C-EPS转向系统异响问题改进研究
高家兵1，安宗权2，刘慧建1，李克峰1
【摘 要】文章深入分析了C-EPS转向系统内主要异响风险点，对配合间隙、固定连接可靠性、电机匹配定义了设计参数，可以解决颠簸路面异响、EOT异响。
【期刊名称】汽车实用技术 【年(卷),期】2018(000)006 【总页数】4
【关键词】转向系统；异响；配合间隙；电机匹配
前言
同整车大多数噪音一样，转向系统的噪音一般不能完全消除，需要控制在人耳能接受的正常范围内。如果零部件及之间的匹配发生异常，噪音就会高于能接受的范围。对于这种噪音，我们称之为异响。常见的有转向操作异响、颠簸路面异响、起步异响、方向盘怠速抖动甚至异响。异响一般都是零部件磨损损坏、连接松动等失效的预兆和外在表现。因此，异响不但带来顾客抱怨，更会给主机厂、零部件供应商带来更多的售后索赔，产生巨大的经济损失和品牌损失，最终损失的是市场。
1 转向系统开发遇到问题
C-EPS转向系统包括转向管柱总成和转向机总成。系统内零件连接副丰富多样，包括涡轮蜗杆、齿轮齿条、万向节叉、球销连接。每个链接副都是产生异响的风险源头。因此转向系统内产生异响的部位也比较多，且外在表现也不同。因此针对每个部位产生的异响，要制定相应的控制措施，是转向系统设计要点。
2 转向系统异响分类
根据开发经验，转向系统异响主要表现为5大形式，如表1所示，其中换向异响、坏路振响以及EOT异响成因比较复杂，常见的原因包括涡轮蜗杆异响、安装固定点异响、中间轴异响、齿轮齿条异响、电机助力不足产生异响。本文对以上异响部位进行详细剖析。
3 转向系统主要风险点异响分析及控制
3.1 涡轮蜗杆异响
涡轮蜗杆减速机构如图1所示，是电动转向管柱的机械结构的核心零部件，既要满足传递力矩大，又要满足传递效率高的要求。如果涡轮蜗杆配合间隙大，蜗杆轴承游隙大，就会出现机械异响。特别是在方向盘转向换向时，以及过颠簸路面时，减速机构异响明显。采用间隙自动补偿机构，可保证蜗轮蜗杆无间隙啮合。蜗杆缓冲结构，减小换向冲击噪声。蜗轮与蜗杆配合（非蜗杆斜齿轮配合），齿面承载力大。轴承游隙消除机构，减小换向冲击噪声。
某车型在开发过程中遇到颠簸路面振响问题，经测量分析确认涡轮蜗杆配合间隙大，蜗杆径向有活动间隙。为减小涡轮蜗杆的配合间隙，在蜗杆处增加间隙补偿机构，涡轮蜗杆的中心距也相应的减小，如图2所示。对优化前后的方案客观测量和主观评价，优化后的方案措施有效，主观评价可接受，如表2所示。 验证表明采用间隙补偿机构消除涡轮蜗杆的间隙，蜗杆处振动加速度降幅达到50%，主观评价也达到了可接受的水平。 3.2 安装固定点异响
EPS转向管柱电机在提供扭矩助力时，也会同时受到转向管柱的反作用力，自身产生晃动，如果晃动量太大，会跟周边件产生碰撞干涉。
对于下支架柔性连接，电机可以产生很大的晃动量，一般晃动量可达到12mm乃至更大。不同的橡胶硬度可以达到不同晃动量的要求。在设计阶段可以通过有限元分析的方法，较准确的计算模拟。
在横梁的U型支架刚度设计满足电机晃动量的前提下，也不能设计太高。对于下支架刚性固定的结构，支架刚度太大，螺栓扭矩多用于克服U型支架的变形，而施加到夹紧管柱的力就会减少。在电机反作用力下，管柱和U型支架就会产生摩擦异响。计算方程如下： 式中：T0—电机扭矩反作用力； F1—管柱支架夹紧力；
μ—U型支架与管柱支架摩擦系数； F0—螺栓预紧力； F2—U型支架变形力。
在做结构设计时，通过有限元分析（如图3、图4所示），优化支架的结构，在满足转向系统模态的前提下，适当降低支架刚度，保证横梁支架与管柱支架有充分的压力。
通过不同方案对比评价，见表 3，U型支架控制在11.6KN/mm，螺栓摩擦系数在0.18以内，25Nm扭矩可以满足连接可靠性要求。为了提高设计的可靠度，下支架安装螺栓可以增加到M10，力矩增加到50Nm。 3.3 中间轴异响
转向管柱总成扭转间隙为芯轴弹片间隙、中间轴花键配合间隙、万向节叉间隙的总和。如果间隙超差，容易出现转向异响、颠簸路面异响。为了保证转向管柱不出现异响，转向管柱带中间轴总成的间隙，是重要的检测指标，在实际生
C-EPS转向系统异响问题改进研究
