CN109238734A - 一种降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法 - Google Patents
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Abstract
一种降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，属于汽车制动技术领域，此方法的步骤是，对后盘式制动器在不同工况下工作时的整车进行噪音检测试验，确定产生低频噪音的工况条件；根据该工况条件模拟并复现低频噪音，同时进行振动频率测试，确定低频噪音的传递路径；对零部件进行模态分析，并与试验结果对比，识别与低频噪音模态耦合的零部件；改变模态耦合零部件的模态，切断噪音的传递路径，本发明的有益效果是，结合低频噪音的发生机理，确定噪音的传递路径，通过改变与噪音模态耦合的零部件的模态，切断噪音的传递路径来抑制低频噪音，此方法简单有效、成本更低、降低且进一步消除了不同工况下的低频噪音，通用性强，具有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法。
背景技术
汽车制动时产生的制动噪音是目前组成环境噪音的一部分。随着人们环保意识的增强，汽车制动噪音问题越来越受到人们的重视，特别在人口密集的闹区，制动尖叫声污染了人们的听觉，对环境造成了极大的污染，因此降低制动噪音是改善汽车舒适性和城市环境的一项重要任务。
制动噪音的频率范围从几十赫兹到上万赫兹不等，一般根据振动频率的频段可分为低频振动噪声低于1000Hz和中高频振动噪声1000～10000Hz以上。低频制动噪音类型一般有Moan、Hum、Judder、Groan、Roughness等，是行业内较难解决的制动噪音类型，低频噪音的产生是由制动盘与摩擦片之间的激励引起的，后悬架系统进行了参与对噪声进行了传递或放大。
随着后盘式制动器的全面普及，一些后悬架类型为扭力梁的车型在一些特定环境工况下，发出一种类似牛叫的低频制动噪音，即Moan噪音，声强从10DB到100DB不等，严重影响NVH性能，给道路行人及周围居民造成不必要的不安。这种Moan噪音产生的条件通常是在低温高湿的环境下，摩擦片由于含水量增加，摩擦系数会变大，制动盘与摩擦片之间的摩擦力容易引起制动器和与之相连接的底盘件频率模态接近发生耦合，导致系统成为负阻尼特性的自激励振动系统，并通过扭力梁将振动放大，传递到车身，表现出低频Moan噪音以及车身振动，特别是在低速、低减速度时，表现尤为明显。
如何结合低频噪音的发生机理，采取有效和低成本的措施来降低包括Moan噪音在内的低频噪音是目前主机厂急需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，通过测试并验证低频噪音的产生条件，在相应条件下模拟复现低频噪音，根据低频噪音的产生机理测定并验证噪音的传递路径，通过改变与噪音模态耦合的零部件的模态，切断噪音的传递路径来抑制低频噪音，与从激励源的性能入手相比，此方法的成本更低、降低且进一步消除了不同工况下的低频噪音，具有良好的经济效益。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，所述的后扭力梁车型内设置有后盘式制动器，所述后盘式制动器通过连接板固定在扭力梁上，其特征在于，包括以下步骤：
1)对所述后盘式制动器在不同工况下工作时的整车进行噪音检测试验，得到各个工况下的噪音频率，并确定产生低频噪音的工况条件；
2)根据产生低频噪音的工况条件，模拟并复现所述低频噪音，同时对所述后盘式制动器内的零部件以及与后盘式制动器相连的零部件的振动频率进行测试，根据振动频率确定低频噪音的传递路径；
3)对所述零部件进行模态分析，并与试验的振动频率对比，识别与所述低频噪音模态耦合的零部件；
4)改变与所述低频噪音模态耦合的零部件的模态，切断噪音的传递路径。
进一步地，所述低频噪音的频率范围为0～1000HZ，包括频率范围为100Hz～500Hz的Moan噪音。
进一步地，所述步骤1)中，后盘式制动器的不同工况参数包括温度、湿度、速度和减速度，所述温度的范围值为-30℃～10℃，所述湿度的范围值为80％rh～100％rh，所述速度的范围值为0～5km/h，所述减速度的范围值为0～0.1g。
进一步地，所述步骤2)中，模拟并复现所述低频噪音是在惯性台架上使用后悬架系统来实现，所述后悬架系统包括所述后盘式制动器、扭力梁和控制后盘式制动器动作的液压系统。
进一步地，所述步骤2)中，测试振动频率的零部件包括后盘式制动器内的摩擦片、制动钳安装支架和与后盘式制动器相连的连接板、扭力梁，所述摩擦片与制动钳安装支架固定相连后安装在制动盘上，所述制动盘通过连接板与扭力梁固定相连。
进一步地，在步骤2)中，零部件的振动频率的测试装置包括固定在所述零部件上的三向位移传感器和接收三向位移传感器的信号后进行处理的智能信号采集处理分析仪。
进一步地，所述步骤2)中，根据振动频率确定低频噪音的传递路径的方法是，通过所述零部件的振动频率值的大小顺序排列，得到由后盘式制动器内的部件为激励源的传递路径。
进一步地，所述步骤3)中，对所述零部件进行模态分析运用的是有限元分析软件。
进一步地，所述步骤4)中，改变与所述低频噪音模态耦合的零部件的模态的方法包括提高所述零部件的刚度，防止噪音的传递。
进一步地，与所述低频噪音模态耦合的零部件为所述连接板，改变所述连接板模态的方法包括将所述连接板更换成铸铁件，其厚度设置为10mm～15mm。
本发明的有益效果是：
1、对于抑制低频噪音，现有的解决措施是从激励源的性能入手相比，由于激励源摩擦片和制动盘的技术已经很成熟，而且在摩擦片和制动盘已选定的情况下，理化性能、摩擦系数已确定，在不同工况下仍然会出现摩擦片和制动盘之间的摩擦系数增加的情况，此种情况下再从激励源入手解决低频噪音则使主机厂的制造成本大大提高，而且对于不同工况下的低频噪音的抑制效果不好，本发明提供了一种降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，此方法通过测试并验证低频噪音的产生条件，在相应条件下模拟复现低频噪音，根据低频噪音的产生机理测定并验证噪音的传递路径，通过改变与噪音模态耦合的零部件的模态，切断噪音的传递路径来抑制低频噪音，此方法的成本更低、降低且进一步消除了不同工况下的低频噪音，通用性强，具有良好的经济效益。
2、通过提高连接板的刚度即将现有的冲压成型的连接板替换成铸造成型的连接板，且增加连接板的厚度，来改变本身的振动模态，使其与低频噪音模态不发生耦合共振，则不会通过扭力梁振动放大，则抑制了低频噪音的产生，此方法简单有效而且成本较低，适于推广应用。
综上，本发明结合低频噪音的发生机理，确定噪音的传递路径，通过改变与噪音模态耦合的零部件的模态，切断噪音的传递路径来抑制低频噪音，此方法简单有效、成本更低、降低且进一步消除了不同工况下的低频噪音，通用性强，具有良好的经济效益。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明中后盘式制动器与扭力梁相连的爆炸图；
上述图中的标记均为：1.后盘式制动器，11.摩擦片，12.制动钳安装支架，2.连接板，3.扭力梁。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明具体的实施方案为：如图1所示，一种降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其中的后扭力梁车型内设置有后盘式制动器1，后盘式制动器1通过连接板2固定在扭力梁3上，其中的低频噪音的频率范围为0～1000HZ，包括频率范围为100Hz～500Hz的Moan噪音，此方法包括以下步骤：
1)对所述后盘式制动器1在不同工况下工作时的整车进行噪音检测试验，其中不同工况参数包括温度、湿度、速度和减速度，温度的范围值为-30℃～10℃，湿度的范围值为80％rh～100％rh，速度的范围值为0～5km/h，减速度的范围值为0～0.1g，通过噪声检测仪得到各个工况下的噪音频率，并确定产生低频噪音的工况条件；
2)根据产生低频噪音的工况条件，在惯性台架上使用后悬架系统模拟并复现该低频噪音，该后悬架系统包括后盘式制动器1、扭力梁3和控制后盘式制动器1动作的液压系统，同时对所述后盘式制动器1内的零部件以及与后盘式制动器1相连的零部件的振动频率进行测试，即在后盘式制动器1内的摩擦片11、制动钳安装支架12和与后盘式制动器1相连的连接板2、扭力梁3上分别固定三向位移传感器，通过智能信号采集处理分析仪接收三向位移传感器的信号后进行处理得到每个零部件的振动频率，通过零部件的振动频率值的大小顺序排列，得到由后盘式制动器1内的部件为激励源的传递路径；
3)运用ansys有限元分析软件对零部件进行模态分析，并与试验的振动频率对比，识别与低频噪音模态耦合共振的零部件；
4)改变与低频噪音模态耦合的零部件的模态，可通过提高该零部件的刚度来切断噪音的传递路径，经验证分析得到与低频噪音模态耦合的零部件为连接板2，将原本冲压成型的连接板2更换成铸铁件，其厚度增加到10mm～15mm，提高了整体的刚度，改变了本身的振动模态，使其与低频噪音模态不发生耦合共振，则不会通过扭力梁3振动放大，则抑制了低频噪音的产生，此方法简单有效而且成本较低，适于推广应用。
实施例1：1)针对某一款乘用车进行低频噪音评估测试，控制乘用车所在环境的温度为-5℃～0℃、湿度为95％rh～100％rh、初速度为0～5km/h、减速度0～0.1g，并分别以整车的前进、后退组合测试，通过噪声检测仪得到此工况下的噪音频率为100Hz～300HZ，位于低频Moan噪音的频率范围内，并确定产生该低频Moan噪音的上述工况条件；
2)在制动器惯性台架实验机上安装后悬架系统，此后悬架系统包括后盘式制动器1、扭力梁3以及控制后盘式制动器1动作的液压系统，根据产生上述低频Moan噪音的工况条件，在该惯性台架上通过其上的电机驱动制动盘转动，模拟上述范围的初速度和减速度，模拟并复现该低频噪音，然后在后盘式制动器1内的摩擦片11、制动钳安装支架12和与后盘式制动器1相连的连接板2、扭力梁3上分别固定三向位移传感器，通过智能信号采集处理分析仪接收三向位移传感器的信号后进行处理得到每个零部件的振动频率，得到五阶振型，得到相应的振动频率和振幅，经测试发现振幅值由摩擦片11—制动钳安装支架12—连接板2—扭力梁3依次增加，而且制动钳安装支架12、连接板2、扭力梁3在100Hz～300HZ附近存在明显的振动峰值，表明该噪音是制动摩擦引发振动通过制动钳安装支架12、连接板2、扭力梁3传递并放大的，但是连接板2振动表现最大，在100Hz～300HZ之间的振动峰值覆盖的面积最大，说明连接板2在噪音传递过程中具有明显的放大作用；
3)运用ansys有限元分析软件对摩擦片11、制动钳安装支架12、连接板2和扭力梁3进行模态分析，即经过建立有限元模型、单元选择和网格划分、边界约束和根据减速度的大小施加载荷、材料参数设置和振动特性的有限元计算的过程，得出五阶振型和相应的固有频率，将此固有频率与试验得到的振动频率对比，识别与低频噪音模态耦合共振的零部件，结果显示，连接板2在200Hz附近有模态峰值，与噪音产生了共振；
4)将原本冲压成型的连接板2更换成铸铁件，其厚度增加到10mm～15mm，安装后，重复步骤2)的操作，相同的环境和驾驶工况下均未复现上述低频Moan噪音，比较连接板在制动前后的振幅和有限元模型中得到的固有频率，分析显示采用铸铁件的连接板刚性提升对于制动系统的刚性位移影响很大，有助于抑制振动和低频噪音的发生。
实施例2：1)针对同一款乘用车进行低频噪音评估测试，改变乘用车所在环境的温度为0℃～5℃、湿度为90％rh～95％rh、初速度为0～5km/h、减速度0～0.1g，并分别以整车的前进、后退组合测试，通过噪声检测仪得到此工况下的噪音频率为300Hz～800HZ，位于低频噪音的频率范围内，并确定产生该低频噪音的上述工况条件；
2)在制动器惯性台架实验机上安装后悬架系统，根据产生上述低频噪音的工况条件，在该惯性台架上通过其上的电机驱动制动盘转动，模拟上述范围的初速度和减速度，模拟并复现该低频噪音，然后在后盘式制动器1内的摩擦片11、制动钳安装支架12和与后盘式制动器1相连的连接板2、扭力梁3上分别固定三向位移传感器，通过智能信号采集处理分析仪接收三向位移传感器的信号后进行处理得到每个零部件的振动频率，得到五阶振型，得到相应的振动频率和振幅，经测试发现振幅值由摩擦片11—制动钳安装支架12—连接板2—扭力梁3依次增加，而且制动钳安装支架12、连接板2、扭力梁3在300Hz～800HZ附近存在明显的振动峰值，表明该噪音是制动摩擦引发振动通过制动钳安装支架12、连接板2、扭力梁3传递并放大的，但是连接板2振动表现最大，在300Hz～800HZ之间的振动峰值覆盖的面积最大，说明连接板2在噪音传递过程中具有明显的放大作用；
3)运用ansys有限元分析软件对摩擦片11、制动钳安装支架12、连接板2和扭力梁3进行模态分析，即经过建立有限元模型、单元选择和网格划分、边界约束和根据减速度的大小施加载荷、材料参数设置和振动特性的有限元计算的过程，得出五阶振型和相应的固有频率，将此固有频率与试验得到的振动频率对比，识别与低频噪音模态耦合共振的零部件，结果显示，连接板2在500Hz附近有模态峰值，与噪音产生了共振；
4)将原本冲压成型的连接板2更换成铸铁件，其厚度增加到10mm～15mm，安装后，重复步骤2)的操作，相同的环境和驾驶工况下均未复现上述低频噪音，比较连接板在制动前后的振幅和有限元模型中得到的固有频率，分析显示采用铸铁件的连接板刚性提升对于制动系统的刚性位移影响很大，有助于抑制振动和低频噪音的发生。
实施例3：1)针对同一款乘用车进行低频噪音评估测试，改变乘用车所在环境的温度为5℃～10℃、湿度为80％rh～90％rh、初速度为0～5km/h、减速度0～0.1g，并分别以整车的前进、后退组合测试，通过噪声检测仪得到此工况下的噪音频率为800Hz～1000HZ，位于低频噪音的频率范围内，并确定产生该低频噪音的上述工况条件；
2)在制动器惯性台架实验机上安装后悬架系统，根据产生上述低频噪音的工况条件，在该惯性台架上通过其上的电机驱动制动盘转动，模拟上述范围的初速度和减速度，模拟并复现该低频噪音，然后在后盘式制动器1内的摩擦片11、制动钳安装支架12和与后盘式制动器1相连的连接板2、扭力梁3上分别固定三向位移传感器，通过智能信号采集处理分析仪接收三向位移传感器的信号后进行处理得到每个零部件的振动频率，得到五阶振型，得到相应的振动频率和振幅，经测试发现振幅值由摩擦片11—制动钳安装支架12—连接板2—扭力梁3依次增加，而且制动钳安装支架12、连接板2、扭力梁3在800Hz～1000HZ附近存在明显的振动峰值，表明该噪音是制动摩擦引发振动通过制动钳安装支架12、连接板2、扭力梁3传递并放大的，但是连接板2振动表现最大，在800Hz～1000HZ之间的振动峰值覆盖的面积最大，说明连接板2在噪音传递过程中具有明显的放大作用；
3)运用ansys有限元分析软件对摩擦片11、制动钳安装支架12、连接板2和扭力梁3进行模态分析，即经过建立有限元模型、单元选择和网格划分、边界约束和根据减速度的大小施加载荷、材料参数设置和振动特性的有限元计算的过程，得出五阶振型和相应的固有频率，将此固有频率与试验得到的振动频率对比，识别与低频噪音模态耦合共振的零部件，结果显示，连接板2在900Hz附近有模态峰值，与噪音产生了共振；
4)将原本冲压成型的连接板2更换成铸铁件，其厚度增加到10mm～15mm，安装后，重复步骤2)的操作，相同的环境和驾驶工况下均未复现上述低频噪音，比较连接板在制动前后的振幅和有限元模型中得到的固有频率，分析显示采用铸铁件的连接板刚性提升对于制动系统的刚性位移影响很大，有助于抑制振动和低频噪音的发生。
综上，本发明结合低频噪音的发生机理，确定噪音的传递路径，通过改变与噪音模态耦合的零部件的模态，切断噪音的传递路径来抑制低频噪音，此方法简单有效、成本更低、降低且进一步消除了不同工况下的低频噪音，通用性强，具有良好的经济效益。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (10)
1.一种降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，所述的后扭力梁车型内设置有后盘式制动器(1)，所述后盘式制动器(1)通过连接板(2)固定在扭力梁(3)上，其特征在于，包括以下步骤：
1)对所述后盘式制动器(1)在不同工况下工作时的整车进行噪音检测试验，得到各个工况下的噪音频率，并确定产生低频噪音的工况条件；
2)根据产生低频噪音的工况条件，模拟并复现所述低频噪音，同时对所述后盘式制动器(1)内的零部件以及与后盘式制动器(1)相连的零部件的振动频率进行测试，根据振动频率确定低频噪音的传递路径；
3)对所述零部件进行模态分析，并与试验的振动频率对比，识别与所述低频噪音模态耦合的零部件；
4)改变与所述低频噪音模态耦合的零部件的模态，切断噪音的传递路径。
2.根据权利要求1所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：所述低频噪音的频率范围为0～1000HZ，包括频率范围为100Hz～500Hz的Moan噪音。
3.根据权利要求2所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：所述步骤1)中，后盘式制动器(1)的不同工况参数包括温度、湿度、速度和减速度，所述温度的范围值为-30℃～10℃，所述湿度的范围值为80％rh～100％rh，所述速度的范围值为0～5km/h，所述减速度的范围值为0～0.1g。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：所述步骤2)中，模拟并复现所述低频噪音是在惯性台架上使用后悬架系统来实现，所述后悬架系统包括所述后盘式制动器(1)、扭力梁(3)和控制后盘式制动器(1)动作的液压系统。
5.根据权利要求4所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：所述步骤2)中，测试振动频率的零部件包括后盘式制动器(1)内的摩擦片(11)、制动钳安装支架(12)和与后盘式制动器(1)相连的连接板(2)、扭力梁(3)，所述摩擦片(11)与制动钳安装支架(12)固定相连后安装在制动盘上，所述制动盘通过连接板(2)与扭力梁(3)固定相连。
6.根据权利要求5所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：在步骤2)中，零部件的振动频率的测试装置包括固定在所述零部件上的三向位移传感器和接收三向位移传感器的信号后进行处理的智能信号采集处理分析仪。
7.根据权利要求6所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：所述步骤2)中，根据振动频率确定低频噪音的传递路径的方法是，通过所述零部件的振动频率值的大小顺序排列，得到由后盘式制动器(1)内的部件为激励源的传递路径。
8.根据权利要求1所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：所述步骤3)中，对所述零部件进行模态分析运用的是有限元分析软件。
9.根据权利要求1所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：所述步骤4)中，改变与所述低频噪音模态耦合的零部件的模态的方法包括提高所述零部件的刚度，防止噪音的传递。
10.根据权利要求9所述的降低后扭力梁车型制动低频噪音的方法，其特征在于：与所述低频噪音模态耦合的零部件为所述连接板(2)，改变所述连接板(2)模态的方法包括将所述连接板(2)更换成铸铁件，其厚度设置为10mm～15mm。
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