柳行

(上汽通用東岳汽車(chē)有限公司，山東煙臺(tái) 264006)

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汽車(chē)時(shí)鐘彈簧異響分析

柳行

(上汽通用東岳汽車(chē)有限公司，山東煙臺(tái) 264006)

通過(guò)對(duì)時(shí)鐘彈簧結(jié)構(gòu)的分析，探索研究時(shí)鐘彈簧在轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生異響的原因，并給出相應(yīng)的解決方案，為工程技術(shù)人員提供參考。

汽車(chē)；時(shí)鐘彈簧；異響分析

0　引言

時(shí)鐘彈簧，又名旋轉(zhuǎn)連接器，負(fù)責(zé)連接控制單元與駕駛員氣囊以及喇叭等多個(gè)隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的電子部件。由于時(shí)鐘彈簧跟方向盤(pán)以及轉(zhuǎn)向管柱等多個(gè)零部件裝配組合在一起，在受到來(lái)自這些零部件的作用力時(shí)，自身跟這些零部件擠壓，會(huì)產(chǎn)生碰撞，進(jìn)而發(fā)出異響。這種異響雖然不會(huì)對(duì)駕駛安全有影響，但是會(huì)給駕駛員造成主觀(guān)上的抱怨。文中以某幾款量產(chǎn)多年的車(chē)型為例，從設(shè)計(jì)的角度分析轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)時(shí)鐘彈簧異響產(chǎn)生的原因，并給出相應(yīng)的解決方案。

1　時(shí)鐘彈簧結(jié)構(gòu)介紹

時(shí)鐘彈簧通常由外接線(xiàn)束、定子、轉(zhuǎn)子、套管、鎖銷(xiāo)以及扁線(xiàn)等幾部分組成，如圖1所示。

圖1　時(shí)鐘彈簧組成

根據(jù)車(chē)型及零件差異，通常情況下，定子上部有4個(gè)固定點(diǎn)將其固定在轉(zhuǎn)向管柱的塑料支架上。其中套管和轉(zhuǎn)子隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。扁線(xiàn)實(shí)際上就是時(shí)鐘彈簧內(nèi)部的線(xiàn)束，在隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，隨方向盤(pán)的位置不同被松開(kāi)或者拉緊。鎖銷(xiāo)僅僅用在時(shí)鐘彈簧裝車(chē)前，防止時(shí)鐘彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)偏離原始位置，在方向盤(pán)安裝后即被拔掉。

2　時(shí)鐘彈簧異響原因分析與解決方案

由于旋轉(zhuǎn)部件本身就會(huì)有摩擦聲，對(duì)于這種正常的摩擦聲，作者不做探討，只針對(duì)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的異常聲響。轉(zhuǎn)向異響表現(xiàn)為：當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，伴隨有吱吱聲，且多數(shù)情況下，這種吱吱聲是在方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)到某一角度時(shí)發(fā)生的。

異響主要由以下幾個(gè)原因?qū)е拢?/p>

(1)偏心。這種情況通常是由于時(shí)鐘彈簧固定點(diǎn)位置差異造成。上文提到，時(shí)鐘彈簧定子有4個(gè)(因車(chē)型及零件本身差異，固定點(diǎn)數(shù)量及位置會(huì)有差異)，當(dāng)這4個(gè)固定點(diǎn)不在同一平面、差距過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生偏心；另外，固定點(diǎn)的緊固扭矩以及安裝過(guò)程也會(huì)對(duì)同心度有很大的影響。如圖2所示，偏心會(huì)造成時(shí)鐘彈簧自身定子和轉(zhuǎn)子之間碰撞，產(chǎn)生異響。

解決方案：①調(diào)整時(shí)鐘彈簧，保證固定點(diǎn)平面度，既要確認(rèn)時(shí)鐘彈簧本身，又要保證對(duì)手件相應(yīng)固定點(diǎn)的平面度；②優(yōu)化時(shí)鐘彈簧內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)時(shí)鐘彈簧承受偏心的能力；③多數(shù)情況下，重新安裝問(wèn)題便能解決；一般零件的平面度差異不會(huì)非常大，再次安裝緊固時(shí)，如果注意扭矩及裝配方式，異響會(huì)自行消失。

圖2　偏心的影響

(2)扁線(xiàn)斷裂。由于過(guò)度旋轉(zhuǎn)，造成內(nèi)部扁線(xiàn)打折(如圖3(a)所示)甚至斷裂，出現(xiàn)異響。這種情況在前期設(shè)計(jì)時(shí)一般都會(huì)考慮到，扁線(xiàn)的圈數(shù)通常要比方向盤(pán)的最大旋轉(zhuǎn)圈數(shù)多0.5圈(如圖3(b)所示)，保證方向盤(pán)在極限位置時(shí)，扁線(xiàn)仍有余量。但是由于設(shè)計(jì)缺陷或者零件本身質(zhì)量問(wèn)題，就有可能出現(xiàn)扁線(xiàn)打折或者斷裂的情況。

圖3　扁線(xiàn)嚴(yán)重打折與正常情況

解決方案：①這種問(wèn)題伴隨著功能問(wèn)題，必須更換整個(gè)時(shí)鐘彈簧；②前期設(shè)計(jì)一定要確認(rèn)扁線(xiàn)與方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的匹配。

(3)刮擦聲。在某一特定點(diǎn)發(fā)出刮擦聲，這種情況一般是轉(zhuǎn)子與定子或內(nèi)部其他零件干涉剮蹭導(dǎo)致。比如：零件有毛刺，旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)有規(guī)則的剮蹭聲；扁線(xiàn)末端的插針端口蓋板與轉(zhuǎn)子摩擦發(fā)聲，由于此蓋板的高度已經(jīng)超過(guò)轉(zhuǎn)子與定子的間隙，旋轉(zhuǎn)時(shí)必然會(huì)有剮蹭聲，如圖4所示。

圖4　由于結(jié)構(gòu)原因?qū)е鹿尾谅暭敖鉀Q方案

解決方案：①設(shè)計(jì)上可以?xún)?yōu)化下結(jié)構(gòu)，考慮取消或者優(yōu)化無(wú)用的部件；②售后問(wèn)題上，由于問(wèn)題是在時(shí)鐘彈簧內(nèi)部，只能更換時(shí)鐘彈簧。

(4)與對(duì)手件碰撞。帶有ESP的車(chē)型，如果裝配一個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)向角度傳感器，這個(gè)零件通常會(huì)卡接在時(shí)鐘彈簧的套管處，如果兩個(gè)零件配合不好，也會(huì)產(chǎn)生碰撞異響。如圖5所示，轉(zhuǎn)向角度傳感器通過(guò)4個(gè)卡扣卡在時(shí)鐘彈簧上，在方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其中一個(gè)或者兩個(gè)零件同時(shí)受到擠壓，卡接處就會(huì)產(chǎn)生非正常碰撞產(chǎn)生的摩擦聲。

圖5　轉(zhuǎn)向角度傳感器與時(shí)鐘彈簧的連接方式

解決方案：①通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化，找到兩個(gè)零部件的最佳配合點(diǎn)，這個(gè)配合點(diǎn)跟零件本身及裝配環(huán)境有很大關(guān)系，有的主機(jī)廠(chǎng)采用松散的配合結(jié)構(gòu)，而有的主機(jī)廠(chǎng)采用緊密的配合結(jié)構(gòu)；②對(duì)于此類(lèi)異響，后期可以通過(guò)在4個(gè)固定點(diǎn)增加毛氈的方式解決售后用戶(hù)抱怨。

(5)被對(duì)手件擠壓。受對(duì)手件擠壓，導(dǎo)致時(shí)鐘彈簧自身部件碰撞發(fā)聲，這種碰撞經(jīng)常發(fā)生在時(shí)鐘彈簧自身的各個(gè)卡接點(diǎn)，見(jiàn)圖6。

時(shí)鐘彈簧本身各個(gè)部件之間的卡接點(diǎn)，比如套管和轉(zhuǎn)子之間的卡接點(diǎn)，受外力作用，如果零件設(shè)計(jì)不夠牢固，同樣也會(huì)因碰撞產(chǎn)生非正常摩擦聲。

解決方案：①優(yōu)化模具，控制卡接點(diǎn)的卡接力度及卡接量；②可以考慮在前期設(shè)計(jì)時(shí)采用毛氈，隔絕異響的產(chǎn)生。

(6)相同材料的兩個(gè)零件之間的摩擦聲。單獨(dú)提出這一點(diǎn)，是因?yàn)樽髡咴?jīng)做過(guò)試驗(yàn)，時(shí)鐘彈簧的定子和轉(zhuǎn)子，如果兩個(gè)零件的材料相同，那么它們產(chǎn)生摩擦?xí)r的分貝要大于材料不同的兩個(gè)零件摩擦聲；當(dāng)然，結(jié)果可能會(huì)因材料不同而有差異，但是對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)是有幫助的。

3　結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)時(shí)鐘彈簧轉(zhuǎn)向異響，列舉出了幾個(gè)不同的原因及解決方案。當(dāng)然，對(duì)不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品可能會(huì)有不同的原因及解決方案，但是對(duì)于類(lèi)似結(jié)構(gòu)，上面的幾點(diǎn)分析對(duì)開(kāi)發(fā)人員以及售后維修人員是有幫助的。

【1】徐灝．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第3冊(cè))[M]．2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006．

Analysis of Vehicle SRC Noise

LIU Hang

(SAIC-GM Dongyue Motors Co.,Ltd.,Yantai Shandong 264006,China)

Through analyzing the structure of the steering roll connector, the causes of abnormal noise occurred in turning process of the steering roll connector were researched, corresponding solutions were given.It provides reference for engineers.

Vehicle; Steering roll connector; Abnormal noise analysis

2016-05-03

柳行(1985—)，男，本科，工程師，從事汽車(chē)開(kāi)關(guān)類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)發(fā)布工作。E-mail：hang_liu.sgmyt@saic-gm.com。

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1674-1986(2016)08-065-03