保时捷因转向柱连接螺栓松动召回，设计上可以避免吗？

日前，保时捷（中国）汽车销售有限公司根据《缺陷汽车产品召回管理条例》和《缺陷汽产品召回管理条例实施办法》的要求，向国家市场监督管理总局备案了召回计划。将自2021年8月16日起，召回2017年12月5日至2021年2月10日期间生产的部分进口2018-2021款Cayenne系列汽车，共计94辆。

前面，我们已经从现场装配的角度，简要分析一下原因及改善方法，在螺丝君的视角里，紧固连接问题很多是体系化因素，下面，我们从设计开发的角度再来“斟酌一下”！

转向机构分析

转向机构示意图，如下图，本次召回原因说明如下：由于生产偏差，装配人员未严格遵照操作流程，特定期间内生产的车辆，可能存在转向柱与转向机的连接螺栓未按正确扭矩紧固。这次召回的零件连接部位是转向传动轴（也称转向管柱中间万向轴）与转向机连接螺栓。

该处螺栓连接非常特殊，万向节有一个抱箍结构，螺栓没有安装时候，转向机花键和抱箍花键孔（或者叫滚花结构，主要是为了增加摩擦，用相对较小的螺栓预紧力就能产生足够大的防转扭矩）是间隙配合，螺栓拧紧后抱箍就紧紧的抱紧到花键轴上，保证转动时候不会出现相对滑动。
 
因此，这个螺栓的安装就非常重要，如果出现松脱就有可能造成打滑或转向晃动的现象。此处螺栓设计一般采用M8的螺栓。不同主机厂采用的形式也会有一些差别，有的采用法拉面连接螺栓，有的采用六角头螺栓加弹簧垫圈，有的采用六角头螺栓。

下面，举例目前各主机厂的螺栓设计类型：

01

大众设计

大众采用六角头螺栓M8x35,10.9级，拧紧到螺纹孔的方式，没有采取其他额外的防松方式。

螺栓采用的是半螺纹螺栓，由于螺纹部分比较长，可能会造成螺纹部分与花键轴的凹槽接触，如果采用更短一些螺纹，保证螺栓光杆部分与花键轴接触会更好。

02

沃尔沃设计

此处螺栓设计为M8x30,10.9级涂胶六角法兰面螺栓，法兰面直径16mm，同样采用螺栓内螺纹的连接类型。

开槽零件上在螺栓上方设置一个缺口，可以降低零件刚度，使螺栓预紧力能够最大化的施加到转向管柱轴上；同时，在开槽的反面一侧把壁厚尽可能的降低，插入转向管柱轴的一侧再增加一个孔，这样就能够更加降低连接件的刚度。

03

特斯拉设计

特斯拉采用M8x35,10.9级六角头锌铝涂覆螺栓，螺栓拧入到内螺纹孔中，没有额外防松措施。

04

丰田设计

丰田采用镀锌六角法兰面螺栓表面处理设计，在螺栓杆部增加了带形滚花结构，分析主要是可以起到一定的定位作用，防止拧紧时候出现弯曲变形，提高螺栓的疲劳强度，同时还能够起到防止垫圈脱落的可能。

丰田还是采用弹簧垫圈的设计，目前在较大规格，较大预紧力的螺栓上较少采用弹簧垫圈的设计类型。

安全设计结构

目前有些转向管柱设计增加一个防转零件，通过把这个防转零件卡入到开口零件的槽中，即使螺栓出现松动打滑时候仍然能够起到一定的作用，避免出现完全转向失效的风险。

这种结构的存在，基本能够保证，即使螺栓完全松动，也能够有一定的转向作用，不会导致转向功能完全失效。该结构主要是起到防转作用，即使没有螺栓拧紧。

设计分析总结

对于转向管柱螺栓连接设计,通过各车型对标分析发现：
 
1、螺栓设计一般采用M8的螺纹规格,10.9的六角头螺栓设计;

2、螺栓拧入内螺纹孔中，需要保证足够的啮合长度。这样可以降低螺栓的长度和使用空间，降低重量和紧固件成本

3、螺栓处于性对封闭区域，没有太大的外露，防腐要求不太高，表面处理可以用镀锌，锌铝涂覆，镀锌镍等处理方式，建议用锌铝涂覆的表面处理方式

4、对标发现大部分车型没有采用额外的防松方式，但是，考虑此处螺栓连接要求等级非常高，螺栓出现松动会引起安全事故，故推荐此处增加螺纹胶防松措施

5、对于被连接件开槽卡箍的设计推荐用开槽的设计形式，降低刚度，提高螺栓的有效夹紧力。

以上，就是针对保时捷因转向柱连接螺栓松动引起的召回，在设计方面应该考虑的因素分析；如果采取这些设计措施后，可以从设计上尽量能够保证此处的拧紧安全性要求，这是我们对该接头的一些分析建议。

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