析思路， 为后续分析解决噪声问题提供了一个很好的方法。
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｖｅｒｓａｌ Ｎｏｉｓｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｃｏｌｕｍｎ ｄｒｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ； Ｒｅｖｅｒｓａｌ ｎｏｉｓｅ； Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｃｌｅａｒａｎｃｅ
０ 引言
进入 ２１ 世纪以来， 汽车工业日新月异， 发展迅速。 人们 对购买汽车的需求不仅局限于安全、 价格实惠和稳定性能好， 还越发注重乘坐质量。 ＮＶＨ 就是汽车乘坐质量评价中一项重要 的指标， 其中 Ｎ 代表噪声 （ Ｎｏｉｓｅ） ， Ｖ 代表振动 （ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ） ， Ｈ 代表声粗糙度 （ Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ） ， 又称为不平顺性或冲击特性。 有数据显示， 汽车的 ＮＶＨ 问题导致了约 ３０％ 的整车故障， 而 各汽车主机厂和各大子系统零部件公司针对此问题的研究经费 超过全部经费的 ２０％［１］ 。 而且现在消费者不仅要求购买的汽车 安静， 还要声音好听， 即声品质要好。 声品质是一种主观的概 念， 常常指一种声音并没有让人觉得烦躁， 好的声品质应该是 能让人感觉到愉悦的。 现在各大汽车制造商除了关注噪声级 别， 还特别注重声品质， 因为这将影响到一个汽车品牌在市场 上的竞争力。
ＷＵ Ｌｉｎｔａｏ （ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ， ＴＲＷ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ （ Ｓｈａｎｇｈａｉ） Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｎｏｉｓｅｓ ａｎｄ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｃｏｌｕｍｎ ｄｒｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ （ ＣＤ － ＥＰＳ） ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｄｕｒｉｎｇ ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｗｈｅｅｌ ｗｉｔｈｉｎ ｐａｒｋｉｎｇ ｓｔａｔｕｓ， ｒｅｖｅｒｓａｌ ｎｏｉｓｅ ｏｃｃｕｒｒｅｄ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｉｓ ｎｏｉｓｅ ｉｓｓｕｅ， ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｗｅｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｒｏｏｔ ｃａｕｓｅ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ａｎｄ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｐａｒｔｓ ｉｓ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓａｌ ｎｏｉｓｅ． Ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ， ｔｈｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｄｅａ ｏｆ ｎｏｉｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ａｌｓｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｇｏｏｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｉｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍ．
接受
绝大多数 比较挑剔 受过培训
所有顾客
无法察觉
对象
顾客
的顾客 的人员
汽车转向系统的噪声与振动主要表现为方向盘的振动， 它 是影响整车 ＮＶＨ 的重要因素之一。 另外， 随着技术的发展， 现在全球转向系统的发展趋势已经由原先的液压动力转向系统 （ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ， ＨＰＳ ） 向 电 动 助 力 转 向 系 统 （ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ， ＥＰＳ） 转 变。 对 于日 本、 欧 洲和 北美 这些成熟的汽车市场来说， 在 ２０ 年前这一转变就已发生。 而 在亚太和南美等地区， 虽然迟了几年， 但也发展迅速， 对这些 地区的各大汽车制造商来说， 成本是决定采用一项技术最重要 的驱 动 之 一， 而 管 柱 式 电 动 助 力 转 向 系 统 （ Ｃｏｌｕｍｎ Ｄｒｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ， ＣＤ－ＥＰＳ） 正好是在能满足这个要求下 的最好选择［３］ ， 并且 ＣＤ －ＥＰＳ 比传统的 ＨＰＳ 具有更好的 ＮＶＨ 性能。
在机械运动中， 噪声与振动通常是紧密相连的， 而声粗糙 度是指人通过各类感官对车辆噪声振动的综合评价。 因此， 噪 声、 振动与声粗糙度三者之间是相辅相成的关系［１］ 。 汽车噪声 与振动的评价指标有以下三个方面［２］ ： （ １） 车内噪声评价； （２） 系统和零部件的评价； （３） “通过噪声”。
在评价噪声时， 又可分为主观评价和客观分析。 两者互补Βιβλιοθήκη Baidu评价， 在具体研究过程中很难用定量的方法来描述两者的关 系。 在主观评价指标中， 又包括主观定级和声品质， 表 １ 列出
了主观定级中的 １０ 个级别和相应的噪声大小以及舒适度之间 的关系［２］ 。
表 １ 主观定级级别关系表
级别 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ 意见 不能接受 不能接受 接受的过渡 可以接受 可以接受
Ｃ Ｍ Ｙ Ｋ
ＤＯＩ： １０������ １９４６６ ／ ｊ������ ｃｎｋｉ������ １６７４－１９８６������ ２０１９������ ０１������ ００５
汽车转向系统换向噪声分析与优化
吴林涛
（ 天合汽车科技 （ 上海） 有限公司亚太技术中心， 上海 ２０１８００）
摘要： 介绍了管柱式电动助力转向系统噪声及产生的原因。 并根据某乘用车下线后， 在驻车情况下来回转动方向盘出现的换 向噪声问题， 展开试验分析， 最后确定解决方案。 实验结果表明： 该换向噪声问题和零部件之间的配合间隙有关， 控制好配合间 隙就能预防该类噪声问题的出现。 并且还提出了针对噪声问题的分析思路， 为后续分析解决噪声问题提供了一个很好的方法。