Mestrado Profissional em Engenharia Automotiva
Trabalhos de Conclusão de Curso

Estudo de caso de ruído ‘knock noise’em mecanismos de caixa de direção hidráulica tipo pinhão – cremalheira

Case Study Of “Knock Noise” In Rack And Pinion Hydraulic Powered Steering Gear Mechanisms

Autor
Cruz, José Mauro Xavier -
Orientador
Alves, Marcelo Augusto Leal
Defesa de tese
20 / 12 / 2006
Participantes da Banca
Alves, Marcelo Augusto Leal ; Ferreira, Walter José Augusto Ponge; Lopes José Augusto
Palavras-chave
Sistemas de Direção. Caixa de Direção Hidráulica. Vibrações Veiculares. NVH.
Keywords
Steering Systems. Hydraulic Steering Gear. Vehicular Vibrations. NVH

Resumo

Os consumidores finais estão cada vez mais exigentes com os aspectos de ruídos e vibrações nos veículos. A indústria automotiva está preocupada com isto e, investe em Pesquisa e Desenvolvimento para soluções de NVH. Os ruídos e vibrações veiculares produzidos e transmitidos pelo sistema de direção são mais sensíveis ao motorista. O objetivo deste trabalho é discorrer sobre o ruído de batida presente em caixas de direção hidráulica tipo pinhão cremalheira. Na introdução, o texto abrange em seu escopo, para auxiliar a compreensão do assunto, uma breve história dos sistemas e tipos de direção. Em seguida, os componentes do sistema e da caixa de
direção hidráulica tipo pinhão-cremalheira são detalhados. Com base nos conceitos e componentes, os ruídos veiculares produzidos e transmitidos pela caixa de direção são descritos e detalhados. O sistema de ajuste da caixa é enfatizado, pois, este tem importância para a geração de ruído. Os critérios de avaliação de componentes sob os aspectos dimensional, funcional e veicular são discutidos para garantir que a caixa a ser testada obedece às especificações. Na sessão de metodologia de testes, o ruído de batida hidráulica é descrito; são apresentadas as técnicas de isolação de alguns tipos de ruído e, mostrado os esforços de esterçamento em bancada e no
veículo de acordo com o ajuste. Na sessão resultados, são mostradas as formas de onda em função do tempo do teste realizado em campo onde é detectado o ruído de batida da caixa. Na sessão discussão, algumas hipóteses foram levantadas para explicar a origem do ruído e possíveis sugestões para evitá-las. Por fim, na sessão de conclusão, discutiu-se: a dificuldade de identificar o ruído; suas possíveis fontes; a importância do ajuste da mola do sujeitador versus o esforço; e, as recomendações sobre a avaliação subjetiva x objetiva do ruído.


Abstract
The final consumers are more restrictive with vibration and noises aspects in the vehicle. The automotive industry is concerned about that and, invests in Research and Development in NVH solutions. The noises and vibrations produced and transmitted through steering gear system are more sensitive to the driver. The objective of this paper is to discuss about the knock noise presented in rack and pinion steering gear. In introduction section, the text includes in its scope, in order to help the comprehension of the subject, a brief history and types of steering systems. Following, the steering system and rack and pinion steering gear components are detailed. Based on the concepts and components, the vehicular noises produced and transmitted through the steering gear are described and detailed. The steering gear setting procedure is emphasized, because the setting is very important to the noise generation. The component evaluation criteria, based on dimensional, functional and vehicular aspects, are discussed in order to guarantee the tested steering gear is according to the specifications. In test methodology section, the hydraulic knock is detailed, some noises isolation techniques are presented and, it is shown the steering effort in the bench and in the vehicle according to the setting procedure. In the results section, it is shown the time domain spectra of field test, where, the knock noise is detected. In the discussion section, several hypotheses are raised to explain the noises’ origin and possible suggestions to avoid them. At the end, in the conclusion section, it is discussed: the difficulty to identify the noise; their probable sources; the importance of yoke’s spring setting versus steering effort; and recommendations about subjective x objective noise evaluation.