汽车NVH(振动噪音乘坐舒适性)学习(日文版翻译)-4.pdf

8 图 c 静止系（X-Y）和曲柄轴系（X-Y） 现象 搭载 4 缸发动机的车、4车，在全开加速情况下加速或稳定行驶的中高转速区域发出的隆隆声。 发生机理 1. 起振力 基本上是 4 缸发动机的往复惯性驱动系弯曲力的不均 衡造成的。下列公式的曲轴转动次数的次（C1） 、n 次（Cn）以及爆发引起的 n/2 次（C/2） （n：整数） ， 曲轴转动次数的 3 次（C成分）是由于曲柄的弯曲振 动引起的（后述） 。 F（c o s t+C2ncos2nt） m:往复质量、r:曲轴半径、：曲轴角速度 2. 传动系放射系 如图 a 所示，有是、特有的动力总成、传动 轴的振动的驱动系的弯曲共振 3 节、 4 节、 和底盘架的弯 曲共振。 而且， 车体系统中有车室内的气中共鸣 12 次等。 3. 车内音 图 b 表示约高速空转的前座声的分析结果（不平衡 1 根传动轴） 。0.5 次（约 30Hz）跳动的声音大体同水平的大小下发生，听到的不是嗡嗡声而是隆隆声，间隔Hz 有 2 个以 上的相同程度的声音的情况下发出隆隆声，Hz 的情况下发出 GO 声（如果低频间隔 2 个以上的声音 合成的话，与发出 BITE 声同原理。 ） 。 C3 的发生机理 通过 4 缸车的往复惯性力 F 的主要成分 C（Acost）图 b 所示力起作用，虽然使曲轴变形，但其变形 与 fx、fy 成比例，由于不同的方向性，曲轴系的坐标系中，xax(1+cos2t)/2、 yaysin2t 将它变换成静止系的话， Dx(3ax+ay)cost+(ax-ay)cos(3t)/4 Dy(ay-ax)sint+(ax-ay)sin(3t)/4 而且，变形角度是 x-ysin2t/2、 yx(1+cos2t)/2 x、y 轴周边的回转力矩是 gx1-12axsin2t、gy-12aycos2t 将它变换成静止系的话， Gx-12(x+y)sint+(x-y)cos(3t) Gy-12(x-y)cost+(x-y)sin(3t) 但是，1 是z 和x、1y 的差 如上所述，由于曲轴的不同方向性 C次成分发生，而且如果因曲轴系的 C诱发曲轴的弯曲振动的话，1 个方向（x 或者 y 方向）的变形量增大， C成分显著。 减低方法 通过提高曲轴或驱动系弯曲等的刚性，减低各共振系的振动水平，变更共振系，减低起振力等。 曲轴弯曲振动的 fnUP(曲柄轴弯曲、轴承刚性等)、发动机 T/M 结合刚性 UP、支撑的弯曲 fnUP、平衡发动 机、柔性飞轮、2 分传动轴等。 发动机声 隆隆声 驱动系弯曲 动力总成 底盘架 车体 支撑 弯曲 音 压 水 平 dB-c 图 C 嗡嗡音发生时的车内音分析（3690rpm racing） 9 概要 关于起因于驱动系扭转系的振动噪声，就现象、发生机理、减低方法进行说明。 驱动系的扭振和相关现象 驱动系扭振 相关现 象 结构 减低方法 次数 振动状态 频率 扭转 节 根据T/M齿轮 比变化 目标 1 速 12Hz 2 速 24Hz 3 速 45 Hz 4 速 57 Hz 加减速 打嗝声 冲击声 发动机的过渡扭矩诱发 驱动系扭转 1 节为主体的 振动，感觉是从轮胎传达 给车体的振动。 需要做承受发动机过渡的扭矩上仰 角度、反力的发动机悬架（侧倾刚 性） 、悬架（前后、扭振刚性） 、驱动 系扭转系（离合器、驱动轴、惯量、 齿轮比）等综合性对策。 主要是扭转系的等价刚性 中最低的驱动轴的刚性（离 合器的刚性低时， 双方的直 排弹簧） 和F/W的惯量引起。 稳定行 驶颤动 发动机的不规则燃烧诱 发驱动系 1 节振动，发生 车体的微小的前后振动。 降低发动机不规则燃烧造成的扭矩 变动是最有效的办法。 扭转 3 节 根据T/M齿轮 比 FF、FR 车 变化 FF车速100 Hz 以上 FR 车 FFWD 车 速 5080 Hz 加速、减 速时的 嗡嗡声 发动机的扭矩变动或传 动轴万向节的折角引起 的扭矩变动诱发驱动系 扭转 3 节振动，发出车内 嗡嗡声。 因为是全开加速、全闭减速，所以 减低扭转 3 节共振频率最好。大幅 度降低驱动轴、离合器片的扭转刚 性有效。此外附加传动轴等惯量。 作为离合器、 驱动轴的并列 弹簧和 T/M 齿轮、 传动轴惯 量的振动 加速减 速时的 锵锵声 扭矩变动大的全开加速 和全闭减速时容易发生。 因为 T/M 齿轮、传动轴振 动，发生齿轮的松动碰 撞。 基本上和嗡嗡声 相同，但离合器 的扭转特性（扭 转角相对的扭矩 特性、滞后扭矩） 适当化。减小齿 轮啮合间隙等。 传动轴 1 节 传动轴的扭转 1 节共振 5001000 Hz 差速器 声 齿轮的啮合起振力诱发 传动轴的扭转振动，受驱 动系、悬架等的弯曲振动 特性、车体的振动音响特 性等影响，变成车内声。 变更传动轴的扭振特性（传动轴径、 加橡胶传动轴、分段传动轴、异径 传动轴等） ，变更悬架的弯曲振动特 性，减低齿轮的啮合强制力。 由于传动轴的振动，1、节成为问题。缘于差速器的 小齿轮的齿数的频率依赖于车速，发生车速在 4050、 80100km/h 附近。与车速无关而发生振动是因为差速 器的起振力大。 扭转1节 （F/W 无） 10Hz 附近 离合器 颤振 发进时，在离合器分离的 过程中，发生打滑，引起 没有F/W惯量一样的扭转 1 节振动， 变成前后振动。 虽与离合器片的摩擦系数相关，但 也影响发动机悬架、悬架的刚性， 离合器的控制连杆等。 驱动系的扭振 4 缸车的发动机 C2 扭矩变动 扭 矩 变 动 发动机转速 rpm 10 现象 发进时，离合器分离的过程或者结束时，驱动系的扭振发达，在车辆的前后方向发生的剧烈振动的现象。 发生机理 离合器分离时，急剧传达发动机扭矩的同时，由于离合器推动力、离合器片和飞轮、与压盘的摩擦，离合 器片发生打滑的现象。 在这种情况下，传达急剧的发动机扭矩，诱发驱动系的振动，变成自励振动。虽然驱动系的扭振是最 低次数的驱动系扭转 1 次振动，但是因为离合器打滑，在没有曲轴的惯量的情况下的 10Hz 前后的振动出 现， 如果动力总成的共振助长离合器接合的话， 就变成通常的扭转振动的 1 次 23Hz （挡） 的低频振动。 颤振按发生的方法分为以下 3 种。 1） 自励振动引起的颤振 离合器片的端面材料的摩擦系数相对滑动速度增加，在减少的情况下的摩擦面上引起粘滑现象，由此 引起传动扭矩的变动，诱发驱动系的扭转变动，造成车辆的前后振动。 2） 强制振动引起的颤振 由于离合器片的平行度不良，罩爪的不齐等，出现摩擦面的单面阻碍，发动机、离合器片每次转动传 达扭矩变动，诱发驱动系的振动。 ） 强制自励振动引起的颤振 在拥有拉索式，连杆式离合器的车辆上离合器接合时，变速器和车体发生相对变位，经由分离系，压 盘的推动力变动，诱发驱动系扭振。 减低方法 通过增大压盘的推动力，防止滑动。 通过变更离合器的摩擦特性，防止振动发散。 通过增大发动机悬架的弹簧、减弱特性，变更共振点或者降低水平。 离合器振动 clutch judder 由于离合器打滑，被曲柄轴到飞轮和轮胎的系统分离，后 者的振动发生，接合后的驱动系的扭振发生。而且，承受 其半力的动力总成的 ROLL 共振助长振动的发生。 发动机 曲柄轴 飞轮 轮胎 车轮 驱动轴 变速箱 离合器 图 a 驱动系扭转系 离合器片打滑 离合器片结合 图 b 离合器抖动时的主轴扭矩 扭转 1 次振动 主 轴 扭 矩 11 现象 FF M/T 车，发进时、变速时、加减速时、发动机急速变化时车体前后大幅度振动的现象。 发生机理 急剧的发动机扭矩的变动传递给曲轴时，诱发驱动系扭转系的振动，通过悬架传递给车体。同时，驱动系 扭转系的反力作用于动力总成，产生动力总成的侧倾装置的振动。因此，受这些振动的影响，车辆伴随前 后振动加速。 图 a 表示从nd 2000rpm 滑行到全开加速时的 驱动轴、动力总成、车体的振动。 通过发动机的扭矩， 我们明白了驱动轴中驱动系 的扭振 1 次、 动力总成的振动变成以侧倾装置振 动为主体的振动。 加上这些振动和车体的振动特性， 变成车体的前 后振动。 这时的振动因为不受车体前后方向的约束 （车体 前后共振频率Hz） ，低频驱动系的 1 节振动成 为主体，前后摇动车体。 减低方法 如果除开控制作为起振源的发动机的扭矩的 话，有以下减低方法。 1）驱动系扭转系 提高驱动轴的扭转刚性(提高 fn，改善衰 减力) 降低驱动系的低弹簧、 松动 （离合器片、 驱动轴等） （降低松动引起的冲击力） 2）动力总成 提高动力总成的侧倾衰减、流体悬架等 （缓和发动机扭矩反力的冲击） ）悬架 提高前后衰减（缓和前后冲击） 驱动系扭转系的 1 次振动是以驱动轴的扭转惯性和曲 轴、飞轮、变速器齿轮为惯量的振动系。因此，由于 惯量是齿轮比的平方，变大；驱动轴扭转刚性是平方 分之一，变小。齿轮比变大（速） ，fn 降低。 概略 速：Hz 2 速：Hz 速： Hz 速：Hz 左右 沟槽振动 从 2nd 2000rpm 开始全开加速 驱动轴扭矩 驱动系扭转 1 次振动 汽缸盖罩前后 G 动力总成 ROLL 振动 座椅升降器前后振动 驱动系扭振是主体振动 图 a 颤振 扭 矩 动力总成和驱动系扭转系 差速器 轮胎 扭矩反力 发动机扭矩 曲柄轴 飞轮 发动机 变速箱 驱动轴 车轮 轮胎 驱动系扭转系 1 次振动模式 离合器 12 驱动轴扭矩振动 车体前后振动 车体上下振动 悬架前后振动 动力总成前后振动 图 a 加速时的冲击（2nd全开 YF41） 扭 矩 现象 加速或减速时，急剧的发动机扭矩在悬架前后方向变成驱动力，从传动系传达给车体。而且，其反力作 用于动力总成，由发动机悬架传达给车体，发出伴随咚或者 DONSUN 等声音的冲击性振动。 发生机理（横置 FF 车 M/T 车） 发动机的过渡扭矩传达给驱动系，因 T/M、差速器而增大，经由悬架传达给车体。其反力作用于动力总 成的摆动方向，在发动机悬架上作为冲击输入传达给车体产生振动。 图 a 表示加速冲击发生时的系列波形。 如果发动机 的扭矩因急加速等急剧作用的话， 诱发各振动系的 共振，该振动系的 1 次衰减。在图 a 上，驱动轴的 扭矩诱发驱动扭矩和驱动系扭转 1 次振动， 该驱动 系的扭振成为根本。承受反力的动力装置，在刚体 系的振动特别是侧摆振动把驱动力传达给车体的 悬架，出现车体的前后振动，车体的上下振动出现 车体的平衡、弯曲振动，车体的前后振动出现驱动 系的扭转 1 次、悬架前后振动分别出现。 减低方法 发动机扭转角 如果扭转角大的话，传达给驱动系悬架、动力 总成车体的冲击输入变大，对冲击不利。用发动 机 CPU 只读存储器控制 驱动系扭转 1 次振动 由驱动轴的扭转刚性和曲轴等的惯量决定。因为由于离合器、铰链的松动等，冲击力增大，解决松动 是基本。而且，设置松动的情况，尽可能缩小 1 挡和 2 挡的刚性比。 悬架前后振动 与悬架的前后刚性、减幅相关，扩大液封衬套作用的悬架衰减特性。 动力总成 与发动机支架的效果、弹簧定数、衰减特性相关，弹簧定数的线形或者衰减特性的增大。 车体的振动 虽然与车体的弯曲振动相关联，但难控制。 加减速振动 振动的传递通路 驱动系扭转系 扭矩 驱动扭矩 驱动系扭转 1 次 悬架 悬架的前后振动 驱动系扭转 1 次 悬架前后 动力总成刚体 车体跳振 车体弯曲 ROLL 振动 跳振 上下弯曲 驱动反力 动力总成 13 振 动 输 入 MOUNT 特性 振动输入变化 图 a 加减速振动和 MOUNT 特性 2 折 折 点 位 置 线 形 弹 簧 常 数 2 折 弹 簧 常 数 比 振 动 输 入 振 动 输 入 振 动 输 入 概要 从加减速时的冲击来讨论支架的特性 （通常的橡胶） 以及发动机的输出特性。 悬架特性 图 a 表示加减速时作用于前悬架的振动输入。 （相 当于nd2000rpm的全开加速行驶发动机扭矩 10kgmYF） 1) 线性弹簧常数的倾向 如果弹簧常数变大，振动输入增加。 （虽然弹簧 常数低最好，但是衰减性恶化） 因冲击输入，峰值是平均值的 2 倍。 线性弹簧输入最小。 2) 2 折弹簧常数比 如果 1 节和 2 节弹簧常数比增加，振动输入 增加。 3) 2 折点位置 折点位置接近平均值时，振动输入最大。 因为怠速振动，居中的悬架弹簧常数虽然需要减 少，但如果不提高第 2 节的弹簧常数，从通常行驶 下的扭矩减低折点最好。 发动机的输出特性 图 b 是看踩加速踏板， 使发动机的输出扭矩扭转角 变化时的驱动轴的角度变化的。 从中明白发动机的 输出扭矩扭转角和驱动轴扭矩扭转角成比例。 图 c 表示这时的驱动轴扭矩扭转角和坐席升降器上下前后振动的关系。如果驱动扭矩的扭转角增加，坐 席的各种振动也增加。 因此，为了减少坐席的各种振动，需要减小发动机的输出扭矩扭转角。 加减速振动 发动机悬架, 发动机特性 1.8L FBC 规格 A：现用 OOMFBC 规格 B：A+减速燃料 CUT 去掉+无喷气 C 规格：EC（无反馈）CAB 发动机转速 2000rpm 节气门开度 发动机输出扭矩倾角 图 b 发动机输出扭矩和驱动轴倾角的关系 驱 动 扭 矩 倾 角 目标水平 驱 动 轴 扭 矩 倾 角 14 驱动轴 曲轴 飞轮 驱动扭矩 变速箱 离合器 驱动扭矩反力 发动机 冲击的吸收 由于加速、 减速或变速， 发动机的急剧扭矩作用于动力总成的驱动系， 其反力作用于动力总成的框体。 （靠 或差速器的齿轮产生反力。 ） 这些扭矩或者其反力经由悬挂、发动机悬架传达给车体。为了减低冲击力，基本上 1. 降低刚性。 2. 增大衰减。 必不可少。 实际上，如果降低刚性，衰减也降低，行程增大，干涉， 吸收不好等问题发生。 因此，以前，刚性越大对冲击来说越好，但同时衰减会 变大。 冲击吸收一般悬架需要（图） 对于第 1 次的冲击，在足够的行程里低刚性 第 2 次以后，为了良好吸收，大衰减 而且，降低冲击输入、冲击的速度（发动机扭矩的上仰角度） 。 减低加减速冲击 冲击输入 降低扭矩角度（发进加速性能不降低的程度）驱动系扭转系 离合器片、驱动轴的扭转特性（刚性、衰减、行程、松动）发动机悬架 有悬架特性（刚性、衰减、行程） 。 对于受限的行程，以能吸收其冲击输入的最低刚性、最大的衰减对冲击好。 加减速振动 冲击力的吸收 刚性下降 刚性下降衰减增大 图 a 刚性、衰减的影响 向 车 体 输 入 15 概要 讲述起因于 4 缸发动机的扭矩变动诱发的驱动系的 3 节振动的嗡嗡声、异常音。 驱动系扭转 3 节振动 齿轮、轴（） 、传动轴（、）作为惯量、离合器片、 驱动轴的扭转刚性的并列弹簧的振动，扭矩变动大的全开加速或全闭滑行时容易发 生。因为齿轮比不同，扭转系的刚性不同，齿轮比越大越高（变速挡 ） 。因此，如果考虑全开全闭的运转条件的话，驱动系扭振 3 节的下降 良好。 嗡嗡声 驱动系扭转 3 节，离合器片、驱动轴扭转特性和、传动轴的惯量是主体。一般地，受离合器片、驱 动轴的扭转刚性和齿轮、传动轴的惯量影响大。图就是表示该关系的图，根据的变化，知道 嗡嗡声变化。通过降低离合器片、驱动轴的扭转刚性（大的话效果更明显） 、扭转 3 节，可以减低到车体 的传达力。 驱动系异常音 虽然振动形态、对策与上述相同，但是与离合器的扭 转特性（扭矩和扭转角、减幅、滞后扭矩）有关。图 表示的驱动系异常音（锵锵音）发生时的 齿轮角速度变动和滞后未发生时的异常音。 虽然由驱动系的扭转 3 节控制，但是因为 在全闭时是扭矩变动增加方向，反过来降低， 带到发动机扭矩变动小的领域。 驱动系扭转 3 节 嗡嗡声,异常音 扭转刚性 发动机转速 rpm 发动机转速 rpm 图 b 驱动系扭转系和嗡嗡音（速全开加速） ）传动轴惯量的影响 ）离合器扭转刚性的影响 后席音（） UPPER 前后振动（） 主轴 轴扭矩（） 发动机转动次频率z 发动机转动