低速回転時のシャーシ異音の解析と解決策

概要：本記事では、自動車の低速回転時のシャーシの異音に着目し、人間の耳と聴診器を用いて異音発生源を特定し、大まかな異音の発生場所と音の属性を特定します。 次に、特殊な振動騒音試験装置を使用して異音問題の特徴を収集し、その特徴を分析して異音の発生源を特定します。 単変数法により異音の発生源を検証し、異音問題のある箇所をロックします。 検証用に手動による解決策のサンプルを作成し、問題の原因を特定します。 迅速検証手法により最適解の範囲を徐々に絞り込み、製造工程と組立工程を組み合わせることで最適解を導き出します。 部品の設計パラメータをロックし、計画部品を作成し、車両全体に搭載して検証します。 その結果、異音の問題はなくなり、計画は有効となり、問題は解決されました。

1.はじめに

自動車産業の急速な発展に伴い、顧客の自動車性能に対する要求はますます高まっています。 中でも自動車の異常な音響性能は特に顕著である。 これは、顧客が直接的かつ表面的に認識しやすい性能の次元であり、自動車の性能やグレードを判断するための重要な基準の1つとなっています。 自動車の開発過程において、シャシーの異音は自動車の性能開発における重要な核心技術課題であり、自動車の品質を左右する重要な課題です。 近年、大手自動車会社は自動車の異音性能への注目を高めており、投資比率は増加の一途をたどっている。

自動車のシャシーシステムは主にサスペンション、サブフレーム、ブレーキ、ホイール、ドライブシャフトなどで構成されています。 中でもサスペンション、ブレーキ、ドライブシャフトはシャシー異音の大きな割合を占める部品です。 シャーシの異音制御では、DMU検査、モーダル設計、剛性・強度設計、応力特徴解析、過去の問題や未解決の市場問題の回避などを含むCAE手法を初期段階で使用できます。中期的には異音実際のプロトタイプ上で調整して異常を特定することができます。後の段階では、部品の品質と生産プロセスの一貫性管理を強化する必要があります。 上場後は主に市場から報告されている異音問題を最適化する必要がある。

上記は自動車の異音問題を解決する比較的従来的な方法ですが、異音は人々の予想を超えることがよくあります。 たとえ事前作業がしっかりできていたとしても、後から実車に異音が発生しないことを保証することは困難です。 実車の異音問題は、一般的で深刻な異音問題を中心に、お客様を悩ませている異音問題の解決を優先する必要があります。 顕著な異音問題については、異音開発の本筋から切り離して、それを解決するための専用の技術課題として扱うことができる。 このサイクルは開発ニーズを満たし、問題を解決してメインの開発ラインに戻すことができます。 シャーシ異音問題の解決策は他の異音問題と同じですが、シャーシ異音問題は他の異音問題よりも複雑であり、より多くの時間とリソースが必要です。

2.シャーシの異音トラブルシューティングと解析

2.1 異音現象の説明

通常の路上走行時、低速旋回時（15-20km/h）にフロントシャーシから「カチッ」という音が時折発生し、発生頻度は不定期です。 この問題を受けて、試験場では8の字を描く走行を実施した。 走行中にステアリングをリバースに切り替えるとフロントシャーシで「カチッ」という異音が再発しましたが、異音が発生した作業状況はステアリングを切り替えた時であり、作業状況は比較的安定していました。

2.2 異音のトラブルシューティング

図 1 に示すように、車両のフロント シャーシは主にマクファーソン サスペンション構造になっています。

聴診器を使用して異常な騒音源の範囲を狭め、スタビライザーバー (チャンネル 1)、スイングアーム (チャンネル 2)、ブレーキ (チャンネル 3)、ステアリングナックルのコンポーネント構造 (図 2 を参照) にセンサーを配置します。 (チャンネル 4)、サブフレーム (チャンネル 5)、ショックアブソーバー (チャンネル 6)、スタビライザー バー (チャンネル 1)、ブレーキ (チャンネル 3)、およびステアリング ナックル (チャンネル 4) は、比較的大きな音が測定されます。 範囲を狭くし続けると、ブレーキ (チャンネル 3) とステアリング ナックル (チャンネル 4) の音がより明瞭になります。

聴診器を使用して音源の位置を絞り込んだ後は、問題の原因や音の特性を分析して特定することはできなくなります。 そこで、NVH 専門試験装置 LMS Test.Lab を使用して異音問題の調査を継続し、振動センサーをレイアウトに使用しました (図 3 を参照)。

図 4 に示すように、振動データの収集、スペクトル分析、測定された振動変換スペクトルの特徴を通じて。

センサーによって測定されたデータを分析することにより、次のことが結論付けられます。(1) 振動源はブレーキ端である。 （２）音響特性から、異音は金属部品の衝突音であると判断される。

トラブルシューティングによれば、ロック異常音の発生源はブレーキにあります（図5参照）。

ブレーキ構造と問題のウォーターフォール図を組み合わせると、この問題はブレーキ キャリパーの取り付け位置とブレーキ ベアリングの外輪の両方で発生する可能性があることが予備的に推測されます。

検証スキーム 1:ブレーキ キャリパーを分解します (図 6 を参照)。

問題が再発するかどうかを確認します。 結論：ブレーキキャリパーを分解しても異音は依然として存在しており、キャリパーに起因する異音は除外される。

検証スキーム 2:ブレーキベアリング外輪とステアリングナックルベアリング穴の接合部をしっかりと溶接します（溶接位置は図7を参照）

問題が再発するかどうかを確認します。 結論：ブレーキベアリングの外輪とステアリングナックルの軸受穴との接合部が強固に溶接された後、異音問題は再発しなかった。

検証計画の妥当性を確認するため、この問題が発生した別の車両3台をこの位置でしっかりと溶接し、異音は再現されなかった。 このことから、低速旋回時のシャーシ異音の根本原因は、ブレーキベアリングの外輪とステアリングナックルの軸受穴との協働に問題があることが判明した。 問題のある車両のブレーキベアリング外輪とステアリングナックルベアリング穴を品質分析のために工場に戻し、両方の部品が設計要件を満たしていることを確認しました。 この構造には設計上の問題があるということになります。

さらなる検証により、元の車のブレーキベアリングの外輪とステアリングナックルベアリングはしまりばめであることがわかります（ブレーキベアリングの外輪とステアリングナックルベアリングの穴の間のはめあいは図8に示されています） ）

ステアリングナックルベアリング穴の設計公差は∅80(-0.044, -0.073)、ブレーキベアリング外輪公差は∅80(0, {{7 }}.012)。

検証スキーム：ステアリングナックルの軸受穴の公差が∅80（-0.07、-0.1）となるように、検証用の新しいサンプルを3セット作成します。 検証結果：新品サンプルを車両全体に装着後、このような異音問題は発生しておりません。

問題のモデルから、このモデルは石油から電気への設計を経た伝統的な燃料車であることがわかります。 オイル→電気モデルです。 車両重量は362kg増加した。 ジョイントベアリングは従来の燃料自動車に使用されており、燃料自動車ではこのような問題はありません。

車両情報、横力の変化、およびトラブルシューティングの結論に基づいて、低速旋回時のシャーシ異音の根本原因は、ブレーキベアリングの外輪とステアリングナックルのベアリング穴であると結論付けることができます。車両旋回時の横力により滑りやすくなります。 インパクトを動かします。 滑りや衝撃の原因は、ブレーキベアリングの外輪とステアリングナックルのベアリング穴のしめしろが不十分であることが考えられます。 最も簡単な解決策は、ステアリング ナックルのベアリング穴の寸法公差を最適化することで、このガタつきの問題を解決することです。

3.最適化計画の策定

プロジェクトのスケジュールが厳しいため、迅速な検証手法を使用して最適化スキームを策定する必要があります。 ステアリングナックル外輪軸受を20組製作します（ステアリングナックル軸受穴の寸法許容差は表2に示します）。

車両に搭載して検証（車両の最大横力を確保するために車両の全荷重使用条件を選択し、以下の検証条件ではこの使用条件を選択）して、許容範囲を狭めます。 検証結論：No.1、2、3、4、5、6、7のサンプルを車両全体に搭載して検証したが、異音問題は大幅に改善されなかった。 異音の除去； シリアルナンバー14、15、16、17、18、19、20のサンプルを車両に積んで検証し、異音は解消されましたが、取り付けが固着しており積み降ろしに不便です。

上記の検証結果によると、実装可能な寸法公差範囲は、さらなる荷重検証のために ∅80 (-0.061、-0.095) に縮小されます。 この検証では、サンプルのわずかな滑りにより異常音が目立たず、人間の耳に認識されないことを避けるために、LMS装置を使用してステアリングナックルベアリングエンドの振動信号を収集し、異常音が発生しているかどうかを監視します。ステアリングナックルベアリングの穴とブレーキベアリングの外輪の間の相対的な隙間。 スポーツ。 ステアリングナックルベアリングの配置を図9に示します。

検証の結論: シリアル番号 8 のサンプルを車両全体に搭載した後、ステアリング ナックルのベアリング穴とブレーキ ベアリングの外輪の間に相対運動があり、これは問題の特性と一致します。 ブレーキベアリングの外輪には相対運動があります。

最適化スキームの決定: 上記の検証結果によると、ステアリング ナックル軸受穴の寸法公差は ∅80 (-0.065、-0.095) と決定されます。 制御切り替え周期内で。 最適化された振動特性ウォーターフォール図を図10に示します。

4 ステアリングナックルベアリングの実車検証

最適化計画によれば、ステアリングナックル軸受穴の寸法公差は∅80 (-0.044, -0.073) から∅80 (-0.065, { {8}}.095）となり、ブレーキベアリングの外輪とステアリングナックルのベアリング穴とのしめしろが大きくなります。 ブレーキ ベアリングの外輪とステアリング ナックル ベアリングの穴の間の最適化された嵌合を図 11 に示します。

最適化の結果に従って、ソフト フィルム データが凍結され、3 セットのマニュアル サンプルが作成されました。 サンプル製作の精度は設計要件を満たしていました。 部品の試験に合格した後、実車に取り付けて実車検証を行いました（実車ブレーキについては図12を参照）。

検証の結論: 3 セットの手動サンプルのいずれにも、この異音の問題は発生しませんでした。手動ワークピース検証スキームが有効になった後、硬膜データを凍結し、硬膜を開いて 3 セットのツール サンプルを作成します。 検査に合格した部品は実車に取り付けられて実車検証されます。 3 セットの硬膜ツール サンプルのいずれにも、この異音の問題はありません。 、本方式は量産可能であると総合的に判断し、以降の車両には本方式の金型部品が搭載されており、そのような異音の問題は発生していません。

5。結論

自動車業界の自動車異音性能への注目が高まるにつれ、自動車開発分野における異音開発技術は急速な発展を遂げています。 本稿では理論解析と実車検証を組み合わせて、車両旋回時に発生する横力がステアリングナックル軸受穴とブレーキ軸受外輪との協働に及ぼす影響を解析した。 異音車両のトラブルシューティングを通じて問題の範囲を徐々に絞り込み、手動で検証します。 異音トラブルの発生源を封じ込めます。 解決策のサンプルを作成して異音問題を検証し、迅速な検証方法で問題サンプルを最適化して、問題に対する最適な解決策を導き出します。 最適化計画に従って、検証用のソフトフィルムマニュアルサンプルを作成します。 問題がないことを確認した後、検証用の硬質皮膜治具サンプルを作成します。 問題がないことを確認した上で量産、切り替えを進めていきます。

この異音問題の特定、調査、分析、計画策定、エンジニアリング、バッチ化の全プロセスを通じて、多くの経験が得られました。 その後のプロジェクト開発プロセスでは、この経験から学び、特に車両設計の初期段階で、さまざまな作業条件下で車両の力の分布と部品にかかる応力を完全にシミュレーションし、適切な状態にあるかどうかを確認する必要があります。主要部品の異音問題 リスク、問題があれば早めに回避する必要があります。