發動機懸置系統開發中軟墊雙主簧結構的應用

2019-06-03 02:42:46蔡月

裝備制造技術 2019年2期

蔡月

（東風柳州汽車有限公司，廣西柳州545000）

0 引言

隨著汽車市場日益成熟，消費者對整車NVH性能要求也越來越高，作為隔絕動力總成振動向懸架、車身、乘員艙傳遞的關鍵零部件，整車NVH性能對懸置系統的隔振性能要求也越來越高；同時動力總成不斷升級換代，增壓、缸內直噴發動機等高扭矩、高功率發動機投入使用，懸置性能也面臨新的挑戰。汽車市場競爭也日益殘酷，各車型都在降低實物成本以及提升通用化率，懸置系統在成本、通用化上的壓力也越來越大。

本文是在某個改款車型項目上，要求懸置系統邊界一定、成本不提高，且能通用化至該機艙布局的所有車型，僅通過優化主簧結構來滿足更高的懸置系統性能。

1 懸置系統優化方案

1.1 優化目的

車型B為在車型A基礎上改款項目，內外飾及相關電器重新開發，車身隨外造型局部細節優化，機艙、底盤及下車體布置維持不變。因車型A懸置系統性能較差，AC OFF懸置被動側振動剛好滿足小于0.1 m/s2目標要求，如圖1所示，車內噪音發動機二階超出設計目標（AC OFF/ON：30dB/35dB）；在車型B開發時，為保證整車NVH性能達成，需對懸置系統進行優化；同時為保證量產狀態懸置性能達成，AC OFF懸置被動側振動目標要求提升至小于0.08 m/s2。

1.2 優化方向

通常懸置系統性能改善，主要通過懸置系統整體布置、懸置軟墊性能兩方面進行優化。懸置系統整體布置調整涉及布局更改、彈性中心位置調整，對機艙布置存在影響；懸置軟墊性能優化主要通過設計合適剛度比例的懸置主簧結構、動/靜剛度值、限位結構來實現。

車型B機艙布置借用車型A，懸置系統的優化不能影響機艙內其它系統，才可以通用化至平臺其它車型，同時也不會產生大的成本變動。所以車型B懸置系統優化不能通過布置位置優化，也不能更換懸置軟墊結構類型來實現剛度比例調整。現考慮在車型A懸置系統基礎上，進一步優化懸置系統結構，來實現更佳的動/靜剛度值，以提升懸置系統NVH性能。

1.3 優化方案

1.3.1 車型A懸置問題

車型A懸置系統（包括圓錐形液壓右懸置、橡膠左懸置、后懸置為襯套試防扭撐桿）性能調試時，經過多輪調試得出的較好狀態，如表1所示，影響懸置系統性能最大問題為左懸置軟墊設計剛度比例（設計 0.9∶1.6∶1、實際 1.2∶2.4∶1）無法達成，X 向、Y 向靜剛度值都偏大，特別是Y向靜剛度值高達308 N/mm，影響隔振性能。

表1 車型A懸置系統靜剛度

針對該問題，由于下述限制，為保證項目進度，未能進行進一步改善：

1）由于左懸置結構限制（圖2所示），通過改變左懸置橡膠材料硬度、微調主簧結構等手段都不能達成更優的三向剛度比例；

圖2 車型A懸置軟墊結構

2）同時由于右懸置X/Y向剛度值相同，也不能調整右懸置使懸置系統Y向剛度值整體降低，重新開發液壓右懸置周期長、投入高，并涉及車身設變、焊裝線調整；

3）平臺機艙內動總、空濾、發動機線束、蓄電池、ESP等限制，無空間對左懸置軟墊進行大的結構變更。

1.3.2 車型B左懸置軟墊雙主簧方案

結合車型A開發經驗，為改善車型A上懸置系統問題點，在車型B上考慮在車型A左懸置軟墊結構（圖2）基礎上將左懸置軟墊主簧結構拆解成上下兩部分（圖 3）：

圖3 車型B懸置軟墊雙主簧結構

1）上主簧（1）采用類似前置后驅車后懸置的V型懸置主簧[1]，該結構主要承受Z向載荷，X/Y向剛度值較小（受剪切力）；

2）下主簧（2）在原限位結構上增加一字型主簧，該結構主要承受X/Y向載荷，Z向剛度值較小（類似橡膠襯套）。

左懸置軟墊雙主簧方案存在下述優勢，可以實現最優化的三向剛度比：

1）Z向靜剛度值調整，只需優化上主簧結構或者橡膠材料，對X/Y向剛度值影響很小；

2）X/Y向靜剛度值調整，只需優化下主簧結構或者橡膠材料，對Z向剛度值影響很小；

3）上下主簧可按不同角度組合，以滿足搭載不同動總時，對X/Y向剛度值需求不同。

車型B懸置系統靜剛度計算值（表2所示）在車型A的基礎上增加了Z向靜剛度值（右懸置提升15 N/mm、左懸置提升40 N/mm），由于左懸置軟墊采用雙主簧結構，X、Y向靜剛度值可以降低（車型A結構無法實現），有利于得到更優化的計算結果（表四）；從完成調試的懸置靜剛度（表三）可以看到，相對設計狀態除左懸置軟墊Z向靜剛度值有較大變化（提升32 N/mm），其它方向都維持在設計值狀態（±15%內）。