汽車(chē)生產(chǎn)線方向盤(pán)對(duì)中方案探討

張海源，黃巨成，古紅曉，朱釗

（奇瑞商用車(chē)（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241006）

前言

方向盤(pán)通過(guò)花鍵與轉(zhuǎn)向軸連接，其功能是將駕駛員作用到轉(zhuǎn)向盤(pán)邊緣上的力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩后傳遞給轉(zhuǎn)向軸，用來(lái)控制車(chē)輛的行駛方向[1]。

當(dāng)今在轎車(chē)的生產(chǎn)線裝配方向盤(pán)時(shí)，裝配者需要對(duì)方向盤(pán)進(jìn)行對(duì)中定位操作，以確保方向盤(pán)相對(duì)于轉(zhuǎn)向輪左轉(zhuǎn)極限與右轉(zhuǎn)極限的角度相同，保證方向盤(pán)在中間位置時(shí)，車(chē)輛能夠保持直線行駛。如果方向盤(pán)裝配不居中，會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛在直行過(guò)程中，方向盤(pán)向一側(cè)偏轉(zhuǎn)一定的角度，會(huì)引起駕駛員刻意去修正方向盤(pán)的角度進(jìn)而引起車(chē)輛跑偏[2]，引起客戶(hù)抱怨。

生產(chǎn)線上裝配方向盤(pán)時(shí)，如果裝配工操作不熟練，不僅裝配工時(shí)較長(zhǎng)，裝配精度也會(huì)相應(yīng)降低。所以本文針對(duì)方向盤(pán)的裝配方法進(jìn)行探討。

1　人工對(duì)中

人工對(duì)中裝配包括手工對(duì)中和輔具方向盤(pán)對(duì)中。

1.1　手工對(duì)中

人工對(duì)中應(yīng)用工位在車(chē)輛已經(jīng)從裝配線上駛下，在做四輪定位前。

手工對(duì)中即操作工將方向盤(pán)分別向左、向右打死，觀察方向盤(pán)分別在轉(zhuǎn)向機(jī)行程內(nèi)的左右極限位置處于組合開(kāi)關(guān)的相對(duì)位置，是否左右一致。如果不一致將方向盤(pán)從轉(zhuǎn)向管柱拆掉重新裝配，重復(fù)上述調(diào)整方法。

此種裝配方法精度差，誤差在±10°；工時(shí)長(zhǎng)，生產(chǎn)節(jié)拍約 60s。為此，生產(chǎn)線為提高精度與縮短生產(chǎn)節(jié)拍，增加了輔具方向盤(pán)。

1.2　輔具方向盤(pán)對(duì)中

輔具方向盤(pán)對(duì)中需要在生產(chǎn)線上增加一個(gè)輔具方向盤(pán)。提前用輔具方向盤(pán)調(diào)整方向盤(pán)與車(chē)輪的相對(duì)位置。與上述手工調(diào)節(jié)不同的是，輔具方向盤(pán)上面有刻線等明顯標(biāo)志。

例如某車(chē)型的（方向盤(pán)總?cè)?shù)為3圈）調(diào)整方法：

（1）使用方向盤(pán)調(diào)整輔具（圖 1），將方向盤(pán)向左打到底，調(diào)整方向盤(pán)輔具的起點(diǎn)位于儀表的正前方，如圖2；

（2）反方向打方向盤(pán)約1.5圈，使輔具的終點(diǎn)線第二次與輔具方向盤(pán)的基點(diǎn)線相重合；

（3）拔出方向盤(pán)輔具，水平方向裝配商品化方向盤(pán)于轉(zhuǎn)向管柱上。

圖1　方向盤(pán)調(diào)整輔具

圖2　標(biāo)記點(diǎn)調(diào)整位置

兩種人工對(duì)中方法是初期生產(chǎn)線裝配方向盤(pán)時(shí)采用的，主要是利用人工肉眼觀察對(duì)中裝配。由于主觀因素起決定性作用，所以裝配誤差一般比較大，±10°。返工率高，生產(chǎn)線耗時(shí)較長(zhǎng)，生產(chǎn)節(jié)拍約為60s。如果此處為新裝配工的話(huà)，耗時(shí)會(huì)更長(zhǎng)。

2　設(shè)備對(duì)中

方向盤(pán)對(duì)中設(shè)備是應(yīng)用在車(chē)輛生產(chǎn)線中，方向盤(pán)裝配工位位于裝配輪胎之前。

圖3　方向盤(pán)對(duì)中設(shè)備（伺服電機(jī)）

圖4　方向盤(pán)對(duì)中設(shè)備（支撐支架）

方向盤(pán)對(duì)中設(shè)備的工作原理是：用一個(gè)花鍵套筒與轉(zhuǎn)向柱的輸入軸上端的花鍵連接，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向管柱，先左轉(zhuǎn)至極限位置，然后再右轉(zhuǎn)至極限位置，通過(guò)伺服電機(jī)脈沖計(jì)算旋轉(zhuǎn)的角度，然后設(shè)備中心計(jì)算出總角度的中間角度，得出居中位置后，設(shè)備槍頭內(nèi)置“撞針”動(dòng)作在轉(zhuǎn)向管柱輸入軸上端面標(biāo)刻記號(hào)，下一工位根據(jù)此記號(hào)安裝方向盤(pán)，同時(shí)需要方向盤(pán)花鍵處有刻線標(biāo)記（或者缺少一齒）。如此即可保證方向盤(pán)左、右旋轉(zhuǎn)極限角度相等。[2]

圖5　方向盤(pán)標(biāo)記

方向盤(pán)標(biāo)記或者缺齒位置位于花鍵的齒頂處，有利于保證裝配的精度。

此種對(duì)中設(shè)備缺點(diǎn)：

（1）當(dāng)設(shè)備在轉(zhuǎn)向管柱上端面刻線時(shí)，刻線位于花鍵齒頂處，此時(shí)裝配方向盤(pán)時(shí)則會(huì)出現(xiàn)最大誤差5°；

（2）加裝設(shè)備槍頭及定位支撐桿機(jī)構(gòu)時(shí)容易與車(chē)身干涉，造成車(chē)輛面漆劃傷；

（3）定位支撐桿的相對(duì)尺寸較大，不利于操作人員使用。

（4）方向盤(pán)對(duì)中設(shè)備使用的工位具有特殊性，必須在輪胎裝配之前使用。此時(shí)需要的設(shè)備伺服電機(jī)功率較小，重量較小，較輕便。

此種類(lèi)型的方向盤(pán)對(duì)中設(shè)備，在各大主機(jī)廠的生產(chǎn)車(chē)間應(yīng)用廣泛。鑒于上述缺陷，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種通過(guò)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各零部件之間的配合來(lái)保證方向盤(pán)居中的裝配方法-刻線標(biāo)記。

3　刻線標(biāo)記

鑒于設(shè)備對(duì)中方案中存在設(shè)備沉重、易刮擦車(chē)漆。選取一種在轉(zhuǎn)向管柱與方向盤(pán)做標(biāo)記對(duì)中，取消方向盤(pán)對(duì)中設(shè)備。具體實(shí)施方案如下：

圖6　轉(zhuǎn)向機(jī)輸入軸

圖7　轉(zhuǎn)向管柱下節(jié)叉

（1）轉(zhuǎn)向機(jī)輸入軸外花鍵做盲齒處理（圖 6），轉(zhuǎn)向管柱下節(jié)叉內(nèi)花鍵做盲齒配合轉(zhuǎn)向機(jī)輸入軸（圖7）。

圖8　轉(zhuǎn)向管柱輸入軸刻線標(biāo)記

圖9　方向盤(pán)刻線標(biāo)記

（2）轉(zhuǎn)向管柱輸入軸中間位置刻線（圖 8），方向盤(pán)花鍵標(biāo)記（圖9）。

（3）轉(zhuǎn)向管柱刻線與下節(jié)叉盲齒角度要求，精度為±5°（圖10）。

圖10　轉(zhuǎn)向管柱刻線與下節(jié)叉盲齒中心線夾角示意圖

定位原理：當(dāng)轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向機(jī)輸入軸裝配固定時(shí)，因?yàn)榇颂幣浜匣ㄦI有盲齒，所以管柱與轉(zhuǎn)向機(jī)的固定位置具有唯一性。即車(chē)輪擺正時(shí)，轉(zhuǎn)向管柱的位置已經(jīng)固定了，此時(shí)轉(zhuǎn)向管柱輸入軸上端面的刻線應(yīng)該與車(chē)輛的Y軸平行并指向車(chē)輛前進(jìn)方向。然后將方向盤(pán)與轉(zhuǎn)向管柱裝配，將方向盤(pán)標(biāo)記與管柱輸入軸對(duì)正，裝配完成后，方向盤(pán)位于中間位置，車(chē)輛保持直線行駛。[3]

我處某款七座SUV車(chē)型的方向盤(pán)對(duì)中采用刻線標(biāo)記。有效縮短了工時(shí)，有效縮短 EHPV（設(shè)計(jì)單車(chē)工時(shí)）[4]；降低了方向盤(pán)對(duì)中的誤差。

此方案的缺陷為管柱輸入軸上端面刻線設(shè)備的精度要求非常高，設(shè)備的刻線精度不能大于5°。如果大于5°刻線對(duì)中的作用就失效了，需要人工進(jìn)行對(duì)中矯正。誤差與生產(chǎn)節(jié)拍都不能保證。

4　總結(jié)

針對(duì)上述三種裝配方向盤(pán)方法的陳述，人工裝配消耗工時(shí)時(shí)長(zhǎng)最多。設(shè)備對(duì)中要求方向盤(pán)裝配工位必須在輪胎裝配工位之前。雖然提高了裝配精度，但是存在設(shè)備沉重且存在易刮擦車(chē)漆的風(fēng)險(xiǎn)。刻線標(biāo)記的對(duì)中方式，操作簡(jiǎn)便，操作工位靈活。但是對(duì)管柱刻線設(shè)備的精度要求過(guò)高，需要轉(zhuǎn)向管柱生產(chǎn)廠家花費(fèi)大量資金購(gòu)入精度較高的刻線設(shè)備。

綜上所述，刻線標(biāo)記的方向盤(pán)對(duì)中方案的精度最高、操作最方便。達(dá)到提高生產(chǎn)效率，縮短工時(shí)，提高方向盤(pán)對(duì)中效率與精度。減少因?yàn)榉较虮P(pán)不正導(dǎo)致車(chē)輛跑偏的售后抱怨。

[1] 劉濤,汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京,北京大學(xué)出版社,2008.

[2] 楊東偉,李夢(mèng)奇.方向柱對(duì)中技術(shù)[J],2012.

[3] 陳家瑞等. 汽車(chē)構(gòu)造[M].北京,機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[4] 余志生,汽車(chē)?yán)碚揫M].北京,機(jī)械工業(yè)出版社,2009.