楊森 刁小旭 莫風(fēng)芝

摘 要：某車(chē)型在開(kāi)發(fā)驗(yàn)證階段，整車(chē)NVH性能評(píng)價(jià)在80KPH車(chē)速，存在前排類(lèi)似拍振的轟鳴聲，后排座椅抖動(dòng)的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化扭矩管理器單體設(shè)計(jì)、動(dòng)平衡設(shè)計(jì)，減弱振動(dòng)源一階振動(dòng)，達(dá)到改善該問(wèn)題的目標(biāo)，并驗(yàn)證有效，批量實(shí)施。

關(guān)鍵詞：NVH性能 一階振動(dòng) 改進(jìn) 提升 驗(yàn)證

Abstract：In the development and verification stage of a vehicle model， when the NVH performance evaluation of the whole vehicle is at the speed of 80kph， there are problems such as the roar of beating vibration in the front row and the jitter of the rear seats. By optimizing the single body design and dynamic balance design of the torque manager， the first-order vibration of the vibration source is reduced to achieve the goal of improving this problem， which is verified to be effective and implemented in batch.

Key words：NVH performance， first-order vibration， improvement， promotion， verification

1 引言

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的四驅(qū)車(chē)輛，根據(jù)使用時(shí)機(jī)可以分為：分時(shí)四驅(qū)、全時(shí)四驅(qū)和適時(shí)四驅(qū)，其中適時(shí)四驅(qū)是一種智能的四驅(qū)方式，只有需要脫困及一些特殊情況下，傳動(dòng)系統(tǒng)才會(huì)從兩驅(qū)切換為四驅(qū)，其它時(shí)候都采用兩驅(qū)。相比分時(shí)四驅(qū)，四驅(qū)模式的切換不受車(chē)速限制，能主動(dòng)調(diào)節(jié)分配前后軸的轉(zhuǎn)矩。相比全時(shí)四驅(qū)，適時(shí)四驅(qū)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，降低了成本和整車(chē)質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)，在動(dòng)力源唯一的情況下，將增加傳動(dòng)系統(tǒng)零件，對(duì)于適時(shí)四驅(qū)，取力器、中間傳動(dòng)軸、扭矩管理器、后橋減速器均是新增的傳動(dòng)系統(tǒng)零件，在車(chē)輛行駛過(guò)程中，無(wú)論處于哪一種模式，以上傳動(dòng)零件均保持常轉(zhuǎn)，對(duì)于整車(chē)，常轉(zhuǎn)傳動(dòng)零件增加了振動(dòng)源，帶來(lái)更多NVH問(wèn)題的可能性。相比越野能力，適時(shí)四驅(qū)用戶更多關(guān)注整車(chē)的舒適性，四驅(qū)系統(tǒng)導(dǎo)致的NVH問(wèn)題將極易被用戶感知，并引發(fā)抱怨。

適時(shí)四驅(qū)NVH性能是由取力器、中間傳動(dòng)軸、扭矩管理器及后橋減速器等零件及其相互作用共同形成的，同時(shí)受整車(chē)車(chē)速、扭矩分配策略、懸置結(jié)構(gòu)、車(chē)身剛度等多因素影響，且在實(shí)車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，整車(chē)四驅(qū)NVH性能問(wèn)題往往暴露于整車(chē)開(kāi)發(fā)的驗(yàn)收階段，影響該性能的懸置結(jié)構(gòu)、車(chē)身剛度等已基本固化。

2 結(jié)構(gòu)介紹

適時(shí)四驅(qū)是近年來(lái)新興的車(chē)輛四驅(qū)系統(tǒng)，扭矩管理器作為其執(zhí)行部件，具有通過(guò)控制器將車(chē)輛驅(qū)動(dòng)形式從兩輪驅(qū)動(dòng)切換為四輪驅(qū)動(dòng)，并主動(dòng)分配前后軸轉(zhuǎn)矩的能力，具有結(jié)構(gòu)布置靈活等特點(diǎn)。

當(dāng)整車(chē)行駛，扭矩管理器不工作時(shí)，動(dòng)力保持PTU、中間傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但不對(duì)后輪輸出扭矩，此時(shí)因管理器通過(guò)法蘭與中間傳動(dòng)軸連接，管理器輸入軸及離合器殼體部分隨中間傳動(dòng)軸常轉(zhuǎn)，輸出軸部分被后橋帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)扭矩管理器工作時(shí)，動(dòng)力通過(guò)PTU、中間傳動(dòng)軸傳遞至扭矩管理器，此時(shí)扭矩管理器輸入軸、離合器殼體組件及輸出軸組件均隨中間傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并將動(dòng)力傳遞至后輪。

3 問(wèn)題來(lái)源

某發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的適時(shí)四驅(qū)車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中，在80-90km/h車(chē)速段內(nèi)加速、勻速和滑行，前排存在類(lèi)似拍振的轟鳴聲，后排座椅抖動(dòng)，主要頻率均為26Hz。跟蹤中間傳動(dòng)軸表現(xiàn)為1階，中間傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速按公式3-1計(jì)算。問(wèn)題發(fā)生比例約50%，且發(fā)現(xiàn)扭矩管理器對(duì)該問(wèn)題有直接影響。

ω=V車(chē)*A*1000*1000/60/3.14/2/r? ?（公式3-1）

式中ω為傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，A為減速器速比，r為輪胎滾動(dòng)半徑。

該車(chē)速為常用車(chē)速段，問(wèn)題發(fā)生頻率高，用戶易感知，故解決該問(wèn)題，對(duì)于減少售后抱怨，提升整車(chē)NVH品質(zhì)十分重要。

4 問(wèn)題排查

為明確扭矩管理器對(duì)該問(wèn)題的影響，進(jìn)一步開(kāi)展扭矩管理器單體ABA驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：扭矩管理器狀態(tài)直接影響拍振問(wèn)題，不同扭矩管理器裝車(chē)后，在同一車(chē)上測(cè)得前排噪音最大差異可達(dá)8dB;個(gè)別零件，兩驅(qū)較四驅(qū)模式更優(yōu)，最大存在4dB差異，見(jiàn)表1。

5 問(wèn)題分析

四驅(qū)系統(tǒng)在國(guó)際上具有較高的研發(fā)熱情，但在國(guó)內(nèi)對(duì)于其執(zhí)行器，尤其是作為實(shí)現(xiàn)適時(shí)四驅(qū)功能的核心零件扭矩管理器具有較多空白，國(guó)內(nèi)整車(chē)廠及零件制造商沒(méi)有扭矩管理器的開(kāi)發(fā)能力，同時(shí)缺乏該產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題整改經(jīng)驗(yàn)。國(guó)外整車(chē)廠及零件制造商對(duì)該零件的核心技術(shù)信息進(jìn)行了封鎖。

由于開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的欠缺，不能對(duì)扭矩管理器進(jìn)行針對(duì)性的分析，只能進(jìn)行全面排查，于是從接口零件質(zhì)量及裝配、四驅(qū)及整車(chē)軟件策略、扭矩管理器尺寸符合性、扭矩管理器設(shè)計(jì)合理性、扭矩管理器總成性能參數(shù)差異性等多維度開(kāi)展排查。

通過(guò)對(duì)各可能影響因子進(jìn)行針對(duì)性驗(yàn)證，得到了驗(yàn)證結(jié)果，見(jiàn)表2。

從系統(tǒng)的驗(yàn)證判斷，對(duì)該現(xiàn)象存在影響的因子有：與中間傳動(dòng)軸的對(duì)點(diǎn)裝配、四驅(qū)模式、輸入軸軸承與殼體配合尺寸設(shè)計(jì)、管理器本體動(dòng)不平衡量。

不平衡力：F1=m1r1ω2 F2=m2r2ω2

力矢量和：ΣF=F1+F2≠0 （公式5-1）

式中F1、F2為單側(cè)不平衡力，m1、m2為單側(cè)不平衡質(zhì)量，r1、r2為不平衡質(zhì)量距離中心線位移。

平衡矢量積大?。?/p>

平衡相位角：

式中mb為不平衡質(zhì)量、rb為不平衡質(zhì)量距離中心線位移。

6 DOE驗(yàn)證

團(tuán)隊(duì)根據(jù)識(shí)別到的影響因子，制作不同殼體配合方案樣件，并從中挑選小、中、大動(dòng)不平衡水平，結(jié)合樣件狀態(tài)、四驅(qū)扭矩及裝配角度進(jìn)行實(shí)車(chē)DOE驗(yàn)證。樣件狀態(tài)表見(jiàn)表3。

結(jié)合樣件狀態(tài)、裝配角度、四驅(qū)模式進(jìn)行交叉驗(yàn)證，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

根據(jù)上表測(cè)試數(shù)據(jù)，梳理得出以下結(jié)論，詳見(jiàn)表5。

7 整改措施

針對(duì)各影響因子，分別制定了管控措施。詳見(jiàn)表6。

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，各影響因子間存在交互影響，同時(shí)控制各影響因子，將對(duì)該問(wèn)題有5-8dB的改善，后期進(jìn)行了多樣本批量驗(yàn)證，均證明控制方案有效。

8 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)車(chē)驗(yàn)證，分析了拍振的產(chǎn)生機(jī)理以及殼體配合尺寸、四驅(qū)扭矩加載、管理器動(dòng)不平衡量、對(duì)點(diǎn)裝配四個(gè)參數(shù)對(duì)拍振現(xiàn)象的影響，主要有以下結(jié)論：

（1）四個(gè)參數(shù)均對(duì)拍振現(xiàn)象有一定的影響。（2）殼體配合尺寸為主要影響因素。（3）四個(gè)參數(shù)同時(shí)管控，可將該現(xiàn)象控制在接受范圍內(nèi)。

作者簡(jiǎn)介

楊森：（1987.05-），男，漢族，四川廣安人，大學(xué)本科，汽車(chē)工程師，重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司。研究方向：汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)。