優(yōu)化扭矩管理器消除整車80KPH拍振問題

楊森 刁小旭 莫風芝

摘 要：某車型在開發(fā)驗證階段，整車NVH性能評價在80KPH車速，存在前排類似拍振的轟鳴聲，后排座椅抖動的問題，通過優(yōu)化扭矩管理器單體設(shè)計、動平衡設(shè)計，減弱振動源一階振動，達到改善該問題的目標，并驗證有效，批量實施。

關(guān)鍵詞：NVH性能 一階振動 改進 提升 驗證

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

目前市場上常見的四驅(qū)車輛，根據(jù)使用時機可以分為：分時四驅(qū)、全時四驅(qū)和適時四驅(qū)，其中適時四驅(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，傳動系統(tǒng)才會從兩驅(qū)切換為四驅(qū)，其它時候都采用兩驅(qū)。相比分時四驅(qū)，四驅(qū)模式的切換不受車速限制，能主動調(diào)節(jié)分配前后軸的轉(zhuǎn)矩。相比全時四驅(qū)，適時四驅(qū)結(jié)構(gòu)相對簡單，降低了成本和整車質(zhì)量。

為了實現(xiàn)四輪驅(qū)動，在動力源唯一的情況下，將增加傳動系統(tǒng)零件，對于適時四驅(qū)，取力器、中間傳動軸、扭矩管理器、后橋減速器均是新增的傳動系統(tǒng)零件，在車輛行駛過程中，無論處于哪一種模式，以上傳動零件均保持常轉(zhuǎn)，對于整車，常轉(zhuǎn)傳動零件增加了振動源，帶來更多NVH問題的可能性。相比越野能力，適時四驅(qū)用戶更多關(guān)注整車的舒適性，四驅(qū)系統(tǒng)導致的NVH問題將極易被用戶感知，并引發(fā)抱怨。

適時四驅(qū)NVH性能是由取力器、中間傳動軸、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，同時受整車車速、扭矩分配策略、懸置結(jié)構(gòu)、車身剛度等多因素影響，且在實車開發(fā)過程中，整車四驅(qū)NVH性能問題往往暴露于整車開發(fā)的驗收階段，影響該性能的懸置結(jié)構(gòu)、車身剛度等已基本固化。

2 結(jié)構(gòu)介紹

適時四驅(qū)是近年來新興的車輛四驅(qū)系統(tǒng)，扭矩管理器作為其執(zhí)行部件，具有通過控制器將車輛驅(qū)動形式從兩輪驅(qū)動切換為四輪驅(qū)動，并主動分配前后軸轉(zhuǎn)矩的能力，具有結(jié)構(gòu)布置靈活等特點。

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

3 問題來源

某發(fā)動機橫置的適時四驅(qū)車型開發(fā)過程中，在80-90km/h車速段內(nèi)加速、勻速和滑行，前排存在類似拍振的轟鳴聲，后排座椅抖動，主要頻率均為26Hz。跟蹤中間傳動軸表現(xiàn)為1階，中間傳動軸轉(zhuǎn)速按公式3-1計算。問題發(fā)生比例約50%，且發(fā)現(xiàn)扭矩管理器對該問題有直接影響。

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

式中ω為傳動軸轉(zhuǎn)速，A為減速器速比，r為輪胎滾動半徑。

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

4 問題排查

為明確扭矩管理器對該問題的影響，進一步開展扭矩管理器單體ABA驗證發(fā)現(xiàn)：扭矩管理器狀態(tài)直接影響拍振問題，不同扭矩管理器裝車后，在同一車上測得前排噪音最大差異可達8dB;個別零件，兩驅(qū)較四驅(qū)模式更優(yōu)，最大存在4dB差異，見表1。

5 問題分析

四驅(qū)系統(tǒng)在國際上具有較高的研發(fā)熱情，但在國內(nèi)對于其執(zhí)行器，尤其是作為實現(xiàn)適時四驅(qū)功能的核心零件扭矩管理器具有較多空白，國內(nèi)整車廠及零件制造商沒有扭矩管理器的開發(fā)能力，同時缺乏該產(chǎn)品質(zhì)量問題整改經(jīng)驗。國外整車廠及零件制造商對該零件的核心技術(shù)信息進行了封鎖。

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

通過對各可能影響因子進行針對性驗證，得到了驗證結(jié)果，見表2。

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

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驗證

團隊根據(jù)識別到的影響因子，制作不同殼體配合方案樣件，并從中挑選小、中、大動不平衡水平，結(jié)合樣件狀態(tài)、四驅(qū)扭矩及裝配角度進行實車DOE驗證。樣件狀態(tài)表見表3。

結(jié)合樣件狀態(tài)、裝配角度、四驅(qū)模式進行交叉驗證，實測數(shù)據(jù)見表4。

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

7 整改措施

針對各影響因子，分別制定了管控措施。詳見表6。

通過測試數(shù)據(jù)分析，各影響因子間存在交互影響，同時控制各影響因子，將對該問題有5-8dB的改善，后期進行了多樣本批量驗證，均證明控制方案有效。

8 結(jié)語

本文通過實車驗證，分析了拍振的產(chǎn)生機理以及殼體配合尺寸、四驅(qū)扭矩加載、管理器動不平衡量、對點裝配四個參數(shù)對拍振現(xiàn)象的影響，主要有以下結(jié)論：

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

作者簡介

楊森：（1987.05-），男，漢族，四川廣安人，大學本科，汽車工程師，重慶長安汽車股份有限公司。研究方向：汽車傳動系統(tǒng)。