浅谈某车辆开发扭转减振器(tvd)过程

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车辆技术

0　前言

　　随着汽车保有量的不断增加，中国已经成为全球最大的汽车生产基地，普通消费者对于车辆的认知也不断提高，购买车辆越来越理性，不再局限于车辆外观，更加关注驾驶感受，尤其车辆的NVH 的表现。传统汽车发动机的扭矩输出波动会对影响车辆的传动系统的表现，相比高昂的双质量飞轮，低成本的扭转减震器在平衡扭矩波动和成本上能达到一个比较好的平衡点，为厂家提供了一个比较好的衰减扭矩波动的方向。

1　开发背景

　　某皮卡车型在上一代国四车型的基础上通过排放升级成国五车型，开发前期通过收集上一代车型的售后抱怨和对竞品车辆的对标的测试，明确在低转速区间1100rpm~1500rpm 相比竞品车表现差，需要在下一代车型中重点优化改进。图1为NVH 测试数据的车内四处位置（前排左Frle、前排右Frri、后排左Rele、后排右Reri）的整体噪声

和二阶扭振数据。

　　　　　　　　　图1　某车型与竞品车测试客观数据　　通过图1的测试数据，可以看出在某车型低转速区间比竞品差主要是由于二阶扭振造成，对于传统的四缸发动机，二阶扭振是发动机在运转的过程中输出的扭矩波动产生的。为了改善发动机的扭矩波动，通常的做法有两种，主动减振和被动减振，主动减振是在发动机源头上来避免扭矩波动（主动减振方式），被动减振是在发动机输出端后端增加双质量飞轮（图2）或者扭转减振器（TVD）（图3）（被动减振方式）。

浅谈某车辆开发扭转减振器（TVD）过程

聂　瑶,刘新栋

（江铃汽车股份有限公司,南昌 330052）

摘　要：扭转减震器(TVD)能有效的衰减发动机的扭矩波动对传动轴系统的影响，改善驾驶员的舒适性,相比传统的双质量飞轮有着更高的经济收益。通过某皮卡车型增加一种用于衰减扭矩波动的装置来介绍如何在车型研发阶段利用NVH 手段来系统介绍扭转减震器的开发流程。关键词：

扭转减震器；扭矩波动；NVH

图

2　典型双质量飞轮结构

图3　某典型扭转减振器（TVD）结构

　　主动减振是一个比较复杂的工程，涉及发动机的设计，标定，改进难度比较大。被动减振方式目前是汽车厂家普遍使用的措施，随着技术的发展，传统的双质量飞轮由于成本高昂，售后维护成本和刚度调节难度等问题在国内已经逐渐被扭转减振器（TVD）取代。在欧洲北美发达汽车市场，扭转减振器（TVD）技术得到了大量的应用和普及，造价仅双质量飞轮的四分之一。扭转减震器是近几年才从德国引进中国，发展潜力比较大。我司在2010年已经开始展开匹配应用研究相关工作。

2　定义基本参数

车辆工程技术

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　　影响扭转减震器效果有两个重要指标（惯量和频率），频率可以基于客观测试数据（如图1）来简单计算，惯量前期需要借用CAE 分析（图4），初步定义一个惯量，通过CAE 不断仿真，确认最终参数。　　扭转减振器（TVD）的频率：

f=i*n/60=2*（1100+1500）/2/60=43.3(Hz)

　　f--扭转减振器（TVD）频率 n—扭振转速区间中值 i—阶次，四缸发动机取

2

　　　　　　　　　　图4　 扭振CAE

模型的建立

图5　扭振CAE 分析结果

　　通过前期的分析，基本锁定扭转减振器（TVD）的参数（中心频率43Hz,惯量0.026Kg*m 2），效果可以等同双质量飞轮的减振效果。

3　确认扭转减振器（TVD）设计

图6 　车辆原始状态扭振测量　　频率和惯量是扭转减振器（TVD）的直观参数，但是对于扭转减振器（TVD）的设计远远不够。汽车是一个复杂的工程，耐久性是首先应该考虑的，由于该扭转减振器（TVD）装在传动系上，在车辆运行过程中一直在旋转，橡胶的结构设计尤其重要。在设计橡胶的结构时，可以将车辆的原始状态的扭振振幅（图6）0.6°作为设计校验指标。　　基于图6的扭振振幅0.6°*6（安全系数）输入在扭转减振器（TVD）的CAE 模型中，橡胶的应变能小于橡胶拉应力最大为22%（小于目标要求值

25%）。

图8　扭转减震器疲劳有限元分析

4　频率对标

图

9　某扭转减振器（TVD）在不同激振力和温度下测试频率结果图

图7　车辆测试扭振照片

车辆工程技术

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车辆技术

　　由于扭转减振器（TVD）主要工作元件是橡胶，橡胶受到温度和外界激励影响特征表现会发生变化（如图8）。如何正确识别扭转减振器（TVD）的频率是一个比较复杂的过程，为此工程师需要对扭转减振器（TVD）的频率测试边界进行统一，也即对标。简要的步骤是供应商会定义一个初始的温度和激振力，测试出此边界条件下的频率一。然后样件会装配在整车上重新测试一下，会得出整车边界下的频率二，如果频率一和频率二相同，则以供应商初始定义的温度和激振力作为最终频率测试边界。如果频率一和频率二不一致，修改供应商的台架测试边界，调整温度和激振力，直至频率一和频率二一致。

5　整车装配测试

图10　某皮卡车扭转减振器（TVD）装配位置

图11　四种状态扭振测试数据

　　对标完成后扭转减振器（TVD）装在整车传动系统上，该皮卡车型TVD 装在变速箱和传动轴之间（如图10），分别选择上偏差40Hz，中心值43Hz 和下偏差45Hz 三种频率的扭转减振器（TVD）进行测试，相比Baseline 状态，3种频率的扭转减振器（TVD）能有效的衰减扭振，效果良好。

6　结语

　　通过某车型皮卡的扭转减振器开发，我司形成了扭转减振器的开

发流程（图12），成为国内自主品牌第一个使用扭转减振器的厂家，

取得了良好的经济效益。

图12　扭转减振器的开发流程图

参考文献：

[1]康强,吴昱东,邓江东,何森东.扭转减振器应用于前置后驱汽车传动系统扭振研究[J].制造业自动化,2014(23).

[2]倪小波,吕俊成.汽车传动轴扭转减振器安全性分析[J].装备制造技术,2013(04).

作者简介：聂瑶（1988-）,男,江西抚州人,本科,工程师,从事汽车传动系统设计,对传动轴及四驱系统设计有较深的研究。

（上接第152页）

需要多种互通测试和技术去解决。

4　车路协同自动驾驶未来

　　从长远角度来看，车路协同自动驾驶有着较好的运用前景，分析其技术实现方式得到，其区分开了关于车辆的私有和普遍性以及基础设施的公用和特定性，合理将智能化应用在这些方面，再利用协同通信，形成一个数字化和自动化的驾驶环境，具有很强的实现性。而这项技术的运用将会对高速公路在安全性、高速性、全天候通信等方面起到促进作用。

5　结束语

　　结合车、路、人、环境交通四个方面分析车路协同自动驾驶技术发展历程得到，自动驾驶技术应用的实际作用非常大，同时也面临着巨大挑战，比如错综复杂的道路，大量的车辆和行人等。因而，加强自动驾驶汽车推进其感知及控制系统显得至关重要，这对于车路协同

自动驾驶技术的发展来说也是基础条件。

参考文献：

[1]文捷.车路协同、智能网联发展中国特色的自动驾驶[N].中国建设报,2020-01-20(007).

[2]童星.高速公路车路协同智能交互体系自动驾驶技术探究[J].中国交通信息化,2018(07):93-95.

[3]刘睿健.自动驾驶新标配之“聪明的车+智能的路”——车路协同自动驾驶系统初探[J].中国交通信息化,2019(11):18-26.

[4]崔雪薇.车路协同创未来——智慧公路技术在车路协同中的应用探讨[J].中国交通信息化,2018(12):22-26.

[5]保丽霞,张驰,王杉.自动驾驶环境下交通基础设施协同建设思考[J].交通与运输,2018,34(02):4-6.

作者简介：潘新福（1984-）,男,江苏滨海人,硕士研究生,中级,研究方向：智能网联汽车测试、汽车道路试验。