转向系统NVH问题简析

转向系统是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。

转向系统由转向操纵机构、转向传动机构以及转向助力机构构成。

转向操纵机构的主要零件是方向盘，方向盘作为驾驶员直接接触的部位，其振动的大小和形式直接影响驾驶员的心情和情绪，是体现汽车NVH品质的重要因素，它的振动主要有如下两种形式:

1.方向盘旋振(Nibble)：是指汽车在平坦公路上行驶时，方向盘径向抖动的一种形式，通常为方向盘的垂向。并且地板也能够明显感知的垂向振动。

2.方向盘摆振(Shimmy)：是指汽车在平坦公路上行驶时，车轮绕主销的持续振动导致方向盘出现的摆动现象，通常是指方向盘的横向(见图1)。英文用Shimmy表示。

 

图1  方向盘摆振机理

方向盘摆振问题，是一个综合的系统性问题：

①首先引发摆振问题的振动形多，有强迫振动、系统共振、自激振动；

②其次涉及零部件广泛，传递路径多，几乎涵盖了悬架、转向系统所有部件。

摆振的影响因素

Nibble 摆振的影响因素主要体现在以下几个方面(见图2)：

第一：制造时轮胎的不均匀性、车轮的静不平衡和动不平衡，以及车轮的装配不平衡；

静态不平衡：相对于旋转轴的不对称表现为静态不平衡， 其合成的效果是在车轮平面内旋转的力。

动态不平衡：

沿旋转轴不均匀和不对称的质量分布引起动态的不平衡。动态不平衡对车轮最重要， 因为它的激励可能产生转向振动。

图2 轮胎的不平衡示例

第二：由于部件生产尺寸不合格，累计误差，导致前束角不满足设计要求，从而影响车轮绕主销振动；

第三；摆臂衬套生产不合格或使用一段时间后老化，以及部件磨损引发摩擦阻尼变化导致悬架系统模态变化而发生共振，或者部件发生自激振动，导致悬架系统呈现增幅振动。

第四：由于制造或使用后，转向器阻尼发生变化。

 

图3 摆振的影响因素

摆振的控制因子：主要为衬套刚度、下横臂的几何布置等因素。

摆振的控制案例:

本案例来自重庆长安闵福江的《底盘NVH控制与开发应用》PPT,在此表示感谢。

表1 摆振的控制案例

转向系统噪声

转向系统的噪声主要来源于转向传动机构，产生转向系统噪声的激励源有以下几种:

1）齿轮齿条啮合激励。

图3 齿轮齿条的啮合激励

2) 小齿轮式电动助力转向系统(P-EPS )带传动摩擦啮合激励、滚珠丝杠激励、电机电磁力激励。

图4 P-EPS转向系统噪声的内部激励

3) 直接助力式电动助力转向器(D-EPS )齿轮啮合激励、电机电磁力激励。

图5 D-EPS转向系统噪声的内部激励

转向系统典型噪声发生原因及评价控制方法

表2 转向系统典型噪声发生原因及评价控制方法

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