随着技术的发展，匹配电动助力转向系统已成为乘用车车型主流设计，尤其是管柱式电动助力转向系统（简称“CEPS”）。转向系统结构如图1 所示。CEPS 转向管柱承受转矩大，其转向异响已逐渐成为困扰主机厂的设计痛点及难点。本文针对某乘用车CEPS 管柱原地转向异响问题，借助故障件拆解分析、标杆对比等分析手段，快速有效地解决了CEPS 管柱原地转向异响问题。

原因分析及排查过程

1. 初步排查

此原地异响问题首先出现在生产线小批量生产拉动阶段的车辆上，原地往一侧打方向过程中，转向管柱附近有“咯咯”的“click”异响，且能够100% 复现，扩大排查范围发现故障率有37%。转向系统异响分类见表1。

2. 异响原因分析

利用质量管理工具中的故障树分析法（FTA），结合转向管柱减速机构结构，对可能导致此异响发生的原因进行多层次的详细分析，具体如图2 所示。对末端因素详细排查，确认异响的主要原因。

（1）管柱下安装点螺栓打紧力矩偏小，转向时会导致转向管柱与管梁产生相对运动而产生异响。随机抽取8台异响车辆对转向管柱下安装点螺栓打紧力矩进行检测，均能满足设计要求。

（2） 管柱是装配在整车管梁上的，管梁精度不合格会导致装配时管柱产生扭曲，造成管柱内部结构变形，从而产生异响。抽取一台异响车辆和一台无异响车辆进行交叉验证，验证结果显示转向异响跟随异响车辆的转向管柱转移，与整车管梁精度无关。

（3）蜗杆小端轴承摆动量不合格，会造成蜗轮蜗杆啮合不良，会导致打方向时蜗轮与蜗杆撞击异响。随机抽取8 台异响车辆的转向管柱，进行蜗杆小端轴承摆动量测试，均满足设计要求。蜗轮蜗杆结构如图3 所示。

（4）蜗杆小端径向弹簧装配后压缩产生的预压力会推着蜗杆靠近蜗轮，来消除蜗轮蜗杆之间的间隙。当预压力过大，会导致管柱空载力矩变大；当预压力偏小，蜗轮蜗杆啮合不良，也可能导致弹簧与轴承护套之间产生滑擦异响。对比标杆车型蜗杆轴向弹簧以及蜗杆小端径向弹簧预压力，无明显差异，增大或减小其预压力进行实物验证，对此异响无影响，其预压力设计无问题。

（5）蜗杆大端轴承轴向游隙的大小影响蜗杆轴向窜动量（图4）。如果轴承轴向游隙过大，蜗杆轴向窜动量过大，可能会导致转向异响。对比标杆车型蜗杆大端轴承游隙，具体数据见表2。

将异响车辆转向管柱的大端轴承更换为小游隙轴承（0.12 ～0.16 mm），实车进行异响对比发现明显减弱，但未完全消除。

（6）将蜗杆小端轴承衬套去除后，管柱“click”异响消除，因此可以确认该异响为衬套与壳体之间摩擦产生的。在转向动作时，蜗杆会在壳体内部摆动，蜗杆小端轴承外部衬套可能会与壳体接触，如果壳体表面粗糙度不合格，会磨损衬套表面，产生异响。随机抽取8台故障车辆的管柱壳体内表面进行粗糙度检测，均符合图纸要求。

（7）对比类似蜗杆处结构的标杆样件的小端轴承处衬套材料，数据见表3。与标杆件对比，问题车蜗杆小端轴承处衬套材料摩擦系数较高，同时无自润滑效果，导致衬套表面润滑效果差，与壳体之间产生摩擦异响。在衬套内外表面均涂抹润滑脂增加润滑，异响消失。

制定优化措施

根据此原地转向异响的两个主要原因，制定以下优化方案：

（1）对比标杆竞品及实物验证结果，将蜗杆大端轴承轴向游隙从目前0.25 ～ 0.30 mm 调整到0.12 ～ 0.16 mm ；

（2）在衬套内外表面均涂抹润滑脂（图5），提升衬套表面的润滑效果，消除衬套与壳体、轴承之间的摩擦异响。

整改效果确认

1. 维修处理确认

针对问题车进行维修处理确认，按照优化措施返修80 台问题车辆，原地转向异响全部消失。

2. 振动加速度测试确认

针对问题车优化前后进行振动加速度测试确认，在异响来源处（蜗杆小端及蜗杆大端）布置加速度传感器（图6），对比优化前后振动量大小。如图7 所示，从曲线看优化前存在明显的粘滑效应（即转向时发出“click”异响，橙色曲线）；优化后振动量值明显变小（绿色）。

3. 台架、高温及路试耐久验证

针对整改后的管柱进行台架耐久验证、高温耐久验证以及路试耐久验证。（1） 完成3台转向管柱10 万次台架耐久试验， 试验后分别装车确认，均无原地转向异响。（2）完成85 ℃ 放置30 天高温试验， 装车确认，无原地转向异响。（3）完成4 台次寒带试验、5 台次可靠性路试验证，均无原地转向异响问题发生。

结论

针对某乘用车原地转向异响问题，对造成该问题的因素进行分析和排查，最终确认问题根源是蜗杆大端轴承游隙过大及小端轴承处衬套润滑不良导致。针对图6 传感器布置位置该问题根源进行优化整改，经小批次返修问题车确认、试验室台架测试和整车耐久测试，优化方案解决了此原地转向异响问题。

同时在整改优化过程中总结了以下经验，可以为后续车型开发提供借鉴意义：（1）在进行转向管柱蜗轮蜗杆结构设计时，需要针对相关轴承的设计游隙、工作游隙进行匹配校核。（2）在进行转向管柱内部有相对运动的零部件设计时，需考虑“粘滑”效应，确保润滑良好。