某车型高速行使方向盘摆振优化
摘要：针对某车型高速行驶方向盘摆振问题，通过对可能引起摆振问题的激励源、传递路径及响应进行试验测试分析，发现方向盘摆振问题的主要原因为轮胎总成激励过大及前轮定位参数不合理导致，通过降低轮胎总成的激励及优化前轮定位参数有效解决方向盘高速摆振问题。方向盘摆振问题原因分析随着我国高速公路的发展及汽车应用的普及，汽车在高速行驶过程中的振动问题越来越引起消费者的关注。方向盘摆振是汽车高速行驶过程中常见问题之一，主要由路面激励引起，路面及车轮总成是激励源，悬架及转向系统是传递路径。由于激励源振动过大或激励源频率与传递路径固有频率耦合，导致方向盘剧烈抖动。本文以某车型为例，研究如何通过激励源、传递路径及响应分析的方法排查方向盘摆振问题的原因，并给出解决措施，为解决这类问题提供一种解决思路和方法。某车型车速80Km／h以上时开始出现方向盘摆振，方向盘绕转向管柱沿左右方向摆动，当车速达到110kM／h左右时方向盘摆振达到峰值。经测试，1 10kM／h时该车方向盘Y向振动在1 3Hz附近存在明显峰值，振动幅值为0．51g，X与Z向无此问题，如图1所示。经计算，该车型车速1 1 Okm／h时轮胎转动频率12．8Hz，轮胎转动频率与方向盘振动频率一致。为了进一步分析引起方向盘摆振的原因，包括激励源、传递路径及响应，对方向盘、轮胎总成及轮胎一方向盘的传递路径进行试验测试。对该车型进行方向盘模态测试，从结果可知方向盘模态在39Hz左右（图2），方向盘自身模态在1 3Hz左右无对应峰值，排除方向盘摆振是由自身模态被激发而引起。对该车型进行车轮轴头一方向盘的VTF振动传递函数测试，结果显示轴头一方向盘VTF在1 3Hz左右无对应峰值，排除车轮轴头一方向盘传递路径与激励频率共振导致方向盘摆振问题。在车身、底盘、转向系统等位置布置振动传感器，对可能引起方向盘摆振各传递路径进行测试，由结果可知，车身及底盘测点在摆振频率无明显振动峰值，排除摆振是由车身一方向盘传递路径引起。对该车型轴头振动进行测试，轴头Y向振动为0．039，明显大于无摆振问题的车型。为了确认轴头Y向振动偏大的原因，对轮胎、轮毂、轮辋、制动盘四个构成轮胎总成部件的关键指标进行测试排查。其中轮胎动平衡满足≤109的设计要求，但轮胎均匀性较差，横向力波动力在10kgf左右，大于同类型其它车型。轮辋及轮毂的端面跳动及动平衡均满足设计要求。制动盘的平面度及动平衡满足设计要求，但通过对比制动盘止口配合间隙与轮胎螺栓配合间隙发现，止口的配合间隙远小于螺栓配合间隙，确认该车制动盘主要通过止口定位，这种定位方式容易造成偏心，影响动平衡。对比其它车型止口+沉头螺钉的定位方式，制动盘偏心安装的几率更小，定位更加精确，从结构上减小制动盘和轮毂的配合间隙，且制动盘固定安装可提升装配过程一致性。汽车四轮定位参数是影响方向盘摆振的重要因素之一，对该车前轮定位参数进行检测，该车定位参数均在设计范围内。为了验证前轮定位参数对该车型摆振幅值的影响，通过单一变量法，在设计允许的范围内分别调整车轮外倾角、主销后倾角、主销内倾角、前轮前束角四个定位参数，每次调整后对方向盘摆振幅值进行测试。经测试，前轮前束角参数变化对方向盘摆振幅值有明显影响，将前轮前束角调小后，方向盘摆振幅值也随之降低，其它定位参数对方向盘摆振幅值无明显影响。针对上述引起该车型方向盘摆振问题的关键因素，分别从以下两个方向进行优化提升，一是制动盘安装方式更改为止口+沉头螺钉固定以提升制动盘安装精度，同时提升车轮均匀性，要求横向力波动LFV≤6kgf，从而降低车轮总成的激励幅值；二是调整该车型四轮定位参数，将前轮前束参数由设计上限值调至下限值。对优化后的效果进行验证，经测试，优化后轴头Y向振动幅值由0．039降低为0．019，方向盘Y向振动幅值由0．519降低为0．079，主观评价方向盘摆振问题基本消除，确认优化方案有效。
通过对方向盘摆振的激励源、传递路径、响应及前轮定位参数等进行排查，找出了引起方向盘摆振问题的主要根源，通过对轮胎侧向力波动、制动盘定位方式及前轮前束角参数进行优化，有效解决了该车型方向盘摆振问题，提升了该车型高速行驶过程的舒适性。作者单位：安徽江淮汽车股份有限公司技术中心安徽省合肥市230009免责申明：本公 众 号所载文章为本公 众 号原创或根据网络搜索编辑整理，文章版权归原作者所有。因转载众多，无法找到真正来源，如标错来源，或对于文中所使用的图片，资料，下载链接中所包含的软件，资料等，如有侵权，请跟我们联系协商或删除，谢谢！ 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-04-15
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