汽车液压动力转向系统噪声分析与研究

安徽中鼎金亚汽车管件制造有限公司 张培勇 唐之胜 陈小勇

汽车液压动力转向系统噪声分析与研究

安徽中鼎金亚汽车管件制造有限公司 张培勇 唐之胜 陈小勇

随着时代的发展和生活水平的提高，人们对乘车舒适性要求的日益提高，由于人体器官的固有频率都很低（如头部为2-12Hz,肢体为10-12Hz,内脏为4-6Hz,眼球为2-3Hz），故低频噪声更容易引起驾驶员和乘客的疲劳。本文介绍高压管总成通过调整降噪结构后，经过台架试验、实车验证、驾驶员主观感受等方式验证，转向噪声明显降低，提高了驾乘人员的驾乘舒适度。

转向管；噪声

1 工作原理介绍

图1 动力转向系统各部件的工作原理

以上为动力转向系统各部件的简要介绍，动力转向系统主要由油泵，高压管总成，转向器，回油管总成，油壶，吸油管总成组成，以下为液压转向系统油管总成功能介绍。

图2 液压转向系统油管总成功能

2 动力转向系统

动力转向系统常常趋向引起严重的噪音。主要的噪音源通常是泵，阀也是个噪音源。噪音源通常分为三类：空气播噪音（ABN）、结构传播的噪音(SBN)、流体传播的噪音(FBN)。

（1）ABN是通过空气传播的噪音，人耳可以听到。

（2）SBN是结构零件的机械振动，常常是ABN的主要原因。

（3）FBN 是液体中的压力波动，它是SBN 的一个主要来源，从而也是ABN 的主要原因。FBN可以沿着液压管路传播很远。

ABN、SBN、FBN 之间的关系是极端复杂的。从FBN 转换到SBN 取决于许多因素，例如管线支承的类型和间隔、弯头的数量、油管长度和柔性油管等。

3 噪音术语

（1）growl 轰鸣声——低声调的液压噪声。当发动机处于怠速，较慢地来回转动方向盘时，转向系统发出的这种噪声。

（2）Moan呻吟声——低声调的液压噪声。当发动机转速约为1000rpm时，较慢地来回转动方向盘时，转向系统发出这种噪声。

（3）Whine 颤音——高声调的噪声。在不转动方向盘的情况下，发动机转速从怠速增大到3000rpm时，转向系统发出的这种噪声。

（4）Scream尖叫声——高声调的液压噪声。当发动机转速为3500rpm时，缓慢地来回转动方向盘，并不引起限压的情况下，转向系统发出的噪声。

（5）Relief限压噪声——发动机转速为1000rmp 时，转动方向盘直到限位状态，转向系统发出这种噪声。

（6）Hiss——转向机的类似于蛇的“咝咝”声。

（7）Whistle——转向机的类似于水壶的哨声。

（8）Honk——雁叫声。

下文主要针对growl噪声，我司的相关经验数据，主要集中在油泵工作频率的10阶次，20阶次，30阶次尤为明显，当这些声音不可被接受时便被称为转向噪声，下文中统称为”噪声“。

4 噪声改善措施

泵工作产生的低频噪声可通过以下两种方案来改善：

（1）优化油泵，但更改周期较长，相应成本也较大；

（2）通过高压管总成改善噪声，更改周期短，成本低。

通过长期经验累积发现，客户这边遇到类似问题首先想到的是更改高压管总成，当噪声无法再继续改善且仍不可被接受时，再改善油泵，但油管只是油液传输的通道，本身不会产生噪声，故解决噪声的根本还需要从振动源着手，以下就高压管总成噪声优化的改善效果做试验举例说明。

5 噪声改善案例

以下是我司针对泵10阶次低频噪声优化时，高压管总成降噪方案的案例。海马某车型发动机怠速时泵10阶次噪声偏大，主观上无法接受，故我司通过数据采集，结合车辆工况，优化高压管总成结构，此方案主要更改消声管位置和规格，来改善泵10阶次噪声，如下为改善前后的对比效果。

（1）发动机怠速，方向盘不转向工况下，改善前油泵10阶次噪声最大28.03dB，改善后为22.34dB，降低5.56dB。

图3 发动机怠速油泵10阶次噪声结果

（2）发动机怠速，同时转向180°工况下，泵10阶次噪声改善前33.99dB，改善后为31.20dB，降低2.79dB。

图4 发动机怠速泵10阶次噪声结果

同时改善后的数据分析与人耳主观感受一致，可以被接收，得到客户认可。

6 针对高压管总成降噪方案设计优化意见

我司从事液压动力转向系统油管11年历史，经过不断摸索，理论结合实践，不断总结降低噪声的优化方案，针对growl噪声改善意见总结如下经验：

（1）橡胶软管中增加消音装置来噪声，消声管的长度及位置可参考以下情况做适当调整。

1）当软管长度小于500mm时，12.5mm＜S＜25.4mm，L1=L2；

图5 消声管的长度及位置

2）当软管长度大于500mm时，S=25.4mm；L1＜L2；

图6 消声管的长度及位置

（2）软管材料的选择橡胶软管膨胀量越大，降噪效果有越好，膨胀量即加压时软管的体积膨胀量。

软管规格：软管内经越大，降噪效果越好；

消音器的选择：高压管总成状态下橡胶软管内径与消音器外径的间隙越大，降噪效果越好；但如果消音器内径太小，则整车上体现为转向困难；

管路设计：连接转向泵和转向器的金属管弯曲尽量平缓，橡胶软管弯曲半径尽量放大。

7 结果

经过众多车型的验证，消声管规格和位置设计针对不同软管长度，不同走向，不同车况均有不同，需根据客户关注的噪声类别，找到噪声源，设计系列台架试验，有针对性的改善，并最终以整车上的噪声评价为准。

[1]GB/T 18697-2002《声学 汽车车内噪声测量方法》．