馬江林

摘 要：本文通過對汽車轉(zhuǎn)向柱模塊的結(jié)構(gòu)簡述，綜合自己工作經(jīng)驗，對某乘用車的轉(zhuǎn)向柱模塊的售后故障模式進行剖析，分析其產(chǎn)生原因，提出改進方法，使問題得到解決。從而引出售后市場問題對項目前期結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證的重要性，并為后期新項目設(shè)計提供設(shè)計經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：汽車;轉(zhuǎn)向柱模塊;售后;改進

為了滿足不同品牌，不同車型和車系的多樣化需求，轉(zhuǎn)向柱模塊的設(shè)計主要分幾種趨勢，模塊化，半模塊化和全總成化設(shè)計分別滿足不同汽車廠家的需求。組合開關(guān)可分為三大模塊：燈光手柄控制手柄，一般集成了轉(zhuǎn)向開關(guān)，變光開關(guān)，霧燈開關(guān)，小記里程開關(guān)，HUD抬頭顯示開關(guān)等等。雨刮控制開關(guān)，一般集成了雨刮器開關(guān)（高速，低速，自動雨刮，間歇雨刮），洗滌按鈕開關(guān)，前后洗滌切換開關(guān)等。時鐘彈簧總成，一般集成角度轉(zhuǎn)換傳感器，氣囊控制回路模塊，ESP（測試穩(wěn)定系統(tǒng)模塊），多功能方向模塊回路，換擋片開關(guān)，喇叭回路開關(guān)等。

1 整車顯示氣囊燈報警

故障描述：在某乘用車在整車行駛中整車顯示安全氣囊報警，通過分析發(fā)現(xiàn)安全氣囊功能正常，整車ECU輸入和輸出信號正常，檢測為安全氣浪控制回路中呈現(xiàn)斷路現(xiàn)象。故障分析和改進：

方向盤安全氣囊安裝在方向盤內(nèi)通過組合開關(guān)內(nèi)部扁平電纜作為回路傳輸相關(guān)傳遞信息與整車ECU相聯(lián)。ECU通過整車各個位置的傳感器檢測觸發(fā)條件發(fā)出相關(guān)指令給到方向盤氣囊進行觸發(fā)。組合開關(guān)在氣囊回路中的電阻標準小于0.8 Ω。通過對組合開關(guān)內(nèi)部扁平電纜電阻測試，安全氣囊回路斷路，不符合標準，單件故障復(fù)現(xiàn)。通過拆解故障件，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象表現(xiàn)為內(nèi)部焊接銅箔斷裂，導(dǎo)致傳輸信號的中斷，觸發(fā)整車了安全氣囊報警。

該結(jié)構(gòu)設(shè)計從歐洲直接引用過來，歐洲在進行時鐘彈簧內(nèi)部的扁平電纜設(shè)計時，為了讓銅箔帶子與連接器能很好的貼合，在連接器端子設(shè)定了0.9 mm的臺階，通過在現(xiàn)場不斷對故障的復(fù)現(xiàn)模擬，凸臺高度是影響銅箔斷裂的主要原因。在電阻焊接工藝過程中大約0.5 N～0.8 N的下壓力，由于存在高度差，在銅箔處就會產(chǎn)生應(yīng)力，在生產(chǎn)過程銅箔帶斷裂的風(fēng)險（售后12MIS PPM大約40左右）。對于對該問題，我們將凸臺高度重新定義由原始設(shè)計的0.9 mm降低至0.3 mm，從而降低扁平電纜在焊接過程中受力導(dǎo)致帶子脫離的風(fēng)險，同時我們焊接后的工位上加一個電阻測試儀，對所有下線產(chǎn)品進行電阻測試，當(dāng)出現(xiàn)電阻大于0.8 Ω的產(chǎn)品，設(shè)備會自動攔截。從而實現(xiàn)對故障100%防流出。通過半年的跟蹤，該類問題沒有在客戶端進行再發(fā)生。成功的解決了該類故障問題。

2 車輛多功能方向盤和喇叭失效

故障描述：在售后市場報出多起車輛在行駛過程中報多功能方向盤按鍵和喇叭失效。售后工程師對多功能方向盤和喇叭進行測試，其功能正常，進一步檢查發(fā)現(xiàn)為組合開關(guān)內(nèi)部控制回路存在斷路現(xiàn)象。

故障分析和改進：多功能和喇叭的信號通過時鐘彈簧內(nèi)部扁平電纜進行信號傳輸?shù)秸嘐CU。通過拆解故障件，發(fā)現(xiàn)故障件的時鐘彈簧內(nèi)部的扁平電纜斷裂，同時在時鐘彈簧內(nèi)部發(fā)現(xiàn)紅色絲帶或者頭發(fā)。通過對售后市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，整車在方向盤與轉(zhuǎn)向柱的護罩之間為避免摩擦，設(shè)計2 mm～5 mm的間隙，在有些地區(qū)買新車后，會在方向盤下端懸掛紅色絲帶物品進行慶賀，由于在開車過程中轉(zhuǎn)動方向盤會產(chǎn)生向心力，紅色絲帶或者掉落在方向盤護罩上的長頭發(fā)會被帶入時鐘彈簧內(nèi)部?，F(xiàn)在國內(nèi)的主流設(shè)計都是在內(nèi)部進行兩個軟環(huán)結(jié)構(gòu)對扁平電纜進行平衡。當(dāng)有異物（紅色絲帶或者頭發(fā)）進入時鐘彈簧內(nèi)部后，軟環(huán)會被帶亂，從而導(dǎo)致內(nèi)部扁平電纜和軟化位置錯亂。如繼續(xù)打方向盤，扁平電纜就會被帶斷，導(dǎo)致回路斷開，相關(guān)的喇叭，多功能方向盤的信號中斷。

通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，主流的組合開關(guān)的軟環(huán)結(jié)構(gòu)在市場上如出現(xiàn)異物入侵都會導(dǎo)致內(nèi)部的扁平電纜斷裂。屬于故障類型屬于結(jié)構(gòu)限制，我們與歐洲研發(fā)團隊進行討論后，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在歐洲的高端車上都在用假帶子的結(jié)構(gòu)來代替軟環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是用沒有功能的扁平電纜來代替軟環(huán)的作用，從而實現(xiàn)時鐘彈簧內(nèi)部的平衡。當(dāng)有異物侵入后，假帶子的結(jié)構(gòu)會把頭發(fā)擠到時鐘彈簧上端，不會存在異物導(dǎo)致軟環(huán)亂的情況，有效的規(guī)避組織內(nèi)部扁平電纜被損壞的風(fēng)險。我們決定在國產(chǎn)車上引入該結(jié)構(gòu)，由于歐洲高端車的組合開關(guān)假帶子材料成本偏高，我們在引入該結(jié)構(gòu)的時候，對假帶子的材料進行重新選擇。最終將假帶子的材料由PPN變成價格更低的PPE材料。經(jīng)過多輪的設(shè)計驗證，成功的在某國產(chǎn)組合開關(guān)上引入假帶子結(jié)構(gòu)，并順利的通過時鐘彈簧進行壽命耐久測試。同時我們對新結(jié)構(gòu)進行了頭發(fā)入侵實驗，將長約35 mm的頭發(fā)放入時鐘彈簧內(nèi)部，對方向盤進行左右1.5圈的1 000次耐久試驗。內(nèi)部扁平電纜并未出現(xiàn)斷裂。通過后來的售后數(shù)據(jù)跟蹤，成功的解決了時鐘彈簧異物入侵導(dǎo)致扁平電纜斷裂的故障。組合開關(guān)的售后整體PPM下降了20%。

3 燈光手柄撥頭斷裂

在整車變光操作時候，撥動燈光手柄，手柄根部通過內(nèi)部卡爪結(jié)構(gòu)帶動內(nèi)部滑塊運動，帶動金屬彈片在PCBA上不同區(qū)域進行接觸，從而實現(xiàn)變光操作，在對不良件進行分析發(fā)現(xiàn)大量的零件都是手柄的撥頭斷，導(dǎo)致變光無法實現(xiàn)。

故障分析和改進：針對燈光手柄撥頭被折斷這一現(xiàn)象，我們通過對其操作力進行測試其范圍為7.5 N～9.5 N，按照技術(shù)要求該力要求在7±3 N之內(nèi)，符合要求。但是在實際使用過程中，駕駛員使用開關(guān)的條件與我們在實驗室的模擬測試有區(qū)別。測試時候是用測試夾具逐漸去推燈光手柄，直到觸發(fā)功能，而實際使用中，一般剛使用燈光手柄開關(guān)駕駛員會逐漸加大用力，當(dāng)對該車的操作熟悉后，會用稍大的力去操作。如果在操作這的感覺中該開關(guān)手感較重則會使用超出平常的力來操作，通過到售后市場調(diào)研，多數(shù)情況下開關(guān)的瞬間操作力為該開關(guān)最大操作力的3～4倍，同時由于人在操作工程中帶有加速度。所以在瞬間的推力很可能是要大于產(chǎn)品本身的承受力。顯然，在這樣的力的作用下，設(shè)計者應(yīng)該對撥頭的承受能力重新進行考慮。

我們在對產(chǎn)品破壞試驗條件為在手柄100 mm處施加一個80 N的力，抽樣進行10次的測試。其中有1次出現(xiàn)了撥頭斷裂的情況，在開關(guān)的實際使用過程中，由于使用的次數(shù)增加加上開關(guān)撥頭隨使用頻次增加被磨損，同時有波動加速度的影響，其承受的操作力會有所下降。用戶在使用一段時間后，手臂會斷裂的原因在此。

我們對手柄的各個部件配合倒角進行修模，使零件配合順暢，不存在卡滯現(xiàn)象，并將操作力控制在5 N～7 N。并將此作為過程控制的要點，在季度產(chǎn)品審核中加入到檢查項目中。同時我們也對撥頭的壁厚進行加寬，試手柄抗破壞力加強至100 N。完成上述改進后抽取5件產(chǎn)品對燈光手柄進行50 000次的耐久測試，通過耐久測試后，再對耐久測試的產(chǎn)品進行抗破壞測試。在手柄100 mm處施加100 N的力，保持100秒，最終未出現(xiàn)不良手柄斷裂的情況。完成驗證后導(dǎo)入該結(jié)構(gòu)。通過跟蹤售后表現(xiàn)該故障現(xiàn)象，該類型的故障率得到了急劇的下降。

4 改進成效及新問題思考

雖然這些問題都得到解決，而且成效比較明顯，但是回頭看這些問題，都是在前期設(shè)計工作中都可以去規(guī)避的，如果我們在設(shè)計結(jié)構(gòu)和尺寸時候多考慮產(chǎn)品的使用條件，在工藝設(shè)計的時候多分析工藝的缺陷等等，如果我們在前期涉及多問幾個為什么，多去回顧之前的產(chǎn)品的設(shè)計以及售后市場的經(jīng)驗，就能規(guī)避大量的問題，節(jié)約大量的成本，較少大量的損失。很多人都知道先期策劃的重要性，但是我們更應(yīng)該重視產(chǎn)品在市場積累下來的寶貴經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]劉巖睿，夏群生，何樂.汽車轉(zhuǎn)向組合開關(guān)力特性研究[J].汽車工程，2004（3）：336-340.