雷 鵬，黃國(guó)鵬，賈志超，歐欣然

（隆鑫通用動(dòng)力股份有限公司，重慶 400052）

0 引言

儀表顯示屏作為駕駛員與車輛進(jìn)行信息交流的重要窗口，清晰明了地顯示行車基礎(chǔ)信息，使駕駛員充分的了解車輛的運(yùn)行工況，是車輛安全行駛的重要保障[1]。刷新頻率是指顯示屏每秒鐘圖像被刷新的次數(shù)。目前，主流的儀表液晶顯示屏主要由兩片很薄的平板玻璃封接而成，其刷新頻率一般設(shè)定值為60 Hz[2]。由于液晶顯示屏在顯示平面方向?qū)φ駝?dòng)非常的敏感，車載或機(jī)載環(huán)境強(qiáng)烈的振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響液晶顯示屏顯示圖像的質(zhì)量[3]。同時(shí)，如果發(fā)生共振現(xiàn)象，既影響車輛的振動(dòng)舒適性，又極易造成車上儀表零部件的松脫落動(dòng)或者結(jié)構(gòu)斷裂損壞，影響車輛的行駛安全性[4]。因此，對(duì)儀表液晶顯示屏采取一定的措施，提高顯示屏的抗振水平非常有必要。吳金華等[5]以大面積TFT液晶顯示屏為研究對(duì)象，分析了在振動(dòng)情況下應(yīng)力對(duì)顯示質(zhì)量的作用機(jī)理；曹允等[6]基于溫度、光源等角度，討論了外部環(huán)境對(duì)顯示屏顯示效果的影響。上述文獻(xiàn)對(duì)車輛儀表液晶顯示屏顯示問題的討論與研究，基本都僅局限于液晶屏的機(jī)械性能結(jié)構(gòu)和液晶材料的光電特性兩個(gè)方面，鮮有從振動(dòng)角度去分析。

某摩托車在行駛過程中，其儀表顯示屏?xí)霈F(xiàn)“顯示模糊，重影發(fā)白”的頻閃問題，對(duì)整車的行駛帶來較大的安全隱患。為了解決這一問題，基于振動(dòng)控制，采取測(cè)試分析的技術(shù)手段，對(duì)引起儀表顯示屏的顯示異常問題的根本原因進(jìn)行分析與診斷，有針對(duì)性地對(duì)儀表的安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，解決其顯示故障問題，改善了顯示屏的顯示效果，滿足用戶的使用要求。

1 測(cè)試分析與原因診斷

1.1 儀表盤的振動(dòng)測(cè)試

為了能夠清楚地了解儀表顯示屏顯示異常的情況，將結(jié)果用數(shù)據(jù)量化，采用LMSTest.Lab數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，對(duì)摩托車的儀表進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試與分析[7]。由于儀表的液晶顯示屏在顯示平面方向?qū)φ駝?dòng)非常的敏感，因此選擇在該處布置振動(dòng)加速度傳感器，通過勻加速（摩托車靜置空擋，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2000 r/min~8000 r/min的勻加速過程）試驗(yàn)采集振動(dòng)測(cè)試信號(hào)，并對(duì)其垂向加速度進(jìn)行階次跟蹤[8-9]。圖1為儀表顯示屏的測(cè)點(diǎn)位置。

圖1 儀表盤測(cè)點(diǎn)位置圖

圖2為儀表顯示屏的振幅曲線圖，圖3是垂向加速度階次跟蹤圖。從圖2和圖3中可以看出：儀表本身，在3500 r/min存在1階共振激勵(lì)，存在明顯的共振特征，對(duì)應(yīng)的頻率為58 Hz；在6800 r/min存在0.5階共振激勵(lì)，存在明顯的共振特征，對(duì)應(yīng)的頻率為56 Hz。

圖2 儀表顯示屏測(cè)點(diǎn)位置圖

圖3 垂向加速度階次跟蹤圖

1.2 原因診斷

目前主流的儀表液晶顯示屏，其刷新頻率預(yù)設(shè)值為60 Hz[10]。根據(jù)上述圖2和圖3可知，儀表盤顯示屏本身存在0.5階共振激勵(lì)和1階共振激勵(lì)，其頻率分別為56 Hz、58 Hz，該固有頻率與液晶顯示屏的刷新頻率設(shè)定值60 Hz非常接近。同時(shí)，儀表和車架轉(zhuǎn)向立管通過螺栓剛性連接，在發(fā)動(dòng)機(jī)的激勵(lì)下，發(fā)生共振，顯示屏圖像的閃爍和抖動(dòng)也就越厲害，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)“顯示模糊，重影發(fā)白”的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其顯示效果。

2 改進(jìn)設(shè)計(jì)

提高儀表顯示屏顯示質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)包括機(jī)械性能加固、高低溫工作性能設(shè)計(jì)、光學(xué)設(shè)計(jì)等[5]。上述優(yōu)化措施，無論是機(jī)械機(jī)構(gòu)的調(diào)整，還是液晶材料的光、電特性分析，均需涉及對(duì)液晶顯示屏機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、相關(guān)材料以及內(nèi)部的電路原理進(jìn)行分析與改進(jìn)。這可能引起新的故障，且成本高昂、周期較長(zhǎng)，不利于儀表顯示屏的生產(chǎn)應(yīng)用。

從方案實(shí)施的操作便捷性，企業(yè)開發(fā)周期及成本控制等角度考慮，將儀表顯示屏和車架的剛性連接改為柔性連接，減弱車身自身振動(dòng)對(duì)儀表的影響。采取的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案如圖4所示，具體為：采用“工字橡膠+T型襯套”（T型襯套略高于工字橡膠）的安裝方式。通過引入經(jīng)過硫化處理的橡膠阻尼結(jié)構(gòu)，作為車架儀表系統(tǒng)的耗能構(gòu)件，吸收儀表顯示屏受到的振動(dòng)能量，抑制儀表在發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)下產(chǎn)生過大的響應(yīng)，進(jìn)而減弱了儀表顯示屏的劇烈振動(dòng)。同時(shí)，橡膠阻尼結(jié)構(gòu)可以有效控制振動(dòng)頻率，避免發(fā)生共振，保證儀表顯示屏的顯示穩(wěn)定性。

圖4 儀表連接結(jié)構(gòu)柔性優(yōu)化

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

對(duì)改進(jìn)設(shè)計(jì)后的整車儀表顯示屏進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，并對(duì)改進(jìn)前、后的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。圖5為儀表連接改進(jìn)前后振幅對(duì)比曲線圖。從圖5中可以看出，改進(jìn)設(shè)計(jì)后，儀表顯示屏在3500 r/min、6800 r/min的共振特征被消除，在常用轉(zhuǎn)速段振動(dòng)線性度控制較好，無其他明顯的共振特征，振幅變化平穩(wěn)，振動(dòng)改善效果明顯。

圖5 儀表連接改進(jìn)前后振幅曲線圖

圖6為優(yōu)化后儀表顯示屏的信息顯示情況，結(jié)合測(cè)試結(jié)果和駕駛員的主觀目測(cè)進(jìn)行綜合判定，儀表液晶顯示屏“顯示模糊，重影發(fā)白”的現(xiàn)象被消除，顯示屏信息顯示清晰自然、工作穩(wěn)定。優(yōu)化方案有效地解決了儀表顯示屏的顯示故障問題，且成本較低，易于實(shí)施。

圖6 優(yōu)化后儀表信息顯示圖

4 結(jié)論

（1）某摩托車儀表存在0.5階激勵(lì)和1階激勵(lì)，其固有頻率分別為56 Hz、58 Hz，上述頻率與儀表顯示屏的刷新頻率設(shè)定值60 Hz很接近，發(fā)生共振，進(jìn)而導(dǎo)致摩托車儀表顯示屏在行駛過程中出現(xiàn)“顯示模糊，重影發(fā)白”的頻閃現(xiàn)象。

（2）采取的優(yōu)化方案是，把儀表和車架的連接方式由剛性連接調(diào)整為“工字橡膠+T型襯套”（T型襯套略高于工字橡膠）的柔性連接。

（3）儀表顯示屏的顯示故障問題被消除，顯示屏信息顯示清晰自然、工作穩(wěn)定。優(yōu)化方案經(jīng)濟(jì)、合理，改善了儀表顯示屏的工作環(huán)境和顯示質(zhì)量，為車輛儀表顯示屏的選型和安裝提供理論參考。