某轿车减振器异响分析与优化

李奕宝

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州510640)

0 引言

为改善汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性，在悬架中都装有阻尼元件，以起到衰减振动的作用。目前，在大部分轿车悬架中，基本上都装有减振器［1］。减振器是轿车中极易发生失效的元件，减振器失效的主要原因之一就是通过减振器异响表现出来。减振器异响在国、内外减振器中均普遍存在［2］，减振器异响原因众多且十分复杂，目前，业界将减振器异响主要归结为摩擦异响、气流异响、液流异响和结构异响4大类［3］。随着汽车技术的不断发展，减振器异响的解决方法越来越多。

笔者以某轿车后减振器异响问题为研究对象，针对该轿车后减振器在整车路试过程中出现的异响问题，通过原因分析确定、结构优化设计、改善样件噪声试验和整车路试评价验证等步骤最终解决该减振器异响问题。

1 问题描述

某轿车在以40 km/h速度经过铺装石块路面或其他不平路面时，在后排位置上明显听到悬架传递上来“噔噔噔噔”较沉闷的类似金属敲击的异响，如图1所示。

2 原因分析

通过对悬架系统所有零部件进行排查，确定异响由减振器产生并通过减振器传递到车厢内部。为了进一步分析异响源，结合该减振器外部结构进行分析 (如图2)，该减振器上端由螺纹与车体紧固连接，下端由橡胶衬套与下摆臂柔性连接，中间活动部位由橡胶体和聚氨酯缓冲块等弹性元件连接，在这些零部件没有破损的情况下，减振器外部零件是不可能产生类似金属敲击的异响的。

结合上述分析情况及路试工况，对减振器本体阻尼器进行高频振动试验，以模拟减振器在整车路试过程中的高频率振动。试验在MTS减振器试验机上进行，振动频率约15 Hz(正弦激励)，试验行程±5 mm，试验结果输出减振器位移－阻尼力图形曲线。

从试验结果可以看出，阻尼器在复原行程中位移－阻尼力图形曲线出现明显的尖角异常，如图3所示。根据减振器的工作原理可以得知，在复原行程中起主导作用的是活塞处的复原阀系。高频振动时减振器复原阻尼力曲线出现尖角、波动反应出减振器复原阀系可能出现松动、变形等异常［4］。复原阀系的异常将使减振器产生异响。

针对上述情况，进一步分析减振器复原阀系，以明确造成异响的根本原因。复原阀系结构如图4所示。从图片中可以看出节流阀片与弹簧座贴合，由调节弹簧支撑，节流阀片中间没有固定。当减振器高频振动时，活塞做上下往复运动，由于减振器油液流过阀孔通道时的节流作用，将在上下油腔中形成压差而产生减振器阻尼力［5－6］，由于调节弹簧刚度比较小且节流阀片中间没有固定，节流阀片瞬间整体被推开而脱离活塞面，当油液回流即减振器转换压缩行程时，节流阀片回落，撞击活塞，从而导致异响。分析情况与减振器在整车路试时出现的异响情况完全吻合。

由此，针对该轿车后减振器异响的原因可以得出结论:减振器复原阀系出现异常，节流阀片中间没有固定，当减振器在坏路面路试过程中频繁振动时，节流阀片频繁撞击活塞，造成异响。

3 结构优化设计

针对以上减振器的异常分析，结合减振器的工作原理，对复原阀系结构进行优化，如图5所示，节流阀片贴合在活塞上面，两者贴合面积加大，节流阀片中间被支撑衬管压紧，节流阀片整体类似一悬臂梁，具有柔性的弹性功能，当油液通过活塞孔时，节流阀片不再整体移动，而是产生弹性形变。当油液回流即减振器转换压缩行程时，节流阀片缓慢恢复原状，而不是直接与活塞撞击。这样极大地消除了节流阀片与活塞的撞击异响。

4 试验验证

基于减振器复原阀系结构的优化设计，将优化后的结构装配新的减振器进行试验验证。试验验证通过以下三个方面进行。

4.1 高频振动试验

按照上述同样的试验方法进行高频振动试验，对比分析试验结果位移－阻尼力曲线是否正常。试验结果如图6所示。从图中可以看出在高频振动时位移－阻尼力曲线圆滑正常，说明优化后的复原阀系结构工作正常。

4.2 噪声台架试验

噪声台架试验在一隔音的试验室进行，试验工况如图7所示，行程±50 mm、试验温度20℃，测试减振器在中高速下的噪声大小，评价标准为减振器在速度0.6 m/s时噪声小于66 dB(A)，试验结果通过测量机的减振器噪声测试软件系统输出，试验结果如图8所示。从图中可以看出，最大噪声为57.78 dB(A)，满足标准要求。

4.3 整车道路试验

将优化后的减振器装配到整车中进行路试主观评价，试验车速为40 km/h，试验路面选择试验场的铺装石块路面和城镇普通坏路面，如图9、10所示。在两种路面上经过多次主观评价，原来存在的“噔噔噔噔……”异响消除。

以上，通过三个试验验证了复原阀系优化后的减振器异响改善情况，试验结果充分表明，优化后的减振器异响消除、效果良好。

5 结束语

笔者针对某车型减振器异响问题通过高频振动试验，对试验结果位移－阻尼力图形曲线进行分析，确定减振器异响问题原因，将造成异响的减振器复原阀系结构进行优化，最后通过试验手段对优化后的减振器进行充分验证，结果表明异响问题得以改善。

通过文中的叙述，可以总结出以下经验，为相关轿车减振器的设计和异响问题的解决提供依据。

(1)减振器异响的原因众多，减振器位移－阻尼力图形畸变可以引起减振器异响，利用减振器高频振动试验可以发现位移－阻尼力图形的畸变，畸变越严重，减振器异响越大。

(2)阀系结构设计不合理会使位移－阻尼力图形畸变，从而导致异响。

(3)通过整车道路试验和台架试验可以验证减振器异响问题。

【1】刘惟信.汽车设计［M］.北京:清华大学出版社，2001，505－506.

【2】曾庆东，梁海林.机动车减振器设计［M］.北京:机械工业出版社，2000，175 －176.

【3】俞大卫，罗金良.汽车筒式减振器异响成因分析［J］.兵工学报:坦克装甲车与发动机分册，2000(1):19－26.

【4】杨基忠，俞大卫.车辆筒式减振器高频畸变特性研究［J］.兵工学报:坦克装甲车与发动机分册，2000(1):12－18.

【5】吕振华，李世民.筒式液阻减振器动态特性模拟分析技术的发展［J］.清华大学学报:自然科学版，2002，42(11):30 －70.

【6】张峻青，金达锋，赵六奇，等.双筒减振器非线性数学模型的研究［J］.工程机械，2002(11):16－18.