优化扭矩管理器消除整车80KPH拍振问题

杨森 刁小旭 莫风芝

摘 要：某车型在开发验证阶段，整车NVH性能评价在80KPH车速，存在前排类似拍振的轰鸣声，后排座椅抖动的问题，通过优化扭矩管理器单体设计、动平衡设计，减弱振动源一阶振动，达到改善该问题的目标，并验证有效，批量实施。

关键词：NVH性能 一阶振动 改进 提升 验证

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

目前市场上常见的四驱车辆，根据使用时机可以分为：分时四驱、全时四驱和适时四驱，其中适时四驱是一种智能的四驱方式，只有需要脱困及一些特殊情况下，传动系统才会从两驱切换为四驱，其它时候都采用两驱。相比分时四驱，四驱模式的切换不受车速限制，能主动调节分配前后轴的转矩。相比全时四驱，适时四驱结构相对简单，降低了成本和整车质量。

为了实现四轮驱动，在动力源唯一的情况下，将增加传动系统零件，对于适时四驱，取力器、中间传动轴、扭矩管理器、后桥减速器均是新增的传动系统零件，在车辆行驶过程中，无论处于哪一种模式，以上传动零件均保持常转，对于整车，常转传动零件增加了振动源，带来更多NVH问题的可能性。相比越野能力，适时四驱用户更多关注整车的舒适性，四驱系统导致的NVH问题将极易被用户感知，并引发抱怨。

适时四驱NVH性能是由取力器、中间传动轴、扭矩管理器及后桥减速器等零件及其相互作用共同形成的，同时受整车车速、扭矩分配策略、悬置结构、车身刚度等多因素影响，且在实车开发过程中，整车四驱NVH性能问题往往暴露于整车开发的验收阶段，影响该性能的悬置结构、车身刚度等已基本固化。

2 结构介绍

适时四驱是近年来新兴的车辆四驱系统，扭矩管理器作为其执行部件，具有通过控制器将车辆驱动形式从两轮驱动切换为四轮驱动，并主动分配前后轴转矩的能力，具有结构布置灵活等特点。

当整车行驶，扭矩管理器不工作时，动力保持PTU、中间传动轴转动，但不对后轮输出扭矩，此时因管理器通过法兰与中间传动轴连接，管理器输入轴及离合器壳体部分随中间传动轴常转，输出轴部分被后桥带动转动。当扭矩管理器工作时，动力通过PTU、中间传动轴传递至扭矩管理器，此时扭矩管理器输入轴、离合器壳体组件及输出轴组件均随中间传动轴转动，并将动力传递至后轮。

3 问题来源

某发动机横置的适时四驱车型开发过程中，在80-90km/h车速段内加速、匀速和滑行，前排存在类似拍振的轰鸣声，后排座椅抖动，主要频率均为26Hz。跟踪中间传动轴表现为1阶，中间传动轴转速按公式3-1计算。问题发生比例约50%，且发现扭矩管理器对该问题有直接影响。

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

式中ω为传动轴转速，A为减速器速比，r为轮胎滚动半径。

该车速为常用车速段，问题发生频率高，用户易感知，故解决该问题，对于减少售后抱怨，提升整车NVH品质十分重要。

4 问题排查

为明确扭矩管理器对该问题的影响，进一步开展扭矩管理器单体ABA验证发现：扭矩管理器状态直接影响拍振问题，不同扭矩管理器装车后，在同一车上测得前排噪音最大差异可达8dB;个别零件，两驱较四驱模式更优，最大存在4dB差异，见表1。

5 问题分析

四驱系统在国际上具有较高的研发热情，但在国内对于其执行器，尤其是作为实现适时四驱功能的核心零件扭矩管理器具有较多空白，国内整车厂及零件制造商没有扭矩管理器的开发能力，同时缺乏该产品质量问题整改经验。国外整车厂及零件制造商对该零件的核心技术信息进行了封锁。

由于开发经验的欠缺，不能对扭矩管理器进行针对性的分析，只能进行全面排查，于是从接口零件质量及装配、四驱及整车软件策略、扭矩管理器尺寸符合性、扭矩管理器设计合理性、扭矩管理器总成性能参数差异性等多维度开展排查。

通过对各可能影响因子进行针对性验证，得到了验证结果，见表2。

从系统的验证判断，对该现象存在影响的因子有：与中间传动轴的对点装配、四驱模式、输入轴轴承与壳体配合尺寸设计、管理器本体动不平衡量。

不平衡力：F1=m1r1ω2 F2=m2r2ω2

力矢量和：ΣF=F1+F2≠0 （公式5-1）

式中F1、F2为单侧不平衡力，m1、m2为单侧不平衡质量，r1、r2为不平衡质量距离中心线位移。

平衡矢量积大小：

平衡相位角：

式中mb为不平衡质量、rb为不平衡质量距离中心线位移。

6 DOE验证

团队根据识别到的影响因子，制作不同壳体配合方案样件，并从中挑选小、中、大动不平衡水平，结合样件状态、四驱扭矩及装配角度进行实车DOE验证。样件状态表见表3。

结合样件状态、装配角度、四驱模式进行交叉验证，实测数据见表4。

根据上表测试数据，梳理得出以下结论，详见表5。

7 整改措施

针对各影响因子，分别制定了管控措施。详见表6。

通过测试数据分析，各影响因子间存在交互影响，同时控制各影响因子，将对该问题有5-8dB的改善，后期进行了多样本批量验证，均证明控制方案有效。

8 结语

本文通过实车验证，分析了拍振的产生机理以及壳体配合尺寸、四驱扭矩加载、管理器動不平衡量、对点装配四个参数对拍振现象的影响，主要有以下结论：

（1）四个参数均对拍振现象有一定的影响。（2）壳体配合尺寸为主要影响因素。（3）四个参数同时管控，可将该现象控制在接受范围内。

作者简介

杨森：（1987.05-），男，汉族，四川广安人，大学本科，汽车工程师，重庆长安汽车股份有限公司。研究方向：汽车传动系统。