6.3.1  概述

6.3.1 概述

近年来,在追求汽车高功率化的同时,对汽车舒适性、安静性等的要求也越来越强烈。而最近的发展趋势是发动机的多缸化、表面平整化技术,使发动机振动、风噪声等得到了控制。但是从另一个角度来看,因为路面的凸凹不平而引起的路面噪声却成为较为明显的问题。另外,在车辆制动时所发生的制动噪声,给乘员非常不舒服的感觉,特别是对于高级车,对其商品性有着严重的影响。

在本节中,将介绍底盘噪声之一的制动噪声,以及路面噪声分析、控制方法等内容。

查阅1989年以来关于制动噪声方面的文献,可以发现近年来理论分析方面的资料正在不断地增加。

在理论分析中,根据对分析模型的研究,对制动啸叫的定性已经有了较为明显的倾向,包括采取一些间接的对策和使用FEM模型对制动系统的啸叫性能直接预测两种方法。

例如,在1992年菅野等人所发表的论文中,将制动系统的一部分置换为低自由度分析模型。根据对该模型固有模态的分析,得出部件之间的固有振动模态耦合和啸叫之间的定性关系。

1989年,Liles等人发表的论文中给出了案例。在该论文中,对制动部件进行了详细的FEM模型搭建,使用复数固有模态分析,对2.5~15kHz范围内的制动啸叫的可能性进行了预测。Ghesquiere等人于1992年对不包含制动盘的制动系统零部件进行FEM模型划分,并进行了复数固有模态分析。

1992年,Matsui等人对制动系统的零部件进行FEM模型化,对设计阶段的振动特性进行了计算,但是没有进行复数固有模态分析。另外,1993年,高木等人搭建了大规模的FEM模型,成功地预测了8kHz以上较高频率的啸叫。(https://www.daowen.com)

在6.3.2小节中,作为二者互相结合的案例,笔者详细叙述了最近针对特定制动系统而进行的较低频率范围内(2kHz附近的)制动啸叫的相关分析。

另一方面,对于路面噪声,作为研究对象的传递系统具有复杂的多渠道特性。例如,拥有非线性的轮胎、具有高阻尼性能的悬架系统、采用防振、隔声材料的车身等。因此,最大限度地应用计算及经试验分析,根据用途进行预测和制定解决方案是十分必要的。

在1989年以后的与计算分析相关的文献中,几乎全部是FEM分析方法。

例如,1991年,井上等人使用FEM方法对成功地车内噪声进行了预测。在该论文中,针对50Hz以内的低频问题的精度,开发了车身模型的良好的搭建方法。在这个模型中,使用包含悬架、发动机等的整车模型对车内噪声进行了预测。1992年,高城等人使用FEM模型,对带束层、胎面等轮胎的结构对车内噪声的影响进行了研究。在这个模型中,对轮胎的带束层、帘布层、橡胶等结构直接建模,考虑轮胎触地、旋转和气压等的影响。将该模型导入整车模型中,对250Hz以内的振动噪声进行了分析。

另外,不对整车进行分析,而是对零部件单体进行分析以实现对实际的设计进行指导。1994年,石松等人以零部件的特性分析代替路面噪声的试验,使用FEM模型进行了分析。将发生共振时的变形能分布转换为作为代替特性的悬架纵梁的共振频率,以此制定的改进方案应用到实车上后,路面噪声得到了有效的控制。

综合应用计算和试验的案例也有很多。例如,1992年中野等人发表了关于FF车(使用连杆式悬架)对底盘的路面噪声的影响的研究报告。在报告中,首先对各部分的主要的振动传递特性以试验为主进行了分析,并掌握了其基本特性。为了能在设计阶段得到应用,根据计算分析对主要峰值相关的部位进行了特性分析。

作为试验分析手段,W.Hendrick等人于1993年对路面的无相关、多激励噪声的优化分析方法进行了介绍。在该论文中,根据主成分分析方法,将振动和噪声的信号分离成单独的现象,然后针对各个现象对传递路径分析。

6.3.3小节展示了一个与路面噪声现象有关分析案例。对路面噪声的激励源,即因路面的凸凹不平而产生的位移激励和路面噪声的关系,1995年镰田在其论文中进行了详细的介绍。另外,作为降低路面噪声的案例,还介绍了使用液压减振器和提高轮辋刚度等研究成果。