自動擋車型Creep Groan噪聲傳遞路徑分析與優(yōu)化

徐宜敏，段龍楊，翁建生，吳趙生，王 輪

（1.江鈴汽車股份有限公司 江西省汽車噪聲與振動重點實驗室，南昌 330001；2.南京航空航天大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，南京 210016）

自動擋車型Creep Groan噪聲傳遞路徑分析與優(yōu)化

徐宜敏1，段龍楊1，翁建生2，吳趙生1，王 輪1

（1.江鈴汽車股份有限公司 江西省汽車噪聲與振動重點實驗室，南昌 330001；2.南京航空航天大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，南京 210016）

Creep Groan（吱嘎聲）噪聲是一種頻率小于1 000 Hz的低頻噪聲，當(dāng)自動擋車型采用D擋、R擋慢慢松開剎車起步或低速輕踩剎車慢慢停止時都容易產(chǎn)生該噪聲。以前Creep Groan噪聲主要通過修改摩擦片的摩擦材料進行優(yōu)化，很少通過分析和改進Creep Groan噪聲傳遞路徑進行優(yōu)化。主要通過相干性、ODS、NTF分析，確定Creep Groan噪聲主要傳遞路徑為車輛前懸掛系統(tǒng)，關(guān)鍵節(jié)點為車輛前懸掛系統(tǒng)中減震器的Top mount。通過降低Top mount硬度使Creep Groan噪聲改善明顯，達到可接受主觀駕評。

聲學(xué)；Creep Groan噪聲；ODS；相干性；Top mount；NTF；減震器

隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，人們對整車NVH性能要求越來越高，提高車輛制動NVH性能對提高客戶滿意度非常重要。Creep Groan（吱嘎聲）是一種頻率小于1 000 Hz的低頻噪聲，主要發(fā)生在自動擋車型上，當(dāng)車輛采用D擋、R擋慢慢松剎車起步或低速輕踩剎車慢慢停止時都容易產(chǎn)生Creep Groan噪聲。Creep Groan噪聲產(chǎn)生的根本原因是摩擦片與制動盤之間摩擦運動的粘滑現(xiàn)象所產(chǎn)生。其可以通過空氣或車輛底盤系統(tǒng)傳遞到車內(nèi)，通常情況下車內(nèi)Creep Groan噪聲比車外Creep Groan噪聲大，所以一般都是通過結(jié)構(gòu)傳遞到車內(nèi)。

Creep Groan噪聲結(jié)構(gòu)傳遞特性與車輛動態(tài)特性息息相關(guān)。以前Creep Groan噪聲主要通過修改摩擦片的摩擦材料進行優(yōu)化，很少通過分析和改進底盤部件結(jié)構(gòu)特性對Creep Groan噪聲進行優(yōu)化，這是由于分析底盤部件的噪聲結(jié)構(gòu)傳遞路徑非常復(fù)雜。隨著車輛發(fā)動機扭矩、整車輕量化、氣密性以及整車聲學(xué)包越來越好，Creep Groan噪聲就顯得越來越明顯。因此僅僅通過修改摩擦片材料已經(jīng)很難滿足人們對Creep Groan噪聲控制的需求。

本文主要針對某自動擋車型D擋、R擋慢慢松剎車起步時Creep Groan噪聲偏大進行調(diào)校。為確定Creep Groan噪聲主要結(jié)構(gòu)傳遞路徑，需在車輛底盤主要零部件以及與底盤相連接的車身處布置振動傳感器，利用相干性、ODS（工作變形模態(tài)）、NTF（聲傳函數(shù)）等方法分析確定Creep Groan噪聲的主要傳遞路徑及關(guān)鍵節(jié)點。

1 Creep Groan噪聲潛在因素分析

同一輛試驗車在不同環(huán)境以及發(fā)動機不同扭矩狀態(tài)下，Creep Groan噪聲都會有很大差別。在進行Creep Groan噪聲測試時，應(yīng)盡量滿足重復(fù)性條件[1]，如果有可能最好在消音室里進行。

Creep Groan噪聲主要有如下特點[2]：

(1)Creep Groan（吱嘎聲）是一種低頻噪聲，一般情況下車內(nèi)Creep Groan噪聲比車外大；

(2)產(chǎn)生于結(jié)構(gòu)本身在制動時對振動的反應(yīng)；

(3)典型的頻率范圍是在30 Hz～600 Hz；

(4)頻譜通常由主件和懸掛系統(tǒng)部件的共鳴形式所決定。

Creep Groan噪聲可以通過優(yōu)化激勵源、路徑、響應(yīng)三個方面進行分析，本文主要分析Creep Groan噪聲結(jié)構(gòu)傳遞特性來優(yōu)化車內(nèi)Creep Groan噪聲。一般激勵源[3]主要有轉(zhuǎn)向節(jié)、卡鉗、剎車盤、剎車片、輪轂/軸承，路徑主要是懸掛系統(tǒng)，響應(yīng)一般指車身，具體如圖1所示。

圖1 Creep Groan潛在因素分析

本文所描述的某自動擋車型Creep Groan噪聲測試結(jié)果如圖2所示，通過圖2所示Colormap圖以及對時域數(shù)據(jù)進行濾波分析，發(fā)現(xiàn)引起Creep Groan噪聲主要貢獻頻率為 84 Hz、103 Hz、170 Hz、206 Hz。

圖2 creep groan噪聲

2 Creep Groan噪聲路徑分析

D擋、R擋慢慢松剎車起步時引起車內(nèi)Creep Groan噪聲主要是由于摩擦片與制動盤之間摩擦黏滑現(xiàn)象產(chǎn)生的振動引起[4]，因此乘客在車內(nèi)所聽到的Creep Groan噪聲的激勵力主要來自制動系統(tǒng)，然后通過懸架系統(tǒng)、車身接附點等結(jié)構(gòu)路徑傳遞到車內(nèi)。從結(jié)構(gòu)傳遞路徑上解決Creep Groan噪聲，首先需通過相干性分析引起Creep Groan噪聲主要貢獻的是前懸掛系統(tǒng)還是后懸掛系統(tǒng)，以確定主要噪聲傳遞的主要路徑，從而在傳遞路徑上利用ODS、NTF等分析方法找到關(guān)鍵節(jié)點，然后進行相應(yīng)整改。

2.1 Creep Groan相干性分析

為進行相干性分析，需在底盤及與車身相連接位置布置三向振動傳感器，在車內(nèi)布置麥克風(fēng)。三向振動傳感器主要布置在Top mount、下擺臂（lflca），副車架（fcrdl）、轉(zhuǎn)向節(jié)（lfknl）、減震器(strut)[5]，具體布置位置如圖3所示，相干性測試結(jié)果如圖4所示。

圖3 振動傳感器布置

圖4 相干性測試結(jié)果

從圖4可以看出，前懸系統(tǒng)在84 Hz@0.96、103 Hz@0.92、170 Hz@0.97、206 Hz@0.99與整個系統(tǒng)的相干性非常好，而后懸系統(tǒng)僅在84 Hz@0.96、103 Hz@0.88與整個系統(tǒng)的相干性好。

為進一步分析前懸掛系統(tǒng)和后懸掛系統(tǒng)在84 Hz、103 Hz對車內(nèi)Creep Groan噪聲的貢獻量。采用斷開后剎車系統(tǒng)以判斷后剎車對車內(nèi)Creep Groan噪聲84 Hz、103 Hz的影響。

斷開后剎車對車內(nèi)Creep Groan噪聲基本沒有影響（如圖5），故判斷引起車內(nèi)Creep Groan噪聲的主要貢獻系統(tǒng)為前制動系統(tǒng)，通過前懸系統(tǒng)傳遞到車內(nèi)。

2.2 ODS（工作變形）分析

相干性分析結(jié)果顯示Creep Groan噪聲主要激勵源為前制動系統(tǒng)并通過前懸掛系統(tǒng)傳遞到車內(nèi)。通過ODS振型分析能非常清楚、直觀的看到在Creep Groan噪聲所對應(yīng)的頻率下前懸系統(tǒng)相關(guān)部件的運動情況，能快速識別傳遞Creep Groan噪聲的關(guān)鍵節(jié)點。

為了測量D擋、R擋制動起步時前懸系統(tǒng)的ODS振型，首先需要對前懸系統(tǒng)建模(如圖6)，布置三向振動傳感器。三向振動傳感器主要布置在下擺臂（lflca），副車架（fcrdl）、轉(zhuǎn)向節(jié)（lfknl）、減震器(strut)、Top mount，與減震器 Top mount相連接的車身處（body），具體位置見圖3。

圖5 斷開后剎車測試結(jié)果

圖6 前懸系統(tǒng)模型

ODS測試結(jié)果如圖7所示，從ODS振型可以看出減震器與車身連接點處在X（前后）方向位移量比較大，因此減震器與車身連接點處很可能是Creep Groan噪聲振動傳遞的關(guān)鍵位置。

2.3 靈敏度測試（NTF）

如果與前懸系統(tǒng)部件相連的車身靈敏度太高，噪聲通過車身傳遞到車內(nèi)就有可能被放大，此時就可以通過降低傳遞到車身上的激勵或者加強車身強度來降低車身靈敏度[6]。所以需要重點排查與前懸系統(tǒng)部件相連的車身靈敏度，根據(jù)經(jīng)驗一般認為車身靈敏度應(yīng)小于50 Pa/N(dB)。

前懸系統(tǒng)與車身連接處NTF測試結(jié)果如圖8所示，測試結(jié)果顯示減震器的Top mount在問題頻率170 Hz、206 Hz超過了目標(biāo)值50 Pa/N(dB)，靈敏度較高。

圖7 ODS振型

圖8 NTF測試結(jié)果

3 效果驗證

結(jié)合前面所述的相干性測試、ODS振型、NTF測試結(jié)果可知，前懸掛系統(tǒng)中的減震器與車身連接點處在X（前后）方向位移量比較大，同時減震器Top mount在問題頻率170 Hz、206 Hz超過了目標(biāo)值50 Pa/N(dB)，靈敏度較高，因此前懸掛系統(tǒng)中減震器與車身連接處Top mount性能以及與Top mount相連接車身性能是影響車內(nèi)Creep Groan噪聲的關(guān)鍵節(jié)點，所以可以通過降低傳遞到車身上的激勵或者加強連接處車身強度來優(yōu)化車內(nèi)Creep Groan噪聲。本文采用降低減震器與車身連接處Top mount橡膠硬度的方法來優(yōu)化Creep Groan噪聲，即Top mount硬度降低10 Shore，使傳遞到車身上激勵力變小，測試結(jié)果如圖9、圖10所示。

測試結(jié)果顯示，減震器與車身連接處Top mount橡膠硬度降低10 Shore能有效優(yōu)化車內(nèi)Creep Groan噪聲，其中 103 Hz改善23 dB(A)，170 Hz改善 24 dB(A)，206 Hz改善 33 dB(A)，主觀駕評Creep Groan噪聲可接受。

圖9 Top mount硬度降低車內(nèi)噪聲Colormap圖對比

圖10 車內(nèi)駕駛員右耳噪聲頻譜比較

5 結(jié)語

以往主要通過修改摩擦片材料來降低Creep Groan噪聲，很少通過分析結(jié)構(gòu)傳遞路徑來優(yōu)化Creep Groan噪聲。本文主要通過優(yōu)化前懸掛系統(tǒng)中的Top mount硬度來優(yōu)化Creep Groan噪聲，主要結(jié)論如下：

（1）Creep Groan噪聲的主要貢獻頻率為84 Hz、103 Hz、170 Hz、206 Hz，通過相干性分析以及斷開后剎車系統(tǒng)，判斷引起車內(nèi)Creep Groan噪聲主要貢獻系統(tǒng)為前制動系統(tǒng)，并通過前懸掛系統(tǒng)傳遞到車內(nèi)；

（2）ODS振型、NTF測試結(jié)果顯示減震器與車身連接處Top mount性能以及與Top mount相連接車身是影響車內(nèi)Creep Groan噪聲的關(guān)鍵節(jié)點；

（3）采用降低減震器與車身連接處Top mount硬度的方法，即Top mount硬度降低10 Shore，使傳遞到車身上激勵力變小，測試結(jié)果顯示Creep Groan有明顯優(yōu)化，主觀駕評可接受。

[1]KIM C,LEE B,LEE C,JEONG H.Analysis of the induced brake moan noise in the coupled torsional beam axle suspension module[J].SAE Technical Paper,2005-01-3920.

[2]KYU WON YOON,JAE CHEOL LEE,SUNG SUN CHO,et al.The study of vehicle structural characteristics for creep groan noise[J].SAE International,2011-01-2363.

[3]龐劍，諶剛，何華.汽車噪聲與振動：理論與應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.

[4]余學(xué)華，余為高.汽車制動噪聲產(chǎn)生機理及控制方法[J].裝備制造技術(shù)，2009(6)：5-27.

[5]劉伯威，楊陽，熊翔.汽車制動噪聲的研究[J].摩擦學(xué)學(xué)報，2009，29(4)：385-392.

[6]馮天培，孫躍東，王巖松，等.汽車車內(nèi)制動噪聲主動控制[J].噪聲與振動控制，2016，36（1）：75-78.

Analysis and Optimization of Creep Groan Noise Transfer Path forAT Vehicles

XU Yi-min1,DUAN Long-yang1,WENG Jian-sheng2,WU Zhao-sheng1,WANG Lun1
(1.JianglingAuto Co.Ltd.,Jiangxi Vehicle Noise and Vibration Key Lab.,Nanchang 330001,China;2.School of Energy and Power Engineerine,Nanjing University ofAeronautics andAstronautics,Nanjing 210016,China）

Creep groan noise is a kind of low frequency noises with the frequency below 1 000 Hz,which will be generated very easily when the driver of an automatic car is releasing the brake slowly to start with D block or R block,or giving the brake slowly to stop.Recently,most of the creep groan noise is eliminated by changing the friction material of brake shoes.Nevertheless,it is rare to find the work of reducing the creep groan noise by analyzing and improving the transfer path of the noise.In this paper,through the coherence,ODS and NTF analyses,it is found that the main transfer path of the creep groan noise is in the front suspension system of the vehicle.And the key component is the top mount of the shock absorber of the front suspension system.By lowering the hardness of the top mount,the creep groan noise is reduced obviously and the subjective driving assessment is acceptable.

acoustics;creep groan noise;ODS;coherence;top mount;NTF;shock absorber

TB535.1，U467.49

A

10.3969/j.issn.1006-1355.2017.05.026

1006-1355(2017)05-0124-04+203

2016-11-03

江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究資助項目（GJJ151157）

徐宜敏（1988－），江西省上饒市人，碩士，工程師。主要研究方向為整車NVH。

E-mail:yxu19@jmc.com.cn