宝马 320D M 运动型 xDrive 旅行版（右舵） | 转向柱发出敲击声

汽车诊断

顾客描述

  客户报告说，来回摇动方向盘时，可以通过转向柱感觉到和听到敲击声。虽然症状已经存在了大约六个月，但它不会影响车辆的性能或操控性。我们的客户还报告了在低速驶过减速带时，悬架会发出间歇性的敲击声。

技术描述

  核实客户的投诉是诊断过程中的重要步骤，幸运的是，上述的方向盘敲击声可以在静止的车辆上重复。值得注意的是，这种敲击声只在关闭发动机的情况下出现，也就是在没有电动助力转向（EPS）的情况下！当发动机运行并且EPS处于活动状态时，就不会出现敲击声。

  鉴于车辆配备了启停功能，在典型的旅程中，EPS有时会在发动机切断期间（静止时）处于非活动状态。在此待机期间，方向盘的任何输入都会在EPS负载请求信号（由方向盘运动提示）命令发动机重新启动之前产生爆震。

  您可能会问：为什么这是一个问题？考虑到车辆的里程数，您可能会争辩说这只是磨损。这个问题可能有一些优点，但抱怨围绕转向的敲击声，我们必须谨慎行事。这可能是更险恶的早期迹象，例如磨损的转向柱中间轴万向节（UJ）或互连花键，这两者都具有安全隐患。道路测试确认车辆没有驾驶性能问题，例如转向系统过度游隙或狭窄点，以及自动定心动作正常运行！

  关于客户投诉的悬挂系统在经过减速带时发出间歇性敲击声的问题，我偶尔也会在右前轮驶过减速带时，从转向柱上听到类似的敲击声。以下是使用我们的 NVH 软件捕获的爆震记录： bmw-st-kn.wav (582.94 KB, 下载次数: 47)

2023-11-28 09:52 上传

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NVH 软件捕获的爆震记录

  为了证实我的观点，最好的做法是解决转向爆震，并在转向修复后重新测试超速驼峰。
诊断

  在核实客户投诉后，确认了车辆的ID和规格。没有安装可能影响转向或悬架性能的附加或非原装附件。

  客户访谈强调了与车辆行驶里程相关的典型轮胎更换和车轮定位，但没有对转向系统进行维修。

  基本检查确认悬架或转向部件（包括合金轮毂和轮胎）没有明显损坏的迹象。

  在深入研究这里之前，必须退后一步并检查技术公告（召回、活动等）。这就是我们淘金的地方，因为快速的谷歌搜索伴随着众多YouTube视频证明了我们确切的转向问题。

  本论坛帖子描述了上述故障、所需零件和解决问题的过程，以及相关的BMW经销商公告第22/2018号。具有讽刺意味的是，我在两个主要技术信息网站上找不到这些信息！

可能的原因

  在这种情况下，无需根据上述信息列出可能的原因。但是我们须记住，我们也有关于在超速通过减速带行驶时悬架爆震的投诉。

行动计划

  行动计划主要由可及性、概率和成本决定。同样，不需要行动计划，因为我们知道故障状况和所需的维修。但是，为什么不收集客观数据来验证经销商公告中建议的修复，同时尝试捕获我们的间歇性减速带敲击？

回顾

  1.在EPS不活动的情况下摇动方向盘时从转向柱传来敲击声
  2.超速通过减速带时右侧前悬架的间歇性敲击声
  3.确认转向和悬架部件的完整性
  4.转向柱爆震噪音存在已知修复

  对于那些有幸拥有NVH高级套件（带有4通道PicoScope）的人来说，我们有一个明显的优势，即在车辆的关键点放置加速度计或麦克风，以便找到我们令人反感的敲击声的来源。本视频介绍了使用我们的NVH软件以及更重要的是PicoScope时域的更深入分析功能的这种技术。

  我们在论坛上介绍了相同的程序。下面我们应用在车辆前部不同点连接加速度计的技术，但我们通知NVH软件我们已经连接了麦克风！这样可以在NVH软件中进行回放，以确保我们确实捕获了令人反感的敲击噪声，而不是导出数据并在媒体播放器中收听加速度计。有关详细信息，请参阅收听加速度计或将加速度计导出到.wav音频文件。

减速带敲击检测路试

  加速度计垂直安装并安装到以下位置，仅测量y轴：
  通道A：右侧前卡钳螺栓
  通道B：右侧前机箱
  通道C：左侧前卡钳螺栓
  通道D：左侧前机箱

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  这次捕获的第一印象：当车辆驶过减速带时，我们似乎对RH和LH前悬架的反应过度。这是意料之中的，因为在这里我们见证了悬架相对于底盘的特征行为。（注意：车轮将在轮拱内上升和下降。在此捕获中，我在193.22秒处放置了一个标记，以表示在驶过减速带时在机舱内听到一次敲击声的点。

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  请注意，当我们隐藏通道A和C并关注通道B和D时加速度计的响应：
如果我们播放连接到LH和RH机箱的加速度计录制的数据，我们会听到敲击声，这在RH前机箱中更为突出。本案例研究开头的录音确实是我们在上面的红色加速度计捕获中看到的数据！

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  基于上述，进行了进一步的道路测试，以确定悬架在越过减速带时相对于底盘的响应。这里我们使用PicoScope。

  注意：加速度计位置保持在与上述相同的位置。

  正如我们在上面看到的，红色和黄色通道（B和D）的响应几乎相同，确认当车辆驶过减速带时底盘运动相等。黑色和紫色波形是从底盘（A-B和C-D）的运动中减去悬架运动得出的数学通道。我在这里发现有趣的是，相对悬架运动（车辆的故障RH侧）突出了相对于LH侧的幅度和频率的增加！（这可能是悬架阻尼差吗？在此阶段（如果没有别的），我们已经限定了以下内容：

  1.在减速带上行驶时确实存在爆震声。在RH前机箱内可以最清晰地听到（和看到）它。
  2.RH的垂直加速度比LH前轮更大，频率更高！
  3.在减速带上骑行时，LH和RH底盘的垂直加速度相同。

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现在回到转向敲击

  如上数据所示，在车辆静止（发动机关闭）和方向盘来回摇晃（EPS不活动）的情况下，我们按如下方式重新定位加速度计，并使用我们的NVH软件捕获以下数据。

  通道A：右侧前副车架
  通道B：右侧前机箱
  通道C：左侧前副车架
  通道D：左侧前机箱

  毫无疑问，仅根据振幅，连接到RH前副车架的加速度计对爆震产生的最高能量水平做出响应，但振幅可能具有欺骗性！加速度计所附着的质量会因车辆上的一个位置而异。想象一下，与质量较大的车辆底盘的较厚部分相比，加速度计如何响应沿钢板薄段传播的能量。然而，在上面的例子中，所有加速度计都连接到质量相似的组件（底盘和副车架），因此这里捕获的振幅可以被认为是爆震起源的真实指示。

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  鉴定幅度的一种更好方法是测量每个加速度计对爆震噪声的响应时间，第一个响应加速度计最接近噪声源。还有什么比PicoScope更好的工具来测量响应时间（使用缩放工具）呢？

  在这里，我们得出结论，连接到RH副车架的加速度计不仅暴露在最高能量水平下，而且还是第一个响应产生这种能量的爆震并因此更接近违规组件的加速度计。

  为了总结响应时间，我们正在评估能量（由爆震产生）在整个车辆结构中传播所需的时间。

  让我们看看响应顺序：
  首先：RH前副车架
  第二：左侧前副车架
  第三：RH前机箱
  第四：LH前底盘

  毫不奇怪，由于两个加速度计都连接到同一组件，因此460.2μs后在LH前副车架中也应该检测到来自RH前副车架的爆震！但是，请注意，能量沿着钢结构传播并在整个车辆中消散确实需要时间。这种现象可以从连接到RH底盘的红色加速度计的响应时间中看到，即使RH前副车架用螺栓固定在RH前底盘上，该加速度计响应爆震也会延迟。

  在定位敲击声时，我们必须注意上述特征;虽然我们可能在心中确信敲门声来自最能听到它的位置，但这并不意味着那是敲击声的位置！我认为我们可以在这个阶段同意RH前副车架是我们关注的领域，所以现在的重点是进一步使用多个加速度计进行分区。副车架提供了多个安装点和组件，可以在其上“绘制”我们的敲击噪音的旅程。其中一个组件是转向齿条组件

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更换位置的的加速度计

  发动机熄火方向盘摇晃
  通道A：RH右侧前副车架
  通道B：RH右侧前机箱
  通道C：RH转向齿条小齿轮壳体
  通道D：RH转向齿条后部安装螺栓

  再一次，上述结果表明RH前副车架/加速度计暴露在爆震产生的最高水平的能量下，但它是第一响应者吗？

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  让我们仔细看看PicoScope：

  从上面的捕获中可以清楚地看出，RH前副车架在爆震事件期间具有更大的振幅。

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  在这里，我们放大以揭示爆震事件之前的活动，这可能会破坏围绕第一个响应加速度计的理论。加速度计在产生爆震之前检测进入转向齿条的瞬时转向输入。我们需要关注由爆震产生的能量急剧增加（称为爆震特征）产生的加速度计响应，而不是先前的事件！

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  专注于下面的爆震事件并测量每个加速度计的响应时间，我们现在可以看到响应顺序已更改！

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  第一：RH转向齿条后部安装螺栓
  第二：转向齿条小齿轮壳体
  第三：RH前副车架
  第四：RH前机箱

  鉴于我们知道转向爆震的根本原因（宝马技术公报），我认为了解方向盘如何以及为什么会感觉到这种爆震会很有趣。虽然我们知道我们的爆震是在齿条和小齿轮之间的转向器内部产生的，但我们还有一个带有两个万向节的转向柱中间轴需要考虑。我们可以使用加速度计从诊断中消除中间轴：

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更换位置的加速度计

  发动机熄火方向盘摇晃
  通道A：右侧前副车架
  通道B：转向柱中间轴上UJ
  通道C：转向柱中间轴下UJ
  通道D：RH转向齿条后部安装螺栓

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  在这里，我们关闭了发动机，方向盘来回旋转了大约20°：

  在这里，我们必须忽略红色加速度计的第一个响应，因为我们正在检测中间轴的旋转。

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  转向轴的旋转使爆震特征变得复杂。然而，RH转向齿条安装和RH前副车架再次成为早期响应者，这表明我们的敲击并非源自中间轴：敲击声响应顺序

  第一：RH转向齿条后部安装螺栓
  第二：右侧前副车架
  第三：转向柱中间轴下UJ
  第四：转向柱中间轴上UJ

  现在我们知道RH转向齿条安装螺栓、RH副车架和转向齿条小齿轮外壳都是第一响应者，我们可以丢弃底盘/副车架的中间轴和左侧。因此，在转向器的相对湿度侧和转向齿条小齿轮壳体的底部进行了最终测量。

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  注意：将磁性加速度计连接到铝制转向器时，我们使用Bondloc将钢垫圈粘合到位。

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更换加速度计位置

  发动机熄火方向盘摇晃
  通道A：粘合到转向齿条小齿轮壳体的底部
  通道B：RH转向齿条前安装螺栓
  通道C：转向齿条小齿轮壳体
  通道D：RH转向齿条后部安装螺栓

  我认为上述的第一印象表明，我们已经找到了爆震的中心，这是基于粘合在转向齿条小齿轮壳体用户侧的加速度计的瞬时和戏剧性响应。

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  在这里，我们放大此捕获以显示响应时间：

  敲击的响应顺序
  第一：粘合到转向齿条小齿轮壳体的底部（0秒）
  第二：RH转向齿条前安装螺栓（81.43μs）
  第三：RH转向齿条后部安装螺栓（81.43μs）
  第四：转向齿条小齿轮壳体（204.9μs）

  我已经添加了上述所有加速度计的响应时间，从第一个响应加速度计（0秒）开始，到204.9μs的最终响应器。请注意连接到转向齿条安装螺栓的加速度计如何同时响应，因为它们平等地连接到转向齿条小齿轮外壳上。

结果

  根据我们在整个研究中加速度计测试的集体结果和响应时间（与转向爆震有关），我们得出以下响应顺序：

  1.转向齿条小齿轮壳体（下部）。这就是敲击声的由来
  2.转向齿条安装螺栓
  3.转向齿条小齿轮壳体（上部）
  4.相对湿度前副车架
  5.左侧前副车架
  6.相对湿度机箱
  7.左侧机箱

维修程序

  按照维修手册，更换并相应地加载转向齿条推力件，以确保转向齿条和小齿轮之间的间隙最小。

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确认维修

  由于时间限制，维修确认经常被忽视或牺牲。修复后测量提供了进一步的客观证据，保护所有相关方并确保客户交接期间的信心。对我们进行的任何维修进行资格认证从未比投诉噪音或振动更重要，因为它们再次是一个意见问题，如果没有科学测量，我们处于弱势地位。执行修复后确认时，请确保将所有变量保持在最低限度，并确保尽可能匹配修复前和修复后测试条件。

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更换加速度计位置

  发动机离方向盘摇摆修复
  通道A：粘合到转向齿条小齿轮壳体的底部
  通道B：转向柱中间轴上UJ（用于指示“摇摆”运动）
  通道C：转向齿条小齿轮壳体
  通道D：RH转向齿条后部安装螺栓

  在上面，我们可以看到粘合在转向齿条小齿轮壳体底部的加速度计的响应完全不同。振幅急剧降低，加速度计的响应显示出均匀的正弦波（响应转向齿条摇摆运动），而不是响应前一次敲击的零星和瞬时加速度。请注意，红色加速度计特意连接到转向柱中间轴上，以表示转向的第一次运动，因为不再有爆震特征可供参考。

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  在这里，我创建了一个从加速计捕获的转向爆震的参考波形，该加速度计粘合在转向齿条小齿轮壳体的底部，在固定前后。我认为波形不言自明，并为我们的客户提供客观数据。
修复后转向柱爆震噪声的视频如下所示：

安装的所有零件列表

  转向齿条推力件维修套件，BMW零件号32106891974

其他评论

  关于我们向客户的修复后移交，在没有EPS干预的情况下来回摇动方向盘时，由于轮胎与路面接触的舵机负载，不可避免地会产生某种形式的噪音。轮胎的横截面积越宽，载荷越大，这不能与产生转向爆震的齿隙噪音混淆。捕获前期和后期数据将加强维修的完整性，同时使您能够向客户展示它们之间的区别！

结语

  虽然从一开始就知道转向故障的性质，但我希望上述技术将有助于爆震检测，并突出PicoDiagnostics（NVH）和PicoScope中的许多分析功能。在大多数情况下，加速度计的位置接近垂直，并且仅捕获/测量Y轴，但是，可以使用任何轴来捕获爆震。

  敲击产生的能量将向各个方向传播，想想将石头扔进水后池塘上的涟漪，加速度计会检测到任何选定（X、Y或Z轴）的爆震，但请记住，为了获得最佳效果，将所有加速度计安装在相同的方向并测量相同的轴。

  虽然转向爆震现在已经治愈，但间歇性翻滚减速带仍然存在，依此类推，这是另一个案例研究！