隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,汽車后視鏡作為車輛的重要組成部分,其功能和設(shè)計(jì)也在不斷優(yōu)化。然而,汽車后視鏡折疊異響問題一直是影響用戶體驗(yàn)和整車品質(zhì)的重要因素。本文通過對(duì)某品牌乘用車后視鏡折疊異響問題的系統(tǒng)分析,探討了異響產(chǎn)生的原因,并提出了針對(duì)性的優(yōu)化策略,旨在為提升汽車后視鏡的NVH性能和產(chǎn)品可靠性提供參考。
《2025-2030年中國(guó)汽車后視鏡行業(yè)市場(chǎng)供需及重點(diǎn)企業(yè)投資評(píng)估研究分析報(bào)告》汽車后視鏡折疊機(jī)構(gòu)是一個(gè)由電機(jī)、齒輪、轉(zhuǎn)軸、殼體等多個(gè)部件組成的復(fù)雜子系統(tǒng)。其異響問題并非由單點(diǎn)故障引起,而是設(shè)計(jì)、材料、潤(rùn)滑和裝配等多種因素交互作用的結(jié)果。由于結(jié)構(gòu)緊湊、功能集成度高,任何細(xì)節(jié)的疏漏都可能在高頻次的折疊動(dòng)作中暴露出來,影響整車出廠品質(zhì)控制的一致性。隨著汽車舒適性和智能化的提升,電子折疊后視鏡的應(yīng)用越來越廣泛,但用戶對(duì)異響問題的投訴也日益增多。這種異響雖然沒有功能安全的危險(xiǎn)性,但嚴(yán)重影響了用戶的主觀感受及對(duì)整車的滿意度評(píng)價(jià)。
汽車后視鏡行業(yè)現(xiàn)狀分析提到汽車后視鏡的折疊原理基于電機(jī)驅(qū)動(dòng)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)鏡體在車門上轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)主要包括小功率直流電機(jī)、多級(jí)減速齒輪、折疊轉(zhuǎn)軸和限位控制機(jī)構(gòu)。一般采用電子信號(hào)控制車內(nèi)的控制器,或進(jìn)行自動(dòng)控制(如鎖門或解鎖)。通過多級(jí)齒輪傳動(dòng),機(jī)構(gòu)將小功率直流電機(jī)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)降低到低速大扭矩輸出,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)后視鏡鏡體從伸出狀態(tài)變成折疊狀態(tài),或從折疊狀態(tài)伸出。汽車后視鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)還包括鏡面擺動(dòng)組件、鏡面翻轉(zhuǎn)組件、軸支組件、限位件以及殼體支承組件等。鏡面擺動(dòng)組件由低功率電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過蝸輪蝸桿減速器將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為鏡片俯仰或左右翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其設(shè)計(jì)要求在各種狀態(tài)下具有較高的重復(fù)性和可運(yùn)轉(zhuǎn)性,并普遍使用帶預(yù)緊力的齒輪結(jié)構(gòu)來避免間隙,采用編碼器或電位器檢測(cè)角度,配合整車電控完成自動(dòng)角度控制和記憶功能。
(一)齒輪嚙合間隙過大引起的撞擊聲
汽車后視鏡折疊機(jī)構(gòu)通常采用電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)減速齒輪實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞。如果齒輪副之間的嚙合間隙設(shè)計(jì)或制造偏差過大,或者由于長(zhǎng)時(shí)間使用后發(fā)生磨損,該間隙就會(huì)在折疊或展開過程中引起間斷性撞擊。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)或停止時(shí),由于驅(qū)動(dòng)力的突變,齒輪之間產(chǎn)生快速的相對(duì)運(yùn)動(dòng),這種間隙的釋放或補(bǔ)償造成了金屬或塑料齒輪間“咔嗒”式的響聲。尤其是在電機(jī)慣性釋放狀態(tài)下,末端傳動(dòng)齒輪容易產(chǎn)生反向自由撞擊,加劇了異響問題。該問題在使用初期不明顯,但隨著機(jī)構(gòu)疲勞和嚙合部件微觀尺寸的變化,聲響逐漸頻繁,成為用戶主觀感受中的“異響源”。
(二)電機(jī)啟動(dòng)沖擊與扭矩波動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)激振聲
小功率直流電機(jī)折疊控制是后視鏡的核心動(dòng)力源。其突然轉(zhuǎn)動(dòng)與停止時(shí),電機(jī)電流和電磁扭矩產(chǎn)生瞬時(shí)突變,使機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生激振。折疊機(jī)構(gòu)中連接件、支架、轉(zhuǎn)軸等具有柔性特征,電機(jī)突然施加與取消負(fù)載時(shí),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受瞬時(shí)沖擊,產(chǎn)生跳變或彈性碰撞,在低頻段產(chǎn)生間斷、不可重復(fù)的結(jié)構(gòu)噪聲。當(dāng)電機(jī)控制程序未采用電機(jī)軟啟動(dòng)或電機(jī)輸出軸和齒輪機(jī)構(gòu)間的過盈量不均勻或電機(jī)裝配應(yīng)力偏心時(shí),導(dǎo)致這種激振加劇,在低頻段結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振放大,使本不明顯的沖擊噪聲增強(qiáng)為可聽聲音,如“砰”“噗”聲。低溫使用環(huán)境或油脂劣變會(huì)進(jìn)一步加劇這一問題。
(三)潤(rùn)滑脂老化或缺失造成的齒面干摩擦聲
在開合機(jī)構(gòu)中,齒輪、軸、鉸鏈接合件等地方一般添加適量的潤(rùn)滑脂,以降低運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的摩擦、磨損等,保持順暢安靜地運(yùn)轉(zhuǎn)。然而實(shí)際工作中,潤(rùn)滑脂可能因高溫、低溫、灰塵污染或涂抹時(shí)添加數(shù)量不當(dāng)而出現(xiàn)硬化、缺失的情況,使原有摩擦接觸變?yōu)楦赡Σ粒X輪嚙合或軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)有連續(xù)的“吱吱”“噠噠”聲。其強(qiáng)弱程度隨環(huán)境溫度、潤(rùn)滑油脂類型、運(yùn)轉(zhuǎn)速度變化而變化,尤其在寒冷地區(qū),潤(rùn)滑脂黏度增加,不能很好地在初期運(yùn)動(dòng)中形成油膜,使異響更加突出。在潤(rùn)滑脂中含有部分添加劑,這些成分揮發(fā)后會(huì)在潤(rùn)滑脂表面留下結(jié)晶物質(zhì),在與齒輪相咬合的過程中產(chǎn)生周期性的摩擦噪聲。
(一)優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)與材料匹配,降低嚙合撞擊聲
折疊后視鏡機(jī)構(gòu)中最關(guān)鍵的傳動(dòng)件是齒輪,齒輪設(shè)計(jì)是否科學(xué)直接影響到全機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行和噪聲的大小。為了降低齒輪副嚙合過程中的沖擊噪聲,可以重新設(shè)計(jì)齒輪副間的工作間隙,但不能將齒輪副間工作間隙設(shè)置得過小,否則會(huì)產(chǎn)生齒輪的咬死。齒輪副可以選擇設(shè)計(jì)成斜齒輪或者曲齒輪,與直齒輪相比,會(huì)降低齒輪在嚙合初期的瞬時(shí)沖擊,同時(shí)使運(yùn)行過程更加流暢。首先,應(yīng)選用硬質(zhì)的齒輪材料,如純ABS,可用POM(聚甲醛)、含油尼龍類材料,不僅具有優(yōu)異的耐磨性和自潤(rùn)滑性,嚙合時(shí)會(huì)起到一定緩沖作用,降低機(jī)械的碰撞聲。同時(shí),匹配的兩片齒輪材料的軟硬度差距也應(yīng)控制在合理范圍內(nèi),防止硬硬匹配,導(dǎo)致噪聲放大。其次,在工藝中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)齒輪注塑工藝的控制,如齒輪注塑溫度、注塑冷卻時(shí)間、齒輪模具的磨損等,保證齒輪齒型完整、不飛邊、不缺料等。最后,在組裝過程中,通過簡(jiǎn)易卡規(guī)或裝配試驗(yàn)工裝檢驗(yàn)齒輪間隙是否符合指定要求,以防單機(jī)偏差件流入總成內(nèi)產(chǎn)生異響。通過一系列的結(jié)構(gòu)與工藝手段優(yōu)化能夠降低嚙合噪聲,提升整車NVH水平。
(二)改進(jìn)電機(jī)控制邏輯與驅(qū)動(dòng)方式,緩解啟動(dòng)沖擊
當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)折疊機(jī)構(gòu)時(shí),瞬時(shí)電流或轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩過大時(shí),會(huì)造成機(jī)械結(jié)構(gòu)的激振,形成“砰”或“咔噠”等噪聲。為解決這一問題,應(yīng)從電機(jī)控制邏輯及控制驅(qū)動(dòng)上進(jìn)行改進(jìn)。例如:在電機(jī)電路板上增加一個(gè)“軟啟動(dòng)”控制,減少電機(jī)啟動(dòng)瞬間的電壓,或電機(jī)啟動(dòng)時(shí)采用分階段提高電流的方式,以使電機(jī)的啟動(dòng)和停止過程更為穩(wěn)定,減少啟動(dòng)和制動(dòng)慣性的碰撞沖擊。采用脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)控制,可在電流緩慢升高和下降的過程中,通過改變PWM占空比來解決。此外,后視鏡收折對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速無要求,但需重視其輸出力矩平穩(wěn)和低噪音,故可考慮采用低速高力矩型小尺寸電機(jī),并盡可能采取帶有電機(jī)一體減速器的小型電機(jī),減少設(shè)計(jì)冗余,提高收折機(jī)構(gòu)的柔順性。若需帶減速齒輪,減速齒輪也應(yīng)在電機(jī)輸出軸端,注意與輸出軸同心,避免徑向偏心引起的機(jī)構(gòu)震動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中,廠家可通過仿真軟件或?qū)嵻嚋y(cè)試,設(shè)定合適的折疊速度曲線,避免速度突變。還可通過增加折疊到位后的短時(shí)保持電壓策略,避免鏡體回彈造成間隙聲。電機(jī)安裝處應(yīng)加入減震墊圈或橡膠隔振結(jié)構(gòu),有效削減電機(jī)振動(dòng)傳遞到殼體的路徑,從而實(shí)現(xiàn)整體降噪目標(biāo)。
(三)規(guī)范潤(rùn)滑脂選型與涂敷工藝,防止干摩擦異響
潤(rùn)滑脂干枯老化或分布不均引起齒輪、軸承等干摩擦,產(chǎn)生“吱吱”聲或摩擦嘯叫聲,屬于后視鏡折疊異響的發(fā)響來源之一。潤(rùn)滑脂的好壞直接影響到該問題的出現(xiàn),因此應(yīng)從潤(rùn)滑脂選擇著手防范該問題。推薦選用齒輪系統(tǒng)專用潤(rùn)滑脂鋰基脂或具有二硫化鉬的高溫抗磨脂,其特點(diǎn)為黏度適中、不易滴下,并且潤(rùn)滑持久及抗氧性好。在寒冷地區(qū)銷售的車輛,低溫時(shí)潤(rùn)滑脂的流動(dòng)性和潤(rùn)滑效果更為重要,因此推薦選用的潤(rùn)滑產(chǎn)品應(yīng)該能在-20~60 °C的環(huán)境下保持良好的流變性能。在加脂方式選擇的過程中,一方面應(yīng)在“定點(diǎn)、定量、定時(shí)”的基礎(chǔ)上加強(qiáng)對(duì)潤(rùn)滑脂加脂工藝過程中的控制,如使用點(diǎn)膠機(jī)、加脂治具對(duì)重點(diǎn)配合件、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、滑動(dòng)副進(jìn)行定量加脂,以防加脂過量外溢造成污染。另一方面應(yīng)加強(qiáng)對(duì)潤(rùn)滑脂使用的管理,例如:有些潤(rùn)滑脂由于潮濕或者光照過度而失效,在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)使用密封的容油器具進(jìn)行貯放,定期對(duì)潤(rùn)滑油的使用批次和有效期進(jìn)行核查,以防不合格品直接流入裝配現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)于大批量生產(chǎn)的企業(yè),還可以在產(chǎn)品終檢環(huán)節(jié)增加扭矩和噪聲檢測(cè),對(duì)折疊機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑情況進(jìn)行隱性檢驗(yàn)。通過上述一系列潤(rùn)滑工藝的管理控制,從根本上消除因潤(rùn)滑失效導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)噪聲。
五、結(jié)論
通過對(duì)汽車后視鏡的力學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和異響產(chǎn)生機(jī)制的細(xì)分分析,結(jié)合齒輪嚙合、電機(jī)敲擊、潤(rùn)滑失效、結(jié)構(gòu)干涉等噪聲源,本文提出了針對(duì)性的優(yōu)化策略,包括結(jié)構(gòu)調(diào)整、控制策略改進(jìn)、潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)化等多個(gè)方面。折疊異響雖是個(gè)別小問題,卻影響整車的質(zhì)量感知和口碑問題,因此應(yīng)將異響問題作為NVH控制的常態(tài)管理體系的一部分。通過對(duì)異響問題的系統(tǒng)性辨識(shí)與持續(xù)改善,可以推動(dòng)汽車零部件設(shè)計(jì)制造總體水平的不斷提升,為用戶提供更加舒適和可靠的駕駛體驗(yàn)。
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