王鹏 安峰 周祥轶 王众

摘  要：针对开发过程中遇到的减振器低温异响问题，本文通过整车测试和台架测试识别异响发生源，定位异响发生的工况。根据减振器内部阀系的工作原理，聚焦异响发生的条件，进而从优化减振器阀系设置的角度，找到一种有效抑制减振器换向异响的措施。经过装车主观评价，该问题得到了有效的解决。

关键词：双筒减振器；换向异响；主观评价

中图分类号：U463.1       文献标志码：A      文章编号：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

底盘减振器异响是近年来用户抱怨的热点问题之一，也是减振器行业的重要技术研究难点。国内外对此问题进行了一定的研究，异响按照来源可分为四类：摩擦撞击异响、共振异响、气体异响和节流异响[1-3]。其中摩擦撞击异响、气体异响和节流异响是由减振器本身发出的，其在减振器台架测试过程中容易甄别和发现；共振异响是减振器与车身连接件在特定工作频率下共振产生的，通常在台架测试阶段较难发现和判别。其在相对特殊的条件下才较易产生，例如：特定的路面条件下，特定的行驶速度，以及相对低温的环境温度等。针对共振异响有相关学者从异响发生源和传递路径方面对问题进行成因分析，并提出相关控制目标和设计建议[4-6]。

本文以某款车型为研究对象，聚焦异响的发生条件和激励源，从减振器内部阀系的角度探究抑制异响问题的关键要素及其措施。在研究过程中搭建了减振器测试台架，制定台架测试方法，从工程设计开发与匹配的角度规避异响问题。

2    研究技术路线

2.1   研究对象

某车型工程样车在测试过程中，后排位置上可以听到后悬架传来的“扑腾”声，类似减振器与车身连接松动产生的异响声。经过故障问题树逐项分析，排除了车内固定物、减振器装配、减振器状态等各项因素，见图1。确认问题发生的环境：环境温度低于-20℃；问题发生的行驶工况：低速驶过小颠簸路面，特别是凹凸不平的冰冻颠簸路面，见图2和图3。经对比，在环境温度高于0℃时，异响声消失。

2.2   研究方法

以该车型后悬架异响问题为研究对象，通过主观评价、车内噪音测量、故障区域零件振動加速度测量，确定异响发生源和发生异响的频率范围。通过减振器台架测试分析，确定异响发生的工况。针对问题工况，从阀系匹配的角度制定抑制异响发生的措施，并开展评价验证工作。

3    问题分析

3.1   整车测试

基于抱怨问题发生的实际行驶工况，在整车上布置音频采集设备和振动加速度传感器，记录异响发生的过程，并对采集到的数据进行频域分析，找到异响所处的频率范围，进而初步确定异响的发生源。

图4是通过音频采集设备获得的车内后排乘客左耳侧和右耳侧的噪音数据频域分析结果，结合对音频设备的回放主观评价，可以确定发生异响的频率范围是400Hz到600Hz。图5是通过振动加速度传感器采集到的后减振器活塞杆上端的Z向振动加速度数据，经数据处理后可以看到在400Hz到600Hz范围内，振动加速度存在较高的峰值。基于上述的测试结果，初步判断此异响的发生源来自于后减振器。

3.2   减振器台架测试

搭建减振器振动试验台，进行两种工况的振动测试，如图6所示，进一步来验证整车测试过程中得到的判断。

颠簸路面振动激励：通过采集车辆在试验场标准小颠簸路面行驶时的减振器振动数据，将其转换为减振器振动台架的输入路谱信号进行台架测试。

标准正弦波激励：施加标准正弦波激励（频率10Hz，振幅10mm），进一步查找减振器异常振动的原因。

图7是减振器在颠簸路面振动激励下的振动加速度数据（减振器活塞杆上端），在400Hz到600Hz之间，振动加速度幅值有明显的上升，此现象与在整车上的振动分析结论相一致。

图8是减振器在标准正弦波激励下的振动加速度数据，每次减振器由压缩行程换向至复原行程，活塞杆处的振动加速度水平均较高；由复原行程换向至压缩行程，活塞杆处的振动加速度却保持在较低的水平。由此可以看出，减振器活塞杆上的异常振动是在由压缩到复原的换向过程中发生的，将此种问题定位为双筒减振器行程换向异响。

4    解决方案与措施

样车所使用的减振器是液压双筒式减振器，其内部阀系统由四个单项阀组成，分别是活塞连杆端的复原阀、流通阀和底阀端的压缩阀和补偿阀。在由压缩行程到复原行程的换向过程中，减振器的补偿阀和复原主阀将同时开启，如图9所示。在小颠簸路面下，减振器处于频繁的小振幅换向工况，如果补偿阀的刚度设置偏小，将会导致补偿阀片频繁开启，产生不规律的振动，从而引起减振器活塞杆的异常抖动。

减振器内部的液压油会受到温度的影响。在低温情况下，油液粘度会变高，流动性变差，这也将增加换向异响发生的几率，加剧异响的程度。当车辆行驶一段距离，油液温度回升后，异响情况会得到改善或消失。

基于上面的分析，对补偿阀的刚度进行提升（更换刚度更大的弹簧或使用更厚的阀片），来验证该措施的有效性。图10是增强补偿阀刚度后的减振器台架测试结果。可以看出，更改后的减振器在相同颠簸路面振动激励下的振动加速度幅值明显降低（400Hz-600Hz）。由此可以得出如下结论：增加补偿阀刚度可以对减振器的换向振动起到抑制作用。

将改进后的减振器装车进行主观评价，振动异响评价结果由5分提升到7分，处于可以接受的状态，异响得到了有效的抑制，评价结果如表1所示。

双筒减振器的复原阻尼力由复原阀和补偿阀共同产生，增强补偿阀刚度将同步增加减振器的复原阻尼力。单方向增加减振器的复原阻尼力，将破坏压缩阻尼力与复原阻尼力之间的平衡关系，影响整车的舒适性和操纵稳定性，导致颠簸感、路面复制感等舒适性抱怨。因此，在解决减振器特殊工况下的异响问题时，需要综合考虑措施方案对其它关联性能的影响。本项目在增强补偿阀刚度的同时，对复原阀进行了相应调整，增加了复原阀的节流阀片面积、降低了的复原阀阀片组合的刚度，使得减振器总体复原阻尼力保持与原车匹配标定状态相近的水平，具体的减振器阻尼力数据对比如图11所示。

综上，减振器异响问题得到了有效的解决，同时保持整车的舒适性和操控性在可接受的范围之内。

5    结束语

本文以开发过程中的实际问题为研究对象，通过整车测试、台架测试和减振器内部阀系结构分析，确定了问题发生的激励源和所对应的减振器工作工况。从减振器阀系调整的角度，找到了一种有效抑制减振器换向异响的措施，经过装车主观评价，该问题得到了有效的解决。

参考文献：

[1]么鸣涛等，车辆双筒式减振器异响研[J]. 机械设计与制造，2011（2）：114-116.

[2]刑永虎等 汽车减振器异响成因分析及控制对策PJ]机械设计与制造，2014（3）：124-126.

[3]税永波等 汽车液压减振器抗异响稳健性设计[J]液压与气动，2018（9）：20-25.

[4]刘祖斌等  汽车減振器低温异响问题研究[J] 汽车科技，2020（2）：15-20.

[5]和题等 双筒式汽车液压减振器异响诊断[J] 液压与气动，2020（2）：131-137.

[6]戎红俊 汽车液压减振器Rattling异响的产生机理与抗异响设计研究[D]. 西南交通大学，2016.

专家推荐语

汪振晓

东风公司特种装备事业部

底盘及传动专业  研究员级高级工程师

论文通过台架和整车测试识别出减振器异响发生源，分析了减振器异响发生的工况和条件，提出了增加减振器补偿阀刚度和复原阻尼力的解决方案。逻辑清晰，实用性强，对相关系统及车型的开发具有启发和借鉴作用。