乘用車雙筒減振器異響問題探究與改進

王鵬 安峰 周祥軼 王眾

摘? 要：針對開發過程中遇到的減振器低溫異響問題，本文通過整車測試和臺架測試識別異響發生源，定位異響發生的工況。根據減振器內部閥系的工作原理，聚焦異響發生的條件，進而從優化減振器閥系設置的角度，找到一種有效抑制減振器換向異響的措施。經過裝車主觀評價，該問題得到了有效的解決。

關鍵詞：雙筒減振器；換向異響；主觀評價

中圖分類號：U463.1? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1005-2550（2023）06-0002-04

Research and Improvement on Abnormal Noise of Double-Tube Shock Absorbers for Passenger Cars

WANG Peng， AN Feng， Zhou Xiang-yi， Wang Zhong

（ FAW-Volkswagen Automobile Co. Ltd.， Changchun 130011，China）

Abstract： For the problem of abnormal noise from the shock absorber during the development process， through the vehicle testing， the shock absorber bench testing， and the structural analysis of the internal valve system， the conditions for the occurrence of abnormal noise and the excitation source of vibration are focused. Based on the adjustment of the shock absorber valve system， an effective measure to suppress the abnormal vibration of the shock absorber （changing direction） was found. After the subjective evaluation on vehicle， the problem has been effectively resolved.

Key Words： Double Cylinder Shock Absorber; Abnormal Noise; Subjective Evaluation

1? ? 前言

底盤減振器異響是近年來用戶抱怨的熱點問題之一，也是減振器行業的重要技術研究難點。國內外對此問題進行了一定的研究，異響按照來源可分為四類：摩擦撞擊異響、共振異響、氣體異響和節流異響[1-3]。其中摩擦撞擊異響、氣體異響和節流異響是由減振器本身發出的，其在減振器臺架測試過程中容易甄別和發現；共振異響是減振器與車身連接件在特定工作頻率下共振產生的，通常在臺架測試階段較難發現和判別。其在相對特殊的條件下才較易產生，例如：特定的路面條件下，特定的行駛速度，以及相對低溫的環境溫度等。針對共振異響有相關學者從異響發生源和傳遞路徑方面對問題進行成因分析，并提出相關控制目標和設計建議[4-6]。

本文以某款車型為研究對象，聚焦異響的發生條件和激勵源，從減振器內部閥系的角度探究抑制異響問題的關鍵要素及其措施。在研究過程中搭建了減振器測試臺架，制定臺架測試方法，從工程設計開發與匹配的角度規避異響問題。

2? ? 研究技術路線

2.1? ?研究對象

某車型工程樣車在測試過程中，后排位置上可以聽到后懸架傳來的“撲騰”聲，類似減振器與車身連接松動產生的異響聲。經過故障問題樹逐項分析，排除了車內固定物、減振器裝配、減振器狀態等各項因素，見圖1。確認問題發生的環境：環境溫度低于-20℃；問題發生的行駛工況：低速駛過小顛簸路面，特別是凹凸不平的冰凍顛簸路面，見圖2和圖3。經對比，在環境溫度高于0℃時，異響聲消失。

2.2? ?研究方法

以該車型后懸架異響問題為研究對象，通過主觀評價、車內噪音測量、故障區域零件振動加速度測量，確定異響發生源和發生異響的頻率范圍。通過減振器臺架測試分析，確定異響發生的工況。針對問題工況，從閥系匹配的角度制定抑制異響發生的措施，并開展評價驗證工作。

3? ? 問題分析

3.1? ?整車測試

基于抱怨問題發生的實際行駛工況，在整車上布置音頻采集設備和振動加速度傳感器，記錄異響發生的過程，并對采集到的數據進行頻域分析，找到異響所處的頻率范圍，進而初步確定異響的發生源。

圖4是通過音頻采集設備獲得的車內后排乘客左耳側和右耳側的噪音數據頻域分析結果，結合對音頻設備的回放主觀評價，可以確定發生異響的頻率范圍是400Hz到600Hz。圖5是通過振動加速度傳感器采集到的后減振器活塞桿上端的Z向振動加速度數據，經數據處理后可以看到在400Hz到600Hz范圍內，振動加速度存在較高的峰值。基于上述的測試結果，初步判斷此異響的發生源來自于后減振器。

3.2? ?減振器臺架測試

搭建減振器振動試驗臺，進行兩種工況的振動測試，如圖6所示，進一步來驗證整車測試過程中得到的判斷。

顛簸路面振動激勵：通過采集車輛在試驗場標準小顛簸路面行駛時的減振器振動數據，將其轉換為減振器振動臺架的輸入路譜信號進行臺架測試。

標準正弦波激勵：施加標準正弦波激勵（頻率10Hz，振幅10mm），進一步查找減振器異常振動的原因。

圖7是減振器在顛簸路面振動激勵下的振動加速度數據（減振器活塞桿上端），在400Hz到600Hz之間，振動加速度幅值有明顯的上升，此現象與在整車上的振動分析結論相一致。

圖8是減振器在標準正弦波激勵下的振動加速度數據，每次減振器由壓縮行程換向至復原行程，活塞桿處的振動加速度水平均較高；由復原行程換向至壓縮行程，活塞桿處的振動加速度卻保持在較低的水平。由此可以看出，減振器活塞桿上的異常振動是在由壓縮到復原的換向過程中發生的，將此種問題定位為雙筒減振器行程換向異響。

4? ? 解決方案與措施

樣車所使用的減振器是液壓雙筒式減振器，其內部閥系統由四個單項閥組成，分別是活塞連桿端的復原閥、流通閥和底閥端的壓縮閥和補償閥。在由壓縮行程到復原行程的換向過程中，減振器的補償閥和復原主閥將同時開啟，如圖9所示。在小顛簸路面下，減振器處于頻繁的小振幅換向工況，如果補償閥的剛度設置偏小，將會導致補償閥片頻繁開啟，產生不規律的振動，從而引起減振器活塞桿的異常抖動。

減振器內部的液壓油會受到溫度的影響。在低溫情況下，油液粘度會變高，流動性變差，這也將增加換向異響發生的幾率，加劇異響的程度。當車輛行駛一段距離，油液溫度回升后，異響情況會得到改善或消失。

基于上面的分析，對補償閥的剛度進行提升（更換剛度更大的彈簧或使用更厚的閥片），來驗證該措施的有效性。圖10是增強補償閥剛度后的減振器臺架測試結果。可以看出，更改后的減振器在相同顛簸路面振動激勵下的振動加速度幅值明顯降低（400Hz-600Hz）。由此可以得出如下結論：增加補償閥剛度可以對減振器的換向振動起到抑制作用。

將改進后的減振器裝車進行主觀評價，振動異響評價結果由5分提升到7分，處于可以接受的狀態，異響得到了有效的抑制，評價結果如表1所示。

雙筒減振器的復原阻尼力由復原閥和補償閥共同產生，增強補償閥剛度將同步增加減振器的復原阻尼力。單方向增加減振器的復原阻尼力，將破壞壓縮阻尼力與復原阻尼力之間的平衡關系，影響整車的舒適性和操縱穩定性，導致顛簸感、路面復制感等舒適性抱怨。因此，在解決減振器特殊工況下的異響問題時，需要綜合考慮措施方案對其它關聯性能的影響。本項目在增強補償閥剛度的同時，對復原閥進行了相應調整，增加了復原閥的節流閥片面積、降低了的復原閥閥片組合的剛度，使得減振器總體復原阻尼力保持與原車匹配標定狀態相近的水平，具體的減振器阻尼力數據對比如圖11所示。

綜上，減振器異響問題得到了有效的解決，同時保持整車的舒適性和操控性在可接受的范圍之內。

5? ? 結束語

本文以開發過程中的實際問題為研究對象，通過整車測試、臺架測試和減振器內部閥系結構分析，確定了問題發生的激勵源和所對應的減振器工作工況。從減振器閥系調整的角度，找到了一種有效抑制減振器換向異響的措施，經過裝車主觀評價，該問題得到了有效的解決。

參考文獻：

[1]么鳴濤等，車輛雙筒式減振器異響研[J]. 機械設計與制造，2011（2）：114-116.

[2]刑永虎等 汽車減振器異響成因分析及控制對策PJ]機械設計與制造，2014（3）：124-126.

[3]稅永波等 汽車液壓減振器抗異響穩健性設計[J]液壓與氣動，2018（9）：20-25.

[4]劉祖斌等? 汽車減振器低溫異響問題研究[J] 汽車科技，2020（2）：15-20.

[5]和題等 雙筒式汽車液壓減振器異響診斷[J] 液壓與氣動，2020（2）：131-137.

[6]戎紅俊 汽車液壓減振器Rattling異響的產生機理與抗異響設計研究[D]. 西南交通大學，2016.

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汪振曉

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論文通過臺架和整車測試識別出減振器異響發生源，分析了減振器異響發生的工況和條件，提出了增加減振器補償閥剛度和復原阻尼力的解決方案。邏輯清晰，實用性強，對相關系統及車型的開發具有啟發和借鑒作用。