優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，通過優化扭矩管理器單體設計、動平衡設計，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車輛，根據使用時機可以分為：分時四驅、全時四驅和適時四驅，其中適時四驅是一種智能的四驅方式，只有需要脫困及一些特殊情況下，傳動系統才會從兩驅切換為四驅，其它時候都采用兩驅。相比分時四驅，四驅模式的切換不受車速限制，能主動調節分配前后軸的轉矩。相比全時四驅，適時四驅結構相對簡單，降低了成本和整車質量。

為了實現四輪驅動，在動力源唯一的情況下，將增加傳動系統零件，對于適時四驅，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，對于整車，常轉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，適時四驅用戶更多關注整車的舒適性，四驅系統導致的NVH問題將極易被用戶感知，并引發抱怨。

適時四驅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、懸置結構、車身剛度等多因素影響，且在實車開發過程中，整車四驅NVH性能問題往往暴露于整車開發的驗收階段，影響該性能的懸置結構、車身剛度等已基本固化。

2 結構介紹

適時四驅是近年來新興的車輛四驅系統，扭矩管理器作為其執行部件，具有通過控制器將車輛驅動形式從兩輪驅動切換為四輪驅動，并主動分配前后軸轉矩的能力，具有結構布置靈活等特點。

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，輸出軸部分被后橋帶動轉動。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動，并將動力傳遞至后輪。

3 問題來源

某發動機橫置的適時四驅車型開發過程中，在80-90km/h車速段內加速、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為1階，中間傳動軸轉速按公式3-1計算。問題發生比例約50%，且發現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驗證發現：扭矩管理器狀態直接影響拍振問題，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，兩驅較四驅模式更優，最大存在4dB差異，見表1。

5 問題分析

四驅系統在國際上具有較高的研發熱情，但在國內對于其執行器，尤其是作為實現適時四驅功能的核心零件扭矩管理器具有較多空白，國內整車廠及零件制造商沒有扭矩管理器的開發能力，同時缺乏該產品質量問題整改經驗。國外整車廠及零件制造商對該零件的核心技術信息進行了封鎖。

由于開發經驗的欠缺，不能對扭矩管理器進行針對性的分析，只能進行全面排查，于是從接口零件質量及裝配、四驅及整車軟件策略、扭矩管理器尺寸符合性、扭矩管理器設計合理性、扭矩管理器總成性能參數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，得到了驗證結果，見表2。

從系統的驗證判斷，對該現象存在影響的因子有：與中間傳動軸的對點裝配、四驅模式、輸入軸軸承與殼體配合尺寸設計、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為單側不平衡力，m1、m2為單側不平衡質量，r1、r2為不平衡質量距離中心線位移。

平衡矢量積大小：

平衡相位角：

式中mb為不平衡質量、rb為不平衡質量距離中心線位移。

6 DOE驗證

團隊根據識別到的影響因子，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，結合樣件狀態、四驅扭矩及裝配角度進行實車DOE驗證。樣件狀態表見表3。

結合樣件狀態、裝配角度、四驅模式進行交叉驗證，實測數據見表4。

根據上表測試數據，梳理得出以下結論，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。

通過測試數據分析，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 結語

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

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

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。