某轎車減振器異響分析與優化

李奕寶

(廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州510640)

0 引言

為改善汽車的乘坐舒適性和操縱穩定性，在懸架中都裝有阻尼元件，以起到衰減振動的作用。目前，在大部分轎車懸架中，基本上都裝有減振器［1］。減振器是轎車中極易發生失效的元件，減振器失效的主要原因之一就是通過減振器異響表現出來。減振器異響在國、內外減振器中均普遍存在［2］，減振器異響原因眾多且十分復雜，目前，業界將減振器異響主要歸結為摩擦異響、氣流異響、液流異響和結構異響4大類［3］。隨著汽車技術的不斷發展，減振器異響的解決方法越來越多。

筆者以某轎車后減振器異響問題為研究對象，針對該轎車后減振器在整車路試過程中出現的異響問題，通過原因分析確定、結構優化設計、改善樣件噪聲試驗和整車路試評價驗證等步驟最終解決該減振器異響問題。

1 問題描述

某轎車在以40 km/h速度經過鋪裝石塊路面或其他不平路面時，在后排位置上明顯聽到懸架傳遞上來“噔噔噔噔”較沉悶的類似金屬敲擊的異響，如圖1所示。

2 原因分析

通過對懸架系統所有零部件進行排查，確定異響由減振器產生并通過減振器傳遞到車廂內部。為了進一步分析異響源，結合該減振器外部結構進行分析 (如圖2)，該減振器上端由螺紋與車體緊固連接，下端由橡膠襯套與下擺臂柔性連接，中間活動部位由橡膠體和聚氨酯緩沖塊等彈性元件連接，在這些零部件沒有破損的情況下，減振器外部零件是不可能產生類似金屬敲擊的異響的。

結合上述分析情況及路試工況，對減振器本體阻尼器進行高頻振動試驗，以模擬減振器在整車路試過程中的高頻率振動。試驗在MTS減振器試驗機上進行，振動頻率約15 Hz(正弦激勵)，試驗行程±5 mm，試驗結果輸出減振器位移－阻尼力圖形曲線。

從試驗結果可以看出，阻尼器在復原行程中位移－阻尼力圖形曲線出現明顯的尖角異常，如圖3所示。根據減振器的工作原理可以得知，在復原行程中起主導作用的是活塞處的復原閥系。高頻振動時減振器復原阻尼力曲線出現尖角、波動反應出減振器復原閥系可能出現松動、變形等異常［4］。復原閥系的異常將使減振器產生異響。

針對上述情況，進一步分析減振器復原閥系，以明確造成異響的根本原因。復原閥系結構如圖4所示。從圖片中可以看出節流閥片與彈簧座貼合，由調節彈簧支撐，節流閥片中間沒有固定。當減振器高頻振動時，活塞做上下往復運動，由于減振器油液流過閥孔通道時的節流作用，將在上下油腔中形成壓差而產生減振器阻尼力［5－6］，由于調節彈簧剛度比較小且節流閥片中間沒有固定，節流閥片瞬間整體被推開而脫離活塞面，當油液回流即減振器轉換壓縮行程時，節流閥片回落，撞擊活塞，從而導致異響。分析情況與減振器在整車路試時出現的異響情況完全吻合。

由此，針對該轎車后減振器異響的原因可以得出結論:減振器復原閥系出現異常，節流閥片中間沒有固定，當減振器在壞路面路試過程中頻繁振動時，節流閥片頻繁撞擊活塞，造成異響。

3 結構優化設計

針對以上減振器的異常分析，結合減振器的工作原理，對復原閥系結構進行優化，如圖5所示，節流閥片貼合在活塞上面，兩者貼合面積加大，節流閥片中間被支撐襯管壓緊，節流閥片整體類似一懸臂梁，具有柔性的彈性功能，當油液通過活塞孔時，節流閥片不再整體移動，而是產生彈性形變。當油液回流即減振器轉換壓縮行程時，節流閥片緩慢恢復原狀，而不是直接與活塞撞擊。這樣極大地消除了節流閥片與活塞的撞擊異響。

4 試驗驗證

基于減振器復原閥系結構的優化設計，將優化后的結構裝配新的減振器進行試驗驗證。試驗驗證通過以下三個方面進行。

4.1 高頻振動試驗

按照上述同樣的試驗方法進行高頻振動試驗，對比分析試驗結果位移－阻尼力曲線是否正常。試驗結果如圖6所示。從圖中可以看出在高頻振動時位移－阻尼力曲線圓滑正常，說明優化后的復原閥系結構工作正常。

4.2 噪聲臺架試驗

噪聲臺架試驗在一隔音的試驗室進行，試驗工況如圖7所示，行程±50 mm、試驗溫度20℃，測試減振器在中高速下的噪聲大小，評價標準為減振器在速度0.6 m/s時噪聲小于66 dB(A)，試驗結果通過測量機的減振器噪聲測試軟件系統輸出，試驗結果如圖8所示。從圖中可以看出，最大噪聲為57.78 dB(A)，滿足標準要求。

4.3 整車道路試驗

將優化后的減振器裝配到整車中進行路試主觀評價，試驗車速為40 km/h，試驗路面選擇試驗場的鋪裝石塊路面和城鎮普通壞路面，如圖9、10所示。在兩種路面上經過多次主觀評價，原來存在的“噔噔噔噔……”異響消除。

以上，通過三個試驗驗證了復原閥系優化后的減振器異響改善情況，試驗結果充分表明，優化后的減振器異響消除、效果良好。

5 結束語

筆者針對某車型減振器異響問題通過高頻振動試驗，對試驗結果位移－阻尼力圖形曲線進行分析，確定減振器異響問題原因，將造成異響的減振器復原閥系結構進行優化，最后通過試驗手段對優化后的減振器進行充分驗證，結果表明異響問題得以改善。

通過文中的敘述，可以總結出以下經驗，為相關轎車減振器的設計和異響問題的解決提供依據。

(1)減振器異響的原因眾多，減振器位移－阻尼力圖形畸變可以引起減振器異響，利用減振器高頻振動試驗可以發現位移－阻尼力圖形的畸變，畸變越嚴重，減振器異響越大。

(2)閥系結構設計不合理會使位移－阻尼力圖形畸變，從而導致異響。

(3)通過整車道路試驗和臺架試驗可以驗證減振器異響問題。

【1】劉惟信.汽車設計［M］.北京:清華大學出版社，2001，505－506.

【2】曾慶東，梁海林.機動車減振器設計［M］.北京:機械工業出版社，2000，175 －176.

【3】俞大衛，羅金良.汽車筒式減振器異響成因分析［J］.兵工學報:坦克裝甲車與發動機分冊，2000(1):19－26.

【4】楊基忠，俞大衛.車輛筒式減振器高頻畸變特性研究［J］.兵工學報:坦克裝甲車與發動機分冊，2000(1):12－18.

【5】呂振華，李世民.筒式液阻減振器動態特性模擬分析技術的發展［J］.清華大學學報:自然科學版，2002，42(11):30 －70.

【6】張峻青，金達鋒，趙六奇，等.雙筒減振器非線性數學模型的研究［J］.工程機械，2002(11):16－18.